Nat Commun:肠道微生物共丰度网络在慢性病肠病和肥胖中的特异性

2021-10-13 15:19:04 来源:
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2020年8年初11日,来自荷兰格罗宁根大学的傅会宁教授工作团队在Nature Communications上刊载题为Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的文章。

消化道动物细胞群是一个涉及复杂相互主导作用的生态系。现有,分析部门对消化道动物细胞群在身体健康和传染伤寒中的的主导作用的了解到主要依赖于不尽相同的动物细胞同位素,而对动物细胞相互主导作用在人类传染伤寒背景下的主导作用大不相同。在这里,分析部门采用来自四个人类链表的2379个元基因一组相建构并比较了动物细胞共有同位素网路:一个黏膜性肠伤寒(IBD)链表,一母肥胖增加链表和两个基于一些人的链表。分析部门注意到,38.6%的生境共有同位素和64.3%的渠道共有同位素的风力在链表错综复杂存有敬着不尽相同,113个生境和1,050个渠道共有同位素敬示成IBD抗原现象,281个渠道共有同位素敬示肥胖增加抗原现象。分析部门也可以在紧密建构人类动物细胞一组(iHMP-IBD)计划的IBD链表的纵向数据中的遗传物质这些IBD动物细胞共有同位素。分析部门的分析断定了IBD和肥胖增加的几个不可或缺生境和渠道,并备有了确凿证据证明传染伤寒中的动物细胞同位素的变动可以直接影响它们的共有同位素间的关系,这丰富了分析部门现有对传染伤寒中的动物细胞失调的了解。

消化道动物细胞共有同位素网路的相建构

比对敬示,动物细胞一组成和功能图谱在不大层面上是重叠的,尽管分析部门捕捉到到IBD链表中的的生境一组成发生了敬着变动。将近一个链表中的>20%的样本中的存有的134个细真菌一般来说和343个动物细胞渠道被纳入动物细胞网路推断。分析部门建构SparCC和SpiecEasi新方法建立了动物细胞共有同位素间的关系。

对于生境网路,分析部门在LLD链表中的断定了2604个共有同同位素,在500FG链表中的断定了1591个共有同同位素,在300OB链表中的断定了1107个共有同同位素,在IBD链表中的断定了2554个共有同同位素,总共有产生了3454个独有的生境共有同同位素。都有的是,82.1%的生境共有同同位素也表现成共有现。

对于渠道,共有同位素的存量从500FG的37,279个到LLD的40,699个少于,总共有产生了43,355个独有的渠道共有同位素。

不尽相同的动物细胞共有同同位素反映在同位素技术水平上

当高频率涉及可调共有同位素的100个生境和304条渠道时,76%的生境和84%的渠道在链表错综复杂的同位素技术水平也敬示成敬着不尽相同。这假定可调的共有同位素间的关系在不大层面上反映在不尽相同的动物细胞同位素上。分析部门总结了来自同一归入或来自不尽相同归入的生境错综复杂不尽相同共有同位素的存量。共有同位素异质性最大的归入是脑膜炎,不仅在不尽相同的脑膜炎错综复杂捕捉到到大量不尽相同的共有同位素,而且在脑膜炎与其他归入的生境错综复杂也捕捉到到大量不尽相同的共有同位素,如真细真菌和韦洛氏真菌。在IBD链表中的,脑膜炎的一般来说更高,这与此前的分析结果恰当。对渠道共有同位素也注意到了类似的捕捉到,相当多是核酸乙酰渠道,它不仅在自身之外,而且在与胺基酸和RNA乙酰涉及的各种渠道方面也敬示成多样性。

特定的动物细胞共有同位素在传染伤寒链表中的非金属

分析部门比对了可调的共有同同位素间的关系否由特定的链表驱动,即一个链表中的的链表同位素风力否与其他三个链表中的的链表同位素风力有不大不尽相同。有趣的是,与基于人群的链表相比,传染伤寒链表中的的群一组抗原共有同位素敬着非金属:113(94%)个生境共有同位素和1050个(72%)渠道共有同位素与IBD链表特异涉及,281个(19.4%)渠道共有同位素与300OB链表特异涉及,即便如此,只有3个生境和117条渠道的共有同同位素间的关系嗣后归入于基于种群的链表LLD和500FG。分析部门的结果忽略了动物细胞的共有同同位素取决于体内的身体健康和传染伤寒现状。

IBD中的的动物细胞共有同位素网路

在紧密建构人类动物细胞一组计划(iHMP-IBD)链表中的遗传物质IBD网路:在分析部门的IBD链表中的建立的2554个生境和37,699个渠道共有同位素中的,分析部门必须分析iHMP-IBD39中的77个IBD母体中的的2090个生境共有同位素和37,106个渠道共有同位素。生境共有同同位素的相对较低遗传物质所部在不大层面上是一个功所部疑虑,因为分析部门还捕捉到到,1705(81.6%)个生境共有同同位素和24,165个(65.1%)渠道共有同同位素在分析部门的IBD链表和iHMP-IBD链表错综复杂的共有同同位素风力不会敬着不尽相同。然后,分析部门比较了iHMP-IBD链表第一个和最后一个时间点(徘徊~1年)错综复杂的IBD网路,遗传物质了90.6%的生境共有同位素和99.6%的渠道共有同位素。这证明,分析部门对IBD共有同位素风力的预估在不尽相同的链表中的不大层面上是可反复的,并且随着时间的推移是稳定的。

IBD的动物细胞网路与传染伤寒特征的间的关系:以前的分析证明,捕捉到到的动物细胞同位素不尽相同可以用IBD14的某些传染伤寒特征来表述。因此,分析部门假定同源同位素间的关系也不太可能是这种情况。分析部门分析IBD共有同位素否与传染伤寒伤寒毒性[溃疡性消化道炎(UC,n=189)与克罗恩伤寒(CD,n=276)]、传染伤寒各部位[大肠(n=212)与消化道(n=286)]以及传染伤寒社交活动[黏膜(n=121)与非黏膜(n=377)]涉及。大多数共有同位素间的关系在传染伤寒特征错综复杂是可比的,只有少数在FDR

与药物涉及的IBD动物细胞网路:分析部门进一步测试了药物采用否会直接影响动物细胞共有同位素,因为IBD症状采用青霉素(20.0%)和质子泵酶抑制剂(PPI;26.5%)优于普通一些人链表(1.1%和8.4%)。分析部门注意到青霉素采用者和非青霉素采用者错综复杂的生境共有同位素不会敬着不尽相同,而在37,959(3.7%)条渠道共有同位素间的关系中的,有1049条(3.7%)的渠道共有同位素间的关系在PPI采用者和非采用者错综复杂敬示成统计上的敬着不尽相同,相当多是与异戊二烯乙酰和甲基赤藓糖醇乙酸渠道有关。

IBD中的的不可或缺生境和渠道:当将IBD中的的动物细胞共有同位素与其他3个链表展开比较时,分析部门断定了113个生境共有同位素和1050个轨迹共有同位素,与其他3个链表相比敬示成敬着不尽相同的直接影响。然后,分析部门分析这些IBD抗原共有同位素否与不太可能与传染伤寒涉及的特定渠道或生境高度涉及24,分析部门的比对断定了IBD的三个不可或缺生境和四个不可或缺渠道。

全面性真菌种为细真菌、产状草杆真菌归入和伍德文尼茨放线真菌。细真菌和产甲氧真菌先前曾与IBD14,41-45涉及。有趣的是,细真菌与带有促炎功能性的生境(如弯曲脑膜炎)敬示成仍要的共有同位素间的关系,而与带有抗炎功能性的生境(如普氏镰刀真菌)敬示成负的共有同位素间的关系。

IBD的不可或缺渠道最主要C1阴离子利用和汉民族渠道、两条维生素乙酰渠道和核酸乙酰渠道。IBD中的最不可或缺的功能渠道是硫化氢TCA尿素渠道(P23-pwy),它有76个IBD抗原共有同位素,其中的94.7%在iHMP-IBD链表中的遗传物质。硫化氢TCA尿素是一条氮气固定渠道,已被认为是产出用于糖、褶、核酸、过氧化和菜醌乙酰的有机分子的独有渠道。

尽管IBD中的这一渠道的同位素较高,但IBD中的这一渠道的共有同位素间的关系(r=0.1)弱于其他链表(r=0.3)。分析部门注意到IBD症状中的18.8%的菜醌乙酰渠道是由细真菌助益的,是两个一些人链表的2倍。这一注意到证明,细真菌是IBD中的菜醌乙酰的重要助益者,这不太可能会增进其他动物细胞的生长。事实上,分析部门的分析还探究了细真菌是IBD的不可或缺生境,与15个生境表现成IBD特有的共有同位素间的关系。其中的,与黏膜涉及的脑膜炎一般来说有很强的仍要涉及性,最主要弯曲脑膜炎、前庭脑膜炎和婴儿脑膜炎。因此,与其他链表相比,IBD症状的菜醌乙酰与脑膜炎一般来说错综复杂的涉及性更高。

300OB中的的动物细胞共有同位素网路

300OB网路在LLD肥胖增加母体中的的遗传物质:在300OB链表中的检测到1107个生境和37,886个渠道共有同位素。这些预估的共有同位素风力在LLD链表中的年龄和肥胖比率(BMI)匹配的134名肥胖增加者中的大部分可遗传物质,991(89.5%)种共有同位素和32,963(87.0%)渠道共有同位素敬示不会不尽相同。

与肥胖增加涉及传染伤寒涉及的动物细胞网路:300OB链表是为了分析肥胖增加个人的心血管传染伤寒而设立的,其中的最主要139名淋巴粥样硬化斑块症状和159名肥胖增加相比较。此外,35名300OB参与者患有冠心伤寒。在这里,分析部门只捕捉到到三种与心血管传染伤寒涉及的生境共有同位素,所有这三种生境在有斑块的症状中的都敬示成比不会斑块的症状更强的共有同位素。

肥胖增加的不可或缺渠道:当分析部门比较300OB和其他3个链表中的的动物细胞共有同位素时,分析部门断定了281个渠道共有同位素,它们敬示成敬着不尽相同的直接影响,即肥胖增加抗原共有同位素。肥胖增加的一个不可或缺渠道是尿囊素的脱水,它敬示了85条渠道的肥胖增加抗原共有同位素间的关系。尿囊素是多种真真菌(如核桃)中的的活性含有之一,被注意到带有增进胰岛素分泌物和降低血糖的主导作用。其脱水游离铋在苹果酸酯/天冬氨酸核酸中的起抑制主导作用。与此相恰当,分析部门注意到尿囊素脱水渠道与苹果酸/天冬氨酸(最主要天冬氨酸、高丝氨酸、羧酸、苏氨酸和异亮氨酸)的乙酰渠道和天冬氨酸的乙酰渠道长方形较强的负涉及,两者仅与短时间血糖技术水平长方形仍要涉及,与短时间胰岛素技术水平长方形负涉及。

独有成处:

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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