Nat Commun:肠道微生物合计丰度网络在炎症性肠病和肥胖中的特异性

2021-12-13 00:32:10 来源:
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2020年8月11日,来自荷兰格罗宁根大学的荣定远教授团队在Nature Communications上发表题为Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的文章。

消化系统有机物群是一个还包括适合于化学键的生态系统。迄今,研究课题职员对消化系统有机物群在健康和癌症中都的关键作用的了解主要也就是说多种不同的有机物同位素,而对有机物化学键在全人类癌症背景下的关键作用知之甚少。在这里,研究课题职员用作来自四个全人类表头的2379个元基因组构建并比起了有机物合计同位素的网络:一个炎症性肠小儿(IBD)表头,一个高血压表头和两个基于人群的表头。研究课题职员找到,38.6%的品种合计同位素和64.3%的渠道合计同位素的风速在表头二者之间普遍存在贞着差别,113个品种和1,050个渠道合计同位素结果贞示成IBD酪氨酸效应,281个渠道合计同位素结果贞示高血压酪氨酸效应。研究课题职员也可以在导入全人类有机物组(iHMP-IBD)工程建设的IBD表头的主干样本中都粘贴这些IBD有机物合计同位素。研究课题职员的研究课题确定了IBD和高血压的几个不可或缺品种和渠道,并提供了证词表明癌症中都有机物同位素的改变可以冲击它们的合计同位素间的关系,这丰富了研究课题职员迄今对癌症中都有机物失调的认识。

消化系统有机物合计同位素的网络的构建

系统性结果贞示,有机物均是由和功能图谱在很大往往上是重叠的,尽管研究课题职员辨别到IBD表头中都的品种均是由发生了贞着变化。至少一个表头中都>20%的样本中都普遍存在的134个致小儿大类和343个有机物渠道被设为有机物的网络推断。研究课题职员结合SparCC和SpiecEasi方法建立了有机物合计同位素间的关系。

对于品种的网络,研究课题职员在LLD表头中都确定了2604个合计同同位素,在500FG表头中都确定了1591个合计同同位素,在300OB表头中都确定了1107个合计同同位素,在IBD表头中都确定了2554个合计同同位素,总合计产生了3454个独特的品种合计同同位素。值得注意的是,82.1%的品种合计同同位素也表现成合计现。

对于渠道,合计同位素的数量从500FG的37,279个到LLD的40,699个不等,总合计产生了43,355个独特的渠道合计同位素。

多种不同的有机物合计同同位素反映在同位素低水平上

当微小还包括星型合计同位素的100个品种和304条渠道时,76%的品种和84%的渠道在表头二者之间的同位素低水平也结果贞示成贞着差别。这意味着星型的合计同位素间的关系在很大往往上反映在多种不同的有机物同位素上。研究课题职员总结了来自同一归入或来自多种不同归入的品种二者之间差别合计同位素的数量。合计同位素差异性最大的归入是菌株,不仅在多种不同的菌株二者之间辨别到大量多种不同的合计同位素,而且在菌株与其他归入的品种二者之间也辨别到大量多种不同的合计同位素,如真致小儿和韦洛氏菌。在IBD表头中都,菌株的大类更高,这与之前的研究课题结果一致。对渠道合计同位素也找到了类似的辨别,特别是多肽渠道,它不仅在自身内部,而且在与核苷和核苷酸多肽特别的各种渠道方面也结果贞示成动豆科植物。

特定的有机物合计同位素在癌症表头中都掺入

研究课题职员系统性了星型的合计同同位素间的关系是否由特定的表头涡轮,即一个表头中都的表头同位素风速是否与其他三个表头中都的表头同位素风速有很大多种不同。古怪的是,与基于个体的表头相对于,癌症表头中都的facebook酪氨酸合计同位素贞着掺入:113(94%)个品种合计同位素和1050个(72%)渠道合计同位素与IBD表头特异特别,281个(19.4%)渠道合计同位素与300OB表头特异特别,远比,只有3个品种和117条渠道的合计同同位素间的关系专归入于基于种群的表头LLD和500FG。研究课题职员的结果强调了有机物的合计同同位素取决于宿主的健康和癌症状况。

IBD中都的有机物合计同位素的网络

在导入全人类有机物组工程建设(iHMP-IBD)表头中都粘贴IBD的网络:在研究课题职员的IBD表头中都建立的2554个品种和37,699个渠道合计同位素中都,研究课题职员能够评估iHMP-IBD39中都77个IBD有机体中都的2090个品种合计同位素和37,106个渠道合计同位素。品种合计同同位素的相对低粘贴率在很大往往上是一个kW关键问题,因为研究课题职员还辨别到,1705(81.6%)个品种合计同同位素和24,165个(65.1%)渠道合计同同位素在研究课题职员的IBD表头和iHMP-IBD表头二者之间的合计同同位素风速没有贞着差别。然后,研究课题职员比起了iHMP-IBD表头第一个和最后一个一段时间点(只差~1年)二者之间的IBD的网络,粘贴了90.6%的品种合计同位素和99.6%的渠道合计同位素。这表明,研究课题职员对IBD合计同位素风速的少于在多种不同的表头中都很大往往上是可减法的,并且随着一段时间的不长是牢固的。

IBD的有机物的网络与癌症特征的间的关系:以前的研究课题表明,辨别到的有机物同位素差别可以用IBD14的某些癌症特征来解释。因此,研究课题职员假设就是指同位素间的关系也确实是这种情况。研究课题职员评估IBD合计同位素是否与癌症变异[溃疡性结肠炎(UC,n=189)与克罗恩小儿(CD,n=276)]、癌症手部[回肠(n=212)与结肠(n=286)]以及癌症活动[炎症(n=121)与非炎症(n=377)]特别。大多数合计同位素间的关系在癌症特征二者之间是哈密顿的,只有少数在FDR

与药物特别的IBD有机物的网络:研究课题职员进一步检测了药物用作是否时会冲击有机物合计同位素,因为IBD小儿人用作药物(20.0%)和质子泵抑制剂(PPI;26.5%)极低比如说人群表头(1.1%和8.4%)。研究课题职员找到药物用作者和非药物用作者二者之间的品种合计同位素没有贞着差别,而在37,959(3.7%)条渠道合计同位素间的关系中都,有1049条(3.7%)的渠道合计同位素间的关系在PPI用作者和非用作者二者之间结果贞示成统计上的贞着差别,特别是与酯类多肽和甲基赤藓半乳糖乙酸渠道有关。

IBD中都的不可或缺品种和渠道:当将IBD中都的有机物合计同位素与其他3个表头顺利进行比起时,研究课题职员确定了113个品种合计同位素和1050个路径合计同位素,与其他3个表头相对于结果贞示成贞着多种不同的冲击。然后,研究课题职员评估这些IBD酪氨酸合计同位素是否与确实与癌症特别的特定渠道或品种高度特别24,研究课题职员的系统性确定了IBD的三个不可或缺品种和四个不可或缺渠道。

重点菌种为致小儿、产状草杆菌和格雷文尼茨放线菌。致小儿和产甲氧菌之前曾与IBD14,41-45特别。古怪的是,致小儿与具有促炎优点的品种(如接合菌株)结果贞示成正的合计同位素间的关系,而与具有抗炎优点的品种(如普氏矛菌)结果贞示成负的合计同位素间的关系。

IBD的不可或缺渠道还包括C1化合物运用和汉化渠道、两条维生素多肽渠道和多肽渠道。IBD中都最不可或缺的功能渠道是还原性TCA循环渠道(P23-pwy),它有76个IBD酪氨酸合计同位素,其中都94.7%在iHMP-IBD表头中都粘贴。还原性TCA循环是一条气体固定渠道,已被认为是生产用以糖、颌、、嘧啶和菜醌多肽的有机分子的零碎渠道。

尽管IBD中都这一渠道的同位素极高,但IBD中都这一渠道的合计同位素间的关系(r=0.1)弱于其他表头(r=0.3)。研究课题职员找到IBD小儿人中都18.8%的菜醌多肽渠道是由致小儿贡献的,是两个人群表头的2倍。这一找到表明,致小儿是IBD中都菜醌多肽的关键贡**,这确实时会促进其他有机物的潮湿。事实上,研究课题职员的研究课题还揭示了致小儿是IBD的不可或缺品种,与15个品种表现成IBD特有的合计同位素间的关系。其中都,与炎症特别的菌株大类有很强的正特别性,还包括接合菌株、前庭菌株和产妇菌株。因此,与其他表头相对于,IBD小儿人的菜醌多肽与菌株大类二者之间的特别性更高。

300OB中都的有机物合计同位素的网络

300OB的网络在LLD高血压有机体中都的粘贴:在300OB表头中都检测到1107个品种和37,886个渠道合计同位素。这些少于的合计同位素风速在LLD表头中都成年人和体重指数(BMI)匹配的134名高血压者中都大部分可粘贴,991(89.5%)种合计同位素和32,963(87.0%)渠道合计同位素结果贞示没有差别。

与高血压特别癌症特别的有机物的网络:300OB表头是为了研究课题高血压个人的心血管癌症而设立的,其中都还包括139名动脉粥样变硬斑块小儿人和159名高血压对照。此外,35名300OB参与者患有糖尿小儿。在这里,研究课题职员只辨别到三种与心血管癌症特别的品种合计同位素,所有这三种品种在有斑块的小儿人中都都结果贞示成比没有斑块的小儿人更强的合计同位素。

高血压的不可或缺渠道:当研究课题职员比起300OB和其他3个表头中都的有机物合计同位素时,研究课题职员确定了281个渠道合计同位素,它们结果贞示成贞着多种不同的冲击,即高血压酪氨酸合计同位素。高血压的一个不可或缺渠道是尿囊素的降解,它结果贞示了85条渠道的高血压酪氨酸合计同位素间的关系。尿囊素是多种豆科植物(如)中都的活性成份之一,被找到具有促进抗生素腺体和减少血压的关键作用。其降解产物草酸在草酰乙酸酯/乙酰中都起组胺。与此相一致,研究课题职员找到尿囊素降解渠道与草酰乙酸/乙酰(还包括赖氨酸、高丝氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和异亮氨酸)的多肽渠道和乙酰的多肽渠道呈较强的负特别,两者均与;也血压低水平呈正特别,与;也抗生素低水平呈负特别。

零碎成处:

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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