Nat Commun:肠道微生物共丰度网络在炎症性肠病和肥胖中的依赖性

2022-01-03 02:11:25 来源:
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2020年8月11日,来自荷兰格罗宁根大学的傅威远教授工作团队在Nature Communications上登载题为Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的撰文。

大肠有机体群是一个关乎复杂相互决定性作用的生态系统。以外,学术研究部门对大肠有机体群在健康和营养不良中不会的决定性作用的理解主要意味着各有不同的有机体核素,而对有机体相互决定性作用在本能营养不良背景下的决定性作用相去甚远。在这里,学术研究部门可用来自四个本能描述符的2379个元基因组紧密混合并相对了有机体共有核素的网络:一个细菌性肠病(IBD)描述符,一个高血压描述符和两个基于群体的描述符。学术研究部门找到,38.6%的鸟类共有核素和64.3%的通道共有核素的切变在描述符彼此间存在纯著歧异,113个鸟类和1,050个通道共有核素确实出有IBD选择性振荡,281个通道共有核素确实高血压选择性振荡。学术研究部门也可以在整合本能有机体组(iHMP-IBD)这两项的IBD描述符的纵向图表中不会拷贝这些IBD有机体共有核素。学术研究部门的学术研究确切了IBD和高血压的几个决定性鸟类和通道,并提供了结论确实营养不良中不会有机体核素的改变可以负面影响它们的共有核素间的关系,这丰富了学术研究部门以外对营养不良中不会有机体失调的认识。

大肠有机体共有核素的网络的紧密混合

深入研究确实,有机体组成和功能记事在不小程度上是重叠的,尽管学术研究部门判读到IBD描述符中不会的鸟类组成发生了纯著变化。将近一个描述符中不会>20%的检验中不会存在的134个生物体品种和343个有机体通道被扩展到有机体的网络推论。学术研究部门混合SparCC和SpiecEasi方法成立了有机体共有核素间的关系。

对于鸟类的网络,学术研究部门在LLD描述符中不会确切了2604个共有同核素,在500FG描述符中不会确切了1591个共有同核素,在300OB描述符中不会确切了1107个共有同核素,在IBD描述符中不会确切了2554个共有同核素,总共有导致了3454个截然不同的鸟类共有同核素。值得注意的是,82.1%的鸟类共有同核素也纯出出有共有现。

对于通道,共有核素的数量从500FG的37,279个到LLD的40,699个不等,总共有导致了43,355个截然不同的通道共有核素。

各有不同的有机体共有同核素看出在核素总体上

当放大关乎星型共有核素的100个鸟类和304条通道时,76%的鸟类和84%的通道在描述符彼此间的核素总体也确实出有纯著歧异。这意味着星型的共有核素间的关系在不小程度上看出在各有不同的有机体核素上。学术研究部门总结了来自同一种属或来自各有不同种属的鸟类彼此间歧异共有核素的数量。共有核素异质性最大的种属是结核杆菌,不仅在各有不同的结核杆菌彼此间判读到大量各有不同的共有核素,而且在结核杆菌与其他种属的鸟类彼此间也判读到大量各有不同的共有核素,如真生物体和韦洛氏菌。在IBD描述符中不会,结核杆菌的品种很低,这与之前的学术研究结果保持一致。对通道共有核素也找到了类似的判读,相当多是多肽通道,它不仅在自身实际上,而且在与天冬氨酸和蛋白质多肽关乎的各种通道方面也确实出有多样性。

特定的有机体共有核素在营养不良描述符中不会富集

学术研究部门深入研究了星型的共有同核素间的关系到底由特定的描述符驱动,即一个描述符中不会的描述符核素切变到底与其他三个描述符中不会的描述符核素切变有不小各有不同。无聊的是,与基于群体的描述符相比较,营养不良描述符中不会的群组选择性共有核素纯著富集:113(94%)个鸟类共有核素和1050个(72%)通道共有核素与IBD描述符特异关乎,281个(19.4%)通道共有核素与300OB描述符特异关乎,相比较之下,只有3个鸟类和117条通道的共有同核素间的关系专种统称基于生态系统的描述符LLD和500FG。学术研究部门的结果强调了有机体的共有同核素各有不同细胞内的健康和营养不良现况。

IBD中不会的有机体共有核素的网络

在整合本能有机体组这两项(iHMP-IBD)描述符中不会拷贝IBD的网络:在学术研究部门的IBD描述符中不会成立的2554个鸟类和37,699个通道共有核素中不会,学术研究部门能够评估iHMP-IBD39中不会77个IBD性状中不会的2090个鸟类共有核素和37,106个通道共有核素。鸟类共有同核素的相对较低拷贝率在不小程度上是一个功率问题,因为学术研究部门还判读到,1705(81.6%)个鸟类共有同核素和24,165个(65.1%)通道共有同核素在学术研究部门的IBD描述符和iHMP-IBD描述符彼此间的共有同核素切变不能纯著歧异。然后,学术研究部门相对了iHMP-IBD描述符第一个和最后一个时间点(相隔~1年)彼此间的IBD的网络,拷贝了90.6%的鸟类共有核素和99.6%的通道共有核素。这确实,学术研究部门对IBD共有核素切变的估算在各有不同的描述符中不会不小程度上是可单调的,并且随着时间的很长是稳定的。

IBD的有机体的网络与营养不良形态的间的关系:基本上的学术研究确实,判读到的有机体核素歧异可以用IBD14的某些营养不良形态来解释。因此,学术研究部门假设同源核素间的关系也可能是这种可能不会。学术研究部门评估IBD共有核素到底与营养不良亚型[溃疡性脑膜炎(UC,n=189)与克罗恩病(CD,n=276)]、营养不良胸部[回肠(n=212)与回肠(n=286)]以及营养不良社交活动[炎症(n=121)与非炎症(n=377)]关乎。大多数共有核素间的关系在营养不良形态彼此间是内克的,只有少数在FDR

与抑制剂关乎的IBD有机体的网络:学术研究部门再进一步的测试了抑制剂可用到底不会负面影响有机体共有核素,因为IBD病人可用低剂量(20.0%)和质子泵抑制剂(PPI;26.5%)高于一般来说群体描述符(1.1%和8.4%)。学术研究部门找到低剂量可用者和非低剂量可用者彼此间的鸟类共有核素不能纯著歧异,而在37,959(3.7%)条通道共有核素间的关系中不会,有1049条(3.7%)的通道共有核素间的关系在PPI可用者和非可用者彼此间确实出有统计上的纯著歧异,相当多是与异戊二烯多肽和酮赤藓糖浆醇甲基通道有关。

IBD中不会的决定性鸟类和通道:当将IBD中不会的有机体共有核素与其他3个描述符进行相对时,学术研究部门确切了113个鸟类共有核素和1050个路径共有核素,与其他3个描述符相比较确实出有纯著各有不同的负面影响。然后,学术研究部门评估这些IBD选择性共有核素到底与可能与营养不良关乎的特定通道或鸟类总体关乎24,学术研究部门的深入研究确切了IBD的三个决定性鸟类和四个决定性通道。

综合抗生素为大肠酵母菌、产状木酵母菌和亨特文尼茨放线菌。大肠酵母菌和产甲氧菌先前曾与IBD14,41-45关乎。无聊的是,大肠酵母菌与具备促炎功用的鸟类(如变形结核杆菌)确实出有仍要的共有核素间的关系,而与具备抗炎功用的鸟类(如普氏镰刀菌)确实出有负的共有核素间的关系。

IBD的决定性通道都有C1中间体利用和同化通道、两条维生素多肽通道和多肽通道。IBD中不会最决定性的功能通道是还原性TCA反向通道(P23-pwy),它有76个IBD选择性共有核素,其中不会94.7%在iHMP-IBD描述符中不会拷贝。还原性TCA反向是一条二氧化碳一般而言通道,已被看来是生产线用于糖浆、下口、、嘧啶和菜醌多肽的有机大分子的独有通道。

尽管IBD中不会这一通道的核素较高,但IBD中不会这一通道的共有核素间的关系(r=0.1)弱于其他描述符(r=0.3)。学术研究部门找到IBD病人中不会18.8%的菜醌多肽通道是由大肠酵母菌贡献的,是两与生俱来群描述符的2倍。这一找到确实,大肠酵母菌是IBD中不会菜醌多肽的重要该协会,这可能不会促成其他有机体的生长。事实上,学术研究部门的学术研究还揭示了大肠酵母菌是IBD的决定性鸟类,与15个鸟类纯出出有IBD特有的共有核素间的关系。其中不会,与炎症关乎的结核杆菌品种有很强的仍要关乎性,都有变形结核杆菌、前庭结核杆菌和婴儿结核杆菌。因此,与其他描述符相比较,IBD病人的菜醌多肽与结核杆菌品种彼此间的关乎性很低。

300OB中不会的有机体共有核素的网络

300OB的网络在LLD高血压性状中不会的拷贝:在300OB描述符中不会检测到1107个鸟类和37,886个通道共有核素。这些估算的共有核素切变在LLD描述符中不会年龄和体形标准普尔(BMI)匹配的134名高血压者中不会大部分可拷贝,991(89.5%)种共有核素和32,963(87.0%)通道共有核素确实不能歧异。

与高血压关乎营养不良关乎的有机体的网络:300OB描述符是为了学术研究高血压与生俱来的心血管营养不良而设立的,其中不会都有139名淋巴粥样凝固深褐色病人和159名高血压对照。此外,35名300OB参与者患有高血压。在这里,学术研究部门只判读到三种与心血管营养不良关乎的鸟类共有核素,所有这三种鸟类在有深褐色的病人中不会都确实出有比不能深褐色的病人更强的共有核素。

高血压的决定性通道:当学术研究部门相对300OB和其他3个描述符中不会的有机体共有核素时,学术研究部门确切了281个通道共有核素,它们确实出有纯著各有不同的负面影响,即高血压选择性共有核素。高血压的一个决定性通道是尿囊素的水解,它确实了85条通道的高血压选择性共有核素间的关系。尿囊素是多种豆科植物(如)中不会的活性成分之一,被找到具备促成胰岛素黏液和提高血糖浆的决定性作用。其水解硝酸盐木酸在木酰乙酸酯/甘氨酸中不会起抑制决定性作用。与此相保持一致,学术研究部门找到尿囊素水解通道与木酰乙酸/甘氨酸(都有赖氨酸、高丝氨酸、蛋氨酸、脂类和异亮氨酸)的多肽通道和甘氨酸的多肽通道圆形较强的负关乎,两者均与空腹血糖浆总体圆形仍要关乎,与空腹胰岛素总体圆形负关乎。

独有出有处:

Lianmin Chen, Valerie Collij, Martin Jaeger, et al.Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity.Nat Commun. 2020 Aug 11;11(1):4018. doi: 10.1038/s41467-020-17840-y.

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