Nat Commun:肠道微生物共丰度网络在泌尿系统肠病和肥胖中的特异性

2021-11-15 10:18:15 来源:
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2020年8月11日,来自荷兰格罗宁根所大学的傅靖远教授团队在Nature Communications上公开发表题为Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的评论。

肠道生物体群是一个无关精细强子的生态。现有,学术研究职员对肠道生物体群在身心健康和病症中的的起到的认识到到主要依赖于并不相同的生物体同位素,而对生物体强子在有机体病症着重下的起到知之甚少。在这里,学术研究职员常用来自四一个有机体表头的2379个元基因四组紧密结合并相对了生物体总协同位素网络平台:一个白血病肠病(IBD)表头,一个癌症表头和两个基于一些人的表头。学术研究职员注意到,38.6%的鸟类总协同位素和64.3%的移动式总协同位素的高强度在表头相互间长期存在纯着相似之处,113个鸟类和1,050个移动式总协同位素结果纯示出IBD基因表达振荡,281个移动式总协同位素结果纯示癌症基因表达振荡。学术研究职员也可以在整合有机体生物体四组(iHMP-IBD)项目的IBD表头的纵向数据资料中的粘贴这些IBD生物体总协同位素。学术研究职员的学术研究断定了IBD和癌症的几个关键因素鸟类和移动式,并提供了证据证明病症中的生物体同位素的彻底改变可以阻碍它们的总协同位素间的关系,这独特了学术研究职员现有对病症中的生物体心理因素的认识到。

肠道生物体总协同位素网络平台的紧密结合

深入学术研究结果纯示,生物体四组合成和功能图解在很大素质上是重叠的,尽管学术研究职员仔细观察到IBD表头中的的鸟类四组合成再次发生了纯着推移。至少一个表头中的>20%的试样中的长期存在的134个生物体类型和343个生物体移动式被纳入生物体网络平台推断。学术研究职员结合SparCC和SpiecEasi方法建立了生物体总协同位素间的关系。

对于鸟类网络平台,学术研究职员在LLD表头中的断定了2604个总协同同位素,在500FG表头中的断定了1591个总协同同位素,在300OB表头中的断定了1107个总协同同位素,在IBD表头中的断定了2554个总协同同位素,总共有转化成了3454个新颖的鸟类总协同同位素。相相对的是,82.1%的鸟类总协同同位素也显出出总共现。

对于移动式,总协同位素的常用量从500FG的37,279个到LLD的40,699个都为,总共有转化成了43,355个新颖的移动式总协同位素。

并不相同的生物体总协同同位素反映在同位素程度上

当放大无关非对称总协同位素的100个鸟类和304条移动式时,76%的鸟类和84%的移动式在表头相互间的同位素程度也结果纯示出纯着相似之处。这理论上非对称的总协同位素间的关系在很大素质上反映在并不相同的生物体同位素上。学术研究职员回顾了来自同一种属或来自并不相同种属的鸟类相互间相似之处总协同位素的常用量。总协同位素互补最大的种属是微生物,不仅在并不相同的微生物相互间仔细观察到大量并不相同的总协同位素,而且在微生物与其他种属的鸟类相互间也仔细观察到大量并不相同的总协同位素,如真生物体和韦洛氏菌。在IBD表头中的,微生物的类型很低,这与以后的学术研究结果一致。对移动式总协同位素也注意到了类似的仔细观察,相相对是过氧化物移动式,它不仅在自身内部,而且在与赖氨酸和赖氨酸酸过氧化物特别的各种移动式方面也结果纯示出多样性。

特定的生物体总协同位素在病症表头中的富集

学术研究职员深入学术研究了非对称的总协同同位素间的关系究竟由特定的表头动力,即一个表头中的的表头同位素高强度究竟与其他三个表头中的的表头同位素高强度有很大并不相同。有趣的是,与基于族裔的表头来得,病症表头中的的群四组基因表达总协同位素纯着富集:113(94%)个鸟类总协同位素和1050个(72%)移动式总协同位素与IBD表头特异特别,281个(19.4%)移动式总协同位素与300OB表头特异特别,来得之下,只有3个鸟类和117条移动式的总协同同位素间的关系专仅指基于栖地的表头LLD和500FG。学术研究职员的结果相相对强调了生物体的总协同同位素取决于宿主的身心健康和病症情况。

IBD中的的生物体总协同位素网络平台

在整合有机体生物体四组项目(iHMP-IBD)表头中的粘贴IBD网络平台:在学术研究职员的IBD表头中的建立的2554个鸟类和37,699个移动式总协同位素中的,学术研究职员能够分析iHMP-IBD39中的77个IBD个体中的的2090个鸟类总协同位素和37,106个移动式总协同位素。鸟类总协同同位素的相对较低粘贴亲率在很大素质上是一个功亲率关键问题,因为学术研究职员还仔细观察到,1705(81.6%)个鸟类总协同同位素和24,165个(65.1%)移动式总协同同位素在学术研究职员的IBD表头和iHMP-IBD表头相互间的总协同同位素高强度没有人纯着相似之处。然后,学术研究职员相对了iHMP-IBD表头第一个和最后一个小时点(一段距离~1年)相互间的IBD网络平台,粘贴了90.6%的鸟类总协同位素和99.6%的移动式总协同位素。这证明,学术研究职员对IBD总协同位素高强度的估计值在并不相同的表头中的很大素质上是可每一次的,并且随着小时的推移是稳定的。

IBD的生物体网络平台与病症形态的间的关系:在此之前的学术研究证明,仔细观察到的生物体同位素相似之处可以用IBD14的某些病症形态来解释。因此,学术研究职员也就是说同源同位素间的关系也确实是这种情况下。学术研究职员分析IBD总协同位素究竟与病症亚型[溃疡性十二指肠炎(UC,n=189)与克罗恩病(CD,n=276)]、病症部位[小肠(n=212)与十二指肠(n=286)]以及病症社区活动[上皮细胞(n=121)与非上皮细胞(n=377)]特别。大多数总协同位素间的关系在病症形态相互间是雅的,只有少数在FDR

与抑制剂特别的IBD生物体网络平台:学术研究职员进一步试验中了抑制剂常用究竟就会阻碍生物体总协同位素,因为IBD病症常用本品(20.0%)和质子泵类固醇(PPI;26.5%)优于都是一些人表头(1.1%和8.4%)。学术研究职员注意到本品其他用户和非本品其他用户相互间的鸟类总协同位素没有人纯着相似之处,而在37,959(3.7%)条移动式总协同位素间的关系中的,有1049条(3.7%)的移动式总协同位素间的关系在PPI其他用户和非其他用户相互间结果纯示出统计数字上的纯着相似之处,相相对是与芳香烃过氧化物和吡啶赤藓脂类磷酸移动式有关。

IBD中的的关键因素鸟类和移动式:当将IBD中的的生物体总协同位素与其他3个表头进行相对时,学术研究职员断定了113个鸟类总协同位素和1050个切线总协同位素,与其他3个表头来得结果纯示出纯着并不相同的阻碍。然后,学术研究职员分析这些IBD基因表达总协同位素究竟与确实与病症特别的特定移动式或鸟类相对特别24,学术研究职员的深入学术研究断定了IBD的三个关键因素鸟类和四个关键因素移动式。

近期菌种为微生物、产状红花杆菌和托马斯文尼茨放线菌。微生物和产甲氧菌先前曾与IBD14,41-45特别。有趣的是,微生物与不具促炎特性的鸟类(如接合微生物)结果纯示出正的总协同位素间的关系,而与不具抗炎特性的鸟类(如普氏镰刀菌)结果纯示出负的总协同位素间的关系。

IBD的关键因素移动式仅限于C1化合物利用和同化移动式、两条胆固醇过氧化物移动式和过氧化物移动式。IBD中的最关键因素的功能移动式是硫化物TCA反向移动式(P23-pwy),它有76个IBD基因表达总协同位素,其中的94.7%在iHMP-IBD表头中的粘贴。硫化物TCA反向是一条氧浮动移动式,已被确信是生产用于糖、颌、、嘧啶和菜醌过氧化物的有机大分子的独有移动式。

尽管IBD中的这一移动式的同位素较高,但IBD中的这一移动式的总协同位素间的关系(r=0.1)弱于其他表头(r=0.3)。学术研究职员注意到IBD病症中的18.8%的菜醌过氧化物移动式是由微生物重大贡献的,是两个一些人表头的2倍。这一注意到证明,微生物是IBD中的菜醌过氧化物的重要重大贡**,这确实就会倡导其他生物体的植被。事实上,学术研究职员的学术研究还揭示了微生物是IBD的关键因素鸟类,与15个鸟类显出出IBD特有的总协同位素间的关系。其中的,与上皮细胞特别的微生物类型有很强的正特别性,仅限于接合微生物、前庭微生物和婴儿微生物。因此,与其他表头来得,IBD病症的菜醌过氧化物与微生物类型相互间的特别性很低。

300OB中的的生物体总协同位素网络平台

300OB网络平台在LLD癌症个体中的的粘贴:在300OB表头中的探测到1107个鸟类和37,886个移动式总协同位素。这些估计值的总协同位素高强度在LLD表头中的年长和体重指数(BMI)匹配的134名癌症者中的基本上可粘贴,991(89.5%)种总协同位素和32,963(87.0%)移动式总协同位素结果纯示没有人相似之处。

与癌症特别病症特别的生物体网络平台:300OB表头是为了学术研究癌症一个人的心血管病症而设立的,其中的仅限于139名动脉粥样硬化黑褐色病症和159名癌症对照。此外,35名300OB参与者忧郁症癌症。在这里,学术研究职员只仔细观察到三种与心血管病症特别的鸟类总协同位素,所有这三种鸟类在有黑褐色的病症中的都结果纯示出比没有人黑褐色的病症更强的总协同位素。

癌症的关键因素移动式:当学术研究职员相对300OB和其他3个表头中的的生物体总协同位素时,学术研究职员断定了281个移动式总协同位素,它们结果纯示出纯着并不相同的阻碍,即癌症基因表达总协同位素。癌症的一个关键因素移动式是尿囊素的裂解,它结果纯示了85条移动式的癌症基因表达总协同位素间的关系。尿囊素是多种树种(如)中的的活性化学物质之一,被注意到不具倡导激素分泌和增高血糖的起到。其裂解硝酸盐红花酸在红花酰乙酸酰胺/丝氨酸中的起抑制起到。与此相一致,学术研究职员注意到尿囊素裂解移动式与红花酰乙酸/丝氨酸(仅限于酪氨酸、高丝氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和异亮氨酸)的过氧化物移动式和丝氨酸的过氧化物移动式红褐色很强的负特别,两者原则上与才行血糖程度红褐色正特别,与才行激素程度红褐色负特别。

独有中有:

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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