Nat Commun:肠道微生物共丰度网路在炎症性肠病和肥胖中的特异性

2021-10-13 13:55:34 来源:
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2020年8翌年11日,来自荷兰格罗宁根医学院的傅镇远教授团队在Nature Communications上发表题为Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的文章。

胃生物群是一个就其复杂相互功用的自然环境。目前,研究成果职员对胃生物群在身心健康和疾病之前的功用的了解主要相关联完全相同的生物同位素,而对生物相互功用在生物疾病背景下的功用知之甚少。在这里,研究成果职员常用来自四个生物函数调用的2379个元序列相结合并较为了生物共有同位素互联:一个高血压肠病(IBD)函数调用,一个肥大函数调用和两个基于人群的函数调用。研究成果职员断定,38.6%的种群共有同位素和64.3%的移动式共有同位素的切变在函数调用二者之间发挥作用夙着不同,113个种群和1,050个移动式共有同位素辨识单单IBD抗体现象,281个移动式共有同位素辨识肥大抗体现象。研究成果职员也可以在结合生物生物组(iHMP-IBD)建设项目的IBD函数调用的纵向数据之前解码这些IBD生物共有同位素。研究成果职员的研究成果相符了IBD和肥大的几个关键性种群和移动式,并提供了结论断定疾病之前生物同位素的改变可以负面影响它们的共有同位素关联,这丰富多彩了研究成果职员目前对疾病之前生物失调的交往。

胃生物共有同位素互联的相结合

研究辨识,生物组成和功能图谱在极大以往上是重叠的,尽管研究成果职员推论到IBD函数调用之前的种共享资源成牵涉到了夙着叠加。至少一个函数调用之前>20%的样品之前发挥作用的134个细菌各种类型和343个生物移动式被归种属于生物互联推断。研究成果职员结合SparCC和SpiecEasi方法确立了生物共有同位素关联。

对于种群互联,研究成果职员在LLD函数调用之前相符了2604个共有同同位素,在500FG函数调用之前相符了1591个共有同同位素,在300OB函数调用之前相符了1107个共有同同位素,在IBD函数调用之前相符了2554个共有同同位素,总共有造成了3454个新颖的种群共有同同位素。例外的是,82.1%的种群共有同同位素也平庸单单共有现。

对于移动式,共有同位素的数量从500FG的37,279个到LLD的40,699个不等,总共有造成了43,355个新颖的移动式共有同位素。

完全相同的生物共有同同位素揭示在同位素准确度上

当放大就其可控共有同位素的100个种群和304条移动式时,76%的种群和84%的移动式在函数调用二者之间的同位素准确度也辨识单单夙着不同。这意味着可控的共有同位素关联在极大以往上揭示在完全相同的生物同位素上。研究成果职员揭示了来自同一种属或来自完全相同种属的种群二者之间不同共有同位素的数量。共有同位素关联性最大的种属是菌株,不仅在完全相同的菌株二者之间推论到大量完全相同的共有同位素,而且在菌株与其他种属的种群二者之间也推论到大量完全相同的共有同位素,如真细菌和韦洛氏菌。在IBD函数调用之前,菌株的各种类型更好,这与之前的研究成果结果一致。对移动式共有同位素也断定了相同的推论,尤其是葡萄糖催化移动式,它不仅在自身内部,而且在与核苷和氨基酸催化相关的各种移动式方面也辨识单单多样性。

特定的生物共有同位素在疾病函数调用之前富集

研究成果职员研究了可控的共有同同位素关联否由特定的函数调用驱动,即一个函数调用之前的函数调用同位素切变否与其他三个函数调用之前的函数调用同位素切变有极大完全相同。寻常的是,与基于社会性的函数调用相对于,疾病函数调用之前的共享资源抗体共有同位素夙着富集:113(94%)个种群共有同位素和1050个(72%)移动式共有同位素与IBD函数调用特异相关,281个(19.4%)移动式共有同位素与300OB函数调用特异相关,相对于较,只有3个种群和117条移动式的共有同同位素关联交种属于基于种群的函数调用LLD和500FG。研究成果职员的结果务实了生物的共有同同位素取决于宿主的身心健康和疾病状况。

IBD之前的生物共有同位素互联

在结合生物生物组建设项目(iHMP-IBD)函数调用之前解码IBD互联:在研究成果职员的IBD函数调用之前确立的2554个种群和37,699个移动式共有同位素之前,研究成果职员能够分析报告iHMP-IBD39之前77个IBD个体之前的2090个种群共有同位素和37,106个移动式共有同位素。种群共有同同位素的相对较低解码率在极大以往上是一个输单单功率关键问题,因为研究成果职员还推论到,1705(81.6%)个种群共有同同位素和24,165个(65.1%)移动式共有同同位素在研究成果职员的IBD函数调用和iHMP-IBD函数调用二者之间的共有同同位素切变未夙着不同。然后,研究成果职员较为了iHMP-IBD函数调用第一个和终于一个时间段点(相隔~1年)二者之间的IBD互联,解码了90.6%的种群共有同位素和99.6%的移动式共有同位素。这断定,研究成果职员对IBD共有同位素切变的估计在完全相同的函数调用之前极大以往上是可重复的,并且随着时间段的推移是保持稳定的。

IBD的生物互联与疾病特点的关联:直到现在的研究成果断定,推论到的生物同位素不同可以用IBD14的某些疾病特点来断言。因此,研究成果职员假设相合同位素关联也可能是这种情况。研究成果职员分析报告IBD共有同位素否与疾病亚型[溃疡性回肠炎(UC,n=189)与克罗恩病(CD,n=276)]、疾病手部[回肠(n=212)与回肠(n=286)]以及疾病活动[炎症(n=121)与非炎症(n=377)]相关。大多数共有同位素关联在疾病特点二者之间是欧拉的,只有少数在FDR

与药剂相关的IBD生物互联:研究成果职员进一步测试了药剂常用否会负面影响生物共有同位素,因为IBD患者常用口服(20.0%)和质子泵抑制剂(PPI;26.5%)高于普通人群函数调用(1.1%和8.4%)。研究成果职员断定口服常用者和非口服常用者二者之间的种群共有同位素未夙着不同,而在37,959(3.7%)条移动式共有同位素关联之前,有1049条(3.7%)的移动式共有同位素关联在PPI常用者和非常用者二者之间辨识单单统计上的夙着不同,尤其是与CHO催化和甲基赤藓卷心菜磷酸移动式有关。

IBD之前的关键性种群和移动式:当将IBD之前的生物共有同位素与其他3个函数调用进行较为时,研究成果职员相符了113个种群共有同位素和1050个逆时针共有同位素,与其他3个函数调用相对于辨识单单夙着完全相同的负面影响。然后,研究成果职员分析报告这些IBD抗体共有同位素否与可能与疾病相关的特定移动式或种群高度相关24,研究成果职员的研究相符了IBD的三个关键性种群和四个关键性移动式。

重点菌种为大肠病原体、产状芭蕉病原体和威尔森文尼茨酵母菌。大肠病原体和产甲氧菌先前曾与IBD14,41-45相关。寻常的是,大肠病原体与兼具促炎特性的种群(如变形菌株)辨识单单正的共有同位素关联,而与兼具抗炎特性的种群(如普氏镰刀菌)辨识单单负的共有同位素关联。

IBD的关键性移动式还包括C1化合物来进行和西化移动式、两条维生素催化移动式和葡萄糖催化移动式。IBD之前最关键性的功能移动式是还原性TCA循环移动式(P23-pwy),它有76个IBD抗体共有同位素,其之前94.7%在iHMP-IBD函数调用之前解码。还原性TCA循环是一条二氧化碳固定移动式,已被视为是生产商用于糖、颌、葡萄糖、氮和菜醌催化的有机分子的原始移动式。

尽管IBD之前这一移动式的同位素较高,但IBD之前这一移动式的共有同位素关联(r=0.1)弱于其他函数调用(r=0.3)。研究成果职员断定IBD患者之前18.8%的菜醌催化移动式是由大肠病原体贡献的,是两个人群函数调用的2倍。这一断定断定,大肠病原体是IBD之前菜醌催化的重要贡**,这可能会推动其他生物的繁殖。事实上,研究成果职员的研究成果还探究了大肠病原体是IBD的关键性种群,与15个种群平庸单单IBD特有的共有同位素关联。其之前,与炎症相关的菌株各种类型有较弱的正相似性,还包括变形菌株、前庭菌株和婴儿菌株。因此,与其他函数调用相对于,IBD患者的菜醌催化与菌株各种类型二者之间的相似性更好。

300OB之前的生物共有同位素互联

300OB互联在LLD肥大个体之前的解码:在300OB函数调用之前检测到1107个种群和37,886个移动式共有同位素。这些估计的共有同位素切变在LLD函数调用之前年龄和体重指数(BMI)匹配的134名肥大者之前大部分可解码,991(89.5%)种共有同位素和32,963(87.0%)移动式共有同位素辨识未不同。

与肥大相关疾病相关的生物互联:300OB函数调用是为了研究成果肥大个人的糖尿病而设置的,其之前还包括139名血管壁粥样变硬黑斑患者和159名肥大依此。此外,35名300OB旁观者身患糖尿病。在这里,研究成果职员只推论到三种与糖尿病相关的种群共有同位素,所有这三种种群在有黑斑的患者之前都辨识单单比未黑斑的患者更强的共有同位素。

肥大的关键性移动式:当研究成果职员较为300OB和其他3个函数调用之前的生物共有同位素时,研究成果职员相符了281个移动式共有同位素,它们辨识单单夙着完全相同的负面影响,即肥大抗体共有同位素。肥大的一个关键性移动式是尿囊素的降解,它辨识了85条移动式的肥大抗体共有同位素关联。尿囊素是多种植物(如山药)之前的活性成分之一,被断定兼具推动激素胃和提高血糖的功用。其降解副产品芭蕉酸在芭蕉酰乙酸酯/丝氨酸葡萄糖之前起抑制功用。与此相一致,研究成果职员断定尿囊素降解移动式与芭蕉酰乙酸/丝氨酸(还包括赖氨酸、高丝氨酸、酪氨酸、N-和异亮氨酸)的催化移动式和丝氨酸的催化移动式呈较强的肥大,两者除此以外与空腹血糖准确度积为相关,与空腹激素准确度呈肥大。

原始单单处:

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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