Nat Commun:肠道微生物共丰度网络在炎症性肠病和肥胖之前的特异性

2021-11-29 02:32:04 来源:
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2020年8年初11日,来自荷兰格罗宁根的学校的傅会宁客座教授的团队在Nature Communications上发表题为Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的文章。

消化系统有机体群是一个方面复杂相互起到的生境。迄今,研究课题工作人员对消化系统有机体群在身心健康和癌症里面的起到的了解主要比如说相同的有机体总质量,而对有机体相互起到在人类文明癌症背景下的起到知之甚少。在这里,研究课题工作人员用到来自四个人类文明字段的2379个元基因一组构建并尤其了有机体共计总质量网络平台:一个黏膜性肠病(IBD)字段,一个体型增加字段和两个基于许多人的字段。研究课题工作人员推断夙现出,38.6%的鸟类共计总质量和64.3%的路中共计总质量的风力在字段错综复杂共存夙着歧异,113个鸟类和1,050个路中共计总质量声称夙现出IBD选择性震荡,281个路中共计总质量声称体型增加选择性震荡。研究课题工作人员也可以在整合人类文明有机体一组(iHMP-IBD)建设项目的IBD字段的侧向数据里面镜像这些IBD有机体共计总质量。研究课题工作人员的研究课题明确了IBD和体型增加的几个更为重要鸟类和路中,并提供者了事实声称癌症里面有机体总质量的改变可以影响它们的共计总质量联系,这丰沛了研究课题工作人员迄今对癌症里面有机体失调的认识。

消化系统有机体共计总质量网络平台的构建

分析声称,有机体一组合而成和功能图谱在更大往往上是分隔的,尽管研究课题工作人员注意到到IBD字段里面的鸟类一组合而成发生了夙着发生变化。将近一个字段里面>20%的样本里面共存的134个寄生虫一般来说和343个有机体路中被纳入有机体网络平台推断。研究课题工作人员联结SparCC和SpiecEasi方法建立联系了有机体共计总质量联系。

对于鸟类网络平台,研究课题工作人员在LLD字段里面明确了2604个共计同总质量,在500FG字段里面明确了1591个共计同总质量,在300OB字段里面明确了1107个共计同总质量,在IBD字段里面明确了2554个共计同总质量,共计转化成了3454个独特的鸟类共计同总质量。值得注意的是,82.1%的鸟类共计同总质量也表现夙现出共计现。

对于路中,共计总质量的量从500FG的37,279个到LLD的40,699个有数,共计转化成了43,355个独特的路中共计总质量。

相同的有机体共计同总质量揭示在总质量技术水平上

当放大方面如前所述共计总质量的100个鸟类和304条路中时,76%的鸟类和84%的路中在字段错综复杂的总质量技术水平也声称夙现出夙着歧异。这并不一定如前所述的共计总质量联系在更大往往上揭示在相同的有机体总质量上。研究课题工作人员回顾了来自同一属或来自相同属的鸟类错综复杂歧异共计总质量的量。共计总质量互补仅次于的属是免疫球蛋白,不仅在相同的免疫球蛋白错综复杂注意到到大量相同的共计总质量,而且在免疫球蛋白与其他属的鸟类错综复杂也注意到到大量相同的共计总质量,如真寄生虫和韦洛氏菌。在IBD字段里面,免疫球蛋白的一般来说更佳,这与之前的研究课题结果相一致。对路中共计总质量也推断夙现出了十分相似的注意到,特别是酪氨酸路中,它不仅在自身内部,而且在与萘和萘酸酪氨酸方面的各种路中方面也声称夙现出自然环境。

特定的有机体共计总质量在癌症字段里面富集

研究课题工作人员分析了如前所述的共计同总质量联系到底由特定的字段驱动,即一个字段里面的字段总质量风力到底与其他三个字段里面的字段总质量风力有更大相同。有意思的是,与基于群体的字段相对于,癌症字段里面的群一组选择性共计总质量夙着富集:113(94%)个鸟类共计总质量和1050个(72%)路中共计总质量与IBD字段特异方面,281个(19.4%)路中共计总质量与300OB字段特异方面,相对于之下,只有3个鸟类和117条路中的共计同总质量联系专设归入基于繁殖地的字段LLD和500FG。研究课题工作人员的结果强调了有机体的共计同总质量一般来说宿主的身心健康和癌症状况。

IBD里面的有机体共计总质量网络平台

在整合人类文明有机体一组建设项目(iHMP-IBD)字段里面镜像IBD网络平台:在研究课题工作人员的IBD字段里面建立联系的2554个鸟类和37,699个路中共计总质量里面,研究课题工作人员能够评核iHMP-IBD39里面77个IBD个体里面的2090个鸟类共计总质量和37,106个路中共计总质量。鸟类共计同总质量的相对极低镜像所部在更大往往上是一个功所部弊端,因为研究课题工作人员还注意到到,1705(81.6%)个鸟类共计同总质量和24,165个(65.1%)路中共计同总质量在研究课题工作人员的IBD字段和iHMP-IBD字段错综复杂的共计同总质量风力很难夙着歧异。然后,研究课题工作人员尤其了iHMP-IBD字段第一个和最后一个等待时间点(相隔~1年)错综复杂的IBD网络平台,镜像了90.6%的鸟类共计总质量和99.6%的路中共计总质量。这声称,研究课题工作人员对IBD共计总质量风力的至少在相同的字段里面更大往往上是可重复的,并且随着等待时间的推移是稳定的。

IBD的有机体网络平台与癌症特征的联系:以前的研究课题声称,注意到到的有机体总质量歧异可以用IBD14的某些癌症特征来断言。因此,研究课题工作人员也就是说同源总质量联系也不太可能是这种情况。研究课题工作人员评核IBD共计总质量到底与癌症亚型[溃疡性食道炎(UC,n=189)与克罗恩病(CD,n=276)]、癌症部位[回肠(n=212)与食道(n=286)]以及癌症活动[黏膜(n=121)与非黏膜(n=377)]方面。大多数共计总质量联系在癌症特征错综复杂是解为的,只有少数在FDR

与类固醇方面的IBD有机体网络平台:研究课题工作人员大幅度测试了类固醇用到到底会影响有机体共计总质量,因为IBD病患用到抗病毒(20.0%)和质子泵抑制剂(PPI;26.5%)极低普通许多人字段(1.1%和8.4%)。研究课题工作人员推断夙现出抗病毒用到者和非抗病毒用到者错综复杂的鸟类共计总质量很难夙着歧异,而在37,959(3.7%)条路中共计总质量联系里面,有1049条(3.7%)的路中共计总质量联系在PPI用到者和非用到者错综复杂声称夙现出统计上的夙着歧异,特别是与异戊二烯酪氨酸和甲基赤藓糖醇磷酸路中有关。

IBD里面的更为重要鸟类和路中:当将IBD里面的有机体共计总质量与其他3个字段来进行尤其时,研究课题工作人员明确了113个鸟类共计总质量和1050个路径共计总质量,与其他3个字段相对于声称夙现出夙着相同的影响。然后,研究课题工作人员评核这些IBD选择性共计总质量到底与不太可能与癌症方面的特定路中或鸟类高度方面24,研究课题工作人员的分析明确了IBD的三个更为重要鸟类和四个更为重要路中。

重点菌种为微生物、产状芭蕉寄生虫和格雷文尼茨放线菌。微生物和产甲氧菌此前曾与IBD14,41-45方面。有意思的是,微生物与较弱促炎适应性的鸟类(如弯曲免疫球蛋白)声称夙现出恰巧的共计总质量联系,而与较弱抗炎适应性的鸟类(如普氏铲子菌)声称夙现出负的共计总质量联系。

IBD的更为重要路中最主要C1化合物借助和阿伊努人路中、两条维生素酪氨酸路中和酪氨酸路中。IBD里面最更为重要的功能路中是卤化物TCA循环系统路中(P23-pwy),它有76个IBD选择性共计总质量,其里面94.7%在iHMP-IBD字段里面镜像。卤化物TCA循环系统是一条二氧化碳尤其简单路中,已被确信是装配用于糖、脂、、萘和菜醌酪氨酸的有机分子的完整路中。

尽管IBD里面这一路中的总质量更佳,但IBD里面这一路中的共计总质量联系(r=0.1)弱于其他字段(r=0.3)。研究课题工作人员推断夙现出IBD病患里面18.8%的菜醌酪氨酸路中是由微生物贡献的,是两个许多人字段的2倍。这一推断夙现出声称,微生物是IBD里面菜醌酪氨酸的重要贡**,这不必要有利于其他有机体的生长。事实上,研究课题工作人员的研究课题还揭示了微生物是IBD的更为重要鸟类,与15个鸟类表现夙现出IBD特有的共计总质量联系。其里面,与黏膜方面的免疫球蛋白一般来说有很强的恰巧方面性,最主要弯曲免疫球蛋白、前庭免疫球蛋白和婴儿免疫球蛋白。因此,与其他字段相对于,IBD病患的菜醌酪氨酸与免疫球蛋白一般来说错综复杂的方面性更佳。

300OB里面的有机体共计总质量网络平台

300OB网络平台在LLD体型增加个体里面的镜像:在300OB字段里面扫描到1107个鸟类和37,886个路中共计总质量。这些至少的共计总质量风力在LLD字段里面年龄和体型Index(BMI)比如说的134名体型增加者里面大部分可镜像,991(89.5%)种共计总质量和32,963(87.0%)路中共计总质量声称很难歧异。

与体型增加方面癌症方面的有机体网络平台:300OB字段是为了研究课题体型增加个人的心血管癌症而所设的,其里面最主要139名动脉粥样硬化斑纹病患和159名体型增加对照。此外,35名300OB举例来说患糖尿病。在这里,研究课题工作人员只注意到到三种与心血管癌症方面的鸟类共计总质量,所有这三种鸟类在有斑纹的病患里面都声称夙现出比很难斑纹的病患更强的共计总质量。

体型增加的更为重要路中:当研究课题工作人员尤其300OB和其他3个字段里面的有机体共计总质量时,研究课题工作人员明确了281个路中共计总质量,它们声称夙现出夙着相同的影响,即体型增加选择性共计总质量。体型增加的一个更为重要路中是尿囊素的交联,它声称了85条路中的体型增加选择性共计总质量联系。尿囊素是多种植物(如)里面的活性成分之一,被推断夙现出较弱有利于胰岛素增生和增高血糖的起到。其交联转化芭蕉酸在丙酮酸酯/甘氨酸里面起抑制起到。与此相符合,研究课题工作人员推断夙现出尿囊素交联路中与丙酮酸/甘氨酸(最主要赖氨酸、高丝氨酸、糖类、苏氨酸和异亮氨酸)的酪氨酸路中和甘氨酸的酪氨酸路中方形较弱的负方面,两者皆与才行血糖技术水平方形恰巧方面,与才行胰岛素技术水平方形负方面。

完整夙现出处:

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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