Nat Commun:肠道微生物共丰度的网络在炎症性肠病和肥胖中的特异性

2021-11-15 06:44:26 来源:
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2020年8翌年11日,来自德国马斯特里赫特所学校的董威远博士制作组在Nature Communications上发表篇名并作Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的篇名。

消化系统化学物质群是一个涉及有用相互功用的水体。在此此前,科学研究医护人员对消化系统化学物质群在健康和疟疾中都的功用的了解主要依赖于多种不同的化学物质总质量,而对化学物质相互功用在进化疟疾文化背景下的功用密切相关。在这里,科学研究医护人员用到来自四个进化数据流的2379个元基因第三组实现并比起了化学物质共五总质量互联网:一个瘙痒性肠疾(IBD)数据流,一个厌食症数据流和两个基于这群人的数据流。科学研究医护人员推测,38.6%的生境共五总质量和64.3%的通道共五总质量的气压在数据流错综有用实际上纯着关联性,113个生境和1,050个通道共五总质量纯示出新IBD选择性现像,281个通道共五总质量纯示厌食症选择性现像。科学研究医护人员也可以在为基础进化化学物质第三组(iHMP-IBD)工程项目的IBD数据流的主干数据中都克隆这些IBD化学物质共五总质量。科学研究医护人员的科学研究确切了IBD和厌食症的几个更为重要生境和通道,并提供了证词确实疟疾中都化学物质总质量的改变可以因素它们的共五总质量关联,这丰富了科学研究医护人员在此此前对疟疾中都化学物质失调的认识。

消化系统化学物质共五总质量互联网的实现

数据分析纯示,化学物质第三一组和功能图说在不小总体上是交错的,尽管科学研究医护人员注意到到IBD数据流中都的生境第三一组愈演愈烈了纯着变化。最少一个数据流中都>20%的样本中都实际上的134个细菌各种类型和343个化学物质通道被确立化学物质互联网推断。科学研究医护人员相结合SparCC和SpiecEasi方法建立了化学物质共五总质量关联。

对于生境互联网,科学研究医护人员在LLD数据流中都确切了2604个共五同总质量,在500FG数据流中都确切了1591个共五同总质量,在300OB数据流中都确切了1107个共五同总质量,在IBD数据流中都确切了2554个共五同总质量,一共五产生了3454个与众不同的生境共五同总质量。值得注意的是,82.1%的生境共五同总质量也展现出新共五现。

对于通道,共五总质量的数量从500FG的37,279个到LLD的40,699个不等,一共五产生了43,355个与众不同的通道共五总质量。

多种不同的化学物质共五同总质量看出新在总质量准确度上

当放大涉及可变共五总质量的100个生境和304条通道时,76%的生境和84%的通道在数据流错综有用的总质量准确度也纯示出新纯着关联性。这意味着可变的共五总质量关联在不小总体上看出新在多种不同的化学物质总质量上。科学研究医护人员概述了来自同一旧属或来自多种不同旧属的生境错综有用关联性共五总质量的数量。共五总质量异质性最小的旧属是荚膜,不仅在多种不同的荚膜错综有用注意到到大量多种不同的共五总质量,而且在荚膜与其他旧属的生境错综有用也注意到到大量多种不同的共五总质量,如真细菌和韦洛氏菌。在IBD数据流中都,荚膜的各种类型更高,这与此前的科学研究结果一致。对通道共五总质量也推测了十分相似的注意到,特别是糖类通道,它不仅在自身内部,而且在与核苷和核苷酸糖类之外的各种通道方面也纯示出新多样性。

特定的化学物质共五总质量在疟疾数据流中都富集

科学研究医护人员数据分析了可变的共五同总质量关联是否是由特定的数据流涡轮,即一个数据流中都的数据流总质量气压是否是与其他三个数据流中都的数据流总质量气压有不小多种不同。引人入胜的是,与基于群体的数据流来得,疟疾数据流中都的群第三组选择性共五总质量纯着富集:113(94%)个生境共五总质量和1050个(72%)通道共五总质量与IBD数据流特异之外,281个(19.4%)通道共五总质量与300OB数据流特异之外,来得之下,只有3个生境和117条通道的共五同总质量关联唯旧属于基于种群的数据流LLD和500FG。科学研究医护人员的结果合理化了化学物质的共五同总质量取决于寄生物的健康和疟疾状况。

IBD中都的化学物质共五总质量互联网

在为基础进化化学物质第三组工程项目(iHMP-IBD)数据流中都克隆IBD互联网:在科学研究医护人员的IBD数据流中都建立的2554个生境和37,699个通道共五总质量中都,科学研究医护人员很难数据分析iHMP-IBD39中都77个IBD变异中都的2090个生境共五总质量和37,106个通道共五总质量。生境共五同总质量的比起较低克隆率在不小总体上是一个功率问题,因为科学研究医护人员还注意到到,1705(81.6%)个生境共五同总质量和24,165个(65.1%)通道共五同总质量在科学研究医护人员的IBD数据流和iHMP-IBD数据流错综有用的共五同总质量气压没有纯着关联性。然后,科学研究医护人员比起了iHMP-IBD数据流第一个和最后一个时间段点(相距~1年)错综有用的IBD互联网,克隆了90.6%的生境共五总质量和99.6%的通道共五总质量。这确实,科学研究医护人员对IBD共五总质量气压的估计在多种不同的数据流中都不小总体上是可重复的,并且随着时间段的推移是牢固的。

IBD的化学物质互联网与疟疾特质的关联:从前的科学研究确实,注意到到的化学物质总质量关联性可以用IBD14的某些疟疾特质来解释。因此,科学研究医护人员论点同源总质量关联也可能是这种原因。科学研究医护人员数据分析IBD共五总质量是否是与疟疾流感疾毒[溃疡性结肠炎(UC,n=189)与克罗恩疾(CD,n=276)]、疟疾部位[大肠(n=212)与结肠(n=286)]以及疟疾活动[瘙痒(n=121)与非瘙痒(n=377)]之外。大多数共五总质量关联在疟疾特质错综有用是解为的,只有少数在FDR

与药物之外的IBD化学物质互联网:科学研究医护人员进一步飞行测试了药物用到是否是就会因素化学物质共五总质量,因为IBD疾变用到抗疾毒(20.0%)和质子泵抑制(PPI;26.5%)略高于普通这群人数据流(1.1%和8.4%)。科学研究医护人员推测抗疾毒用到者和非抗疾毒用到者错综有用的生境共五总质量没有纯着关联性,而在37,959(3.7%)条通道共五总质量关联中都,有1049条(3.7%)的通道共五总质量关联在PPI用到者和非用到者错综有用纯示出新统计上的纯着关联性,特别是与萜糖类和N-赤藓糖醇葡萄糖通道有关。

IBD中都的更为重要生境和通道:当将IBD中都的化学物质共五总质量与其他3个数据流顺利进行比起时,科学研究医护人员确切了113个生境共五总质量和1050个同方向共五总质量,与其他3个数据流来得纯示出新纯着多种不同的因素。然后,科学研究医护人员数据分析这些IBD选择性共五总质量是否是与可能与疟疾之外的特定通道或生境高度之外24,科学研究医护人员的数据分析确切了IBD的三个更为重要生境和四个更为重要通道。

课题菌种为疾原体、产状草大肠杆菌和格雷文尼茨多毛。疾原体和产甲氧菌此前曾与IBD14,41-45之外。引人入胜的是,疾原体与过强促炎结构上的生境(如变形荚膜)纯示出新正的共五总质量关联,而与过强抗炎结构上的生境(如普氏镰刀菌)纯示出新负的共五总质量关联。

IBD的更为重要通道最主要C1化合物来进行和排斥通道、两条维生素糖类通道和糖类通道。IBD中都最更为重要的功能通道是还原性TCA循环通道(P23-pwy),它有76个IBD选择性共五总质量,其中都94.7%在iHMP-IBD数据流中都克隆。还原性TCA循环是一条氢气固定通道,已被认为是产出用以糖、啮、、嘧啶和菜醌糖类的有机底物的原始通道。

尽管IBD中都这一通道的总质量高,但IBD中都这一通道的共五总质量关联(r=0.1)弱于其他数据流(r=0.3)。科学研究医护人员推测IBD疾变中都18.8%的菜醌糖类通道是由疾原体贡献的,是两个这群人数据流的2倍。这一推测确实,疾原体是IBD中都菜醌糖类的重要的有,这但就会倡导其他化学物质的生长。事实上,科学研究医护人员的科学研究还推断出新了疾原体是IBD的更为重要生境,与15个生境展现出新IBD特有的共五总质量关联。其中都,与瘙痒之外的荚膜各种类型有过强的正之外性,最主要变形荚膜、内院荚膜和婴儿荚膜。因此,与其他数据流来得,IBD疾变的菜醌糖类与荚膜各种类型错综有用的之外性更高。

300OB中都的化学物质共五总质量互联网

300OB互联网在LLD厌食症变异中都的克隆:在300OB数据流中都检测到1107个生境和37,886个通道共五总质量。这些估计的共五总质量气压在LLD数据流中都年龄和身型标准普尔(BMI)匹配的134名厌食症者中都大多可克隆,991(89.5%)种共五总质量和32,963(87.0%)通道共五总质量纯示没有关联性。

与厌食症之外疟疾之外的化学物质互联网:300OB数据流是为了科学研究厌食症个人的心血管疟疾而设置的,其中都最主要139名动脉粥样硬化斑点疾变和159名厌食症印证。此外,35名300OB参与者患有乳癌。在这里,科学研究医护人员只注意到到三种与心血管疟疾之外的生境共五总质量,所有这三种生境在有斑点的疾变中都都纯示出新比没有斑点的疾变更强的共五总质量。

厌食症的更为重要通道:当科学研究医护人员比起300OB和其他3个数据流中都的化学物质共五总质量时,科学研究医护人员确切了281个通道共五总质量,它们纯示出新纯着多种不同的因素,即厌食症选择性共五总质量。厌食症的一个更为重要通道是尿囊素的裂解,它纯示了85条通道的厌食症选择性共五总质量关联。尿囊素是多种植物(如)中都的活性成分之一,被推测过强倡导胰岛素增生和降低体温的功用。其裂解催化反应钾在甘油酸酯/糖类中都起第三组胺。与此相关联,科学研究医护人员推测尿囊素裂解通道与甘油酸/糖类(最主要酪氨酸、高丝氨酸、羧酸、苏氨酸和异亮氨酸)的糖类通道和糖类的糖类通道方形较强的负之外,两者均与;也体温准确度向外之外,与;也胰岛素准确度方形负之外。

原始出新处:

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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