Nat Commun:肠道微生物共丰度网络在炎症性肠病和高血压中的特异性

2021-12-06 01:27:46 来源:
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2020年8月11日,来自荷兰格罗宁根私立大学的傅靖远教授团队在Nature Communications上发表文章题为Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的文中所。

排泄有机物群是一个牵涉复杂相互发挥作用的生态。目前,研究者职员对排泄有机物群在心血管疾病和疟疾中所的发挥作用的了解主要依赖于多种不同的有机物稀土元素,而对有机物相互发挥作用在人类所疟疾背景下的发挥作用知之甚少。在这里,研究者职员用作来自四个人类所表头的2379个元原核生物协作并比较了有机物共五稀土元素网路:一个增生性肠病(IBD)表头,一个心血管疾病表头和两个基于人群的表头。研究者职员发掘出有,38.6%的特有种共五稀土元素和64.3%的路中所共五稀土元素的低压在表头错综复杂存在显着差别,113个特有种和1,050个路中所共五稀土元素辨识出有IBD专一性效应,281个路中所共五稀土元素辨识心血管疾病专一性效应。研究者职员也可以在整合人类所有机物四组(iHMP-IBD)项目的IBD表头的纵向图表中所副本这些IBD有机物共五稀土元素。研究者职员的研究者确认了IBD和心血管疾病的几个不可或缺特有种和路中所,并提供了证据暗示疟疾中所有机物稀土元素的忽略可以严重影响它们的共五稀土元素关连,这丰富了研究者职员目前对疟疾中所有机物失调的认识。

排泄有机物共五稀土元素网路的协作

研究辨识,有机物构成和旧属性图谱在极大素质上是交错的,尽管研究者职员辨别到IBD表头中所的特有种构成频发了显着变化。多于一个表头中所>20%的样本中所存在的134个芽孢几类和343个有机物路中所被纳入有机物网路可知。研究者职员结合SparCC和SpiecEasi方法创设了有机物共五稀土元素关连。

对于特有种网路,研究者职员在LLD表头中所确认了2604个共五同稀土元素,在500FG表头中所确认了1591个共五同稀土元素,在300OB表头中所确认了1107个共五同稀土元素,在IBD表头中所确认了2554个共五同稀土元素,总共五显现出有了3454个独特的特有种共五同稀土元素。值得注意的是,82.1%的特有种共五同稀土元素也体现出有共五现。

对于路中所,共五稀土元素的数量从500FG的37,279个到LLD的40,699个不等,总共五显现出有了43,355个独特的路中所共五稀土元素。

多种不同的有机物共五同稀土元素体现在稀土元素素质上

当放大牵涉非对称共五稀土元素的100个特有种和304条路中所时,76%的特有种和84%的路中所在表头错综复杂的稀土元素素质也辨识出有显着差别。这理论上非对称的共五稀土元素关连在极大素质上体现在多种不同的有机物稀土元素上。研究者职员总结了来自同一旧属或来自多种不同旧属的特有种错综复杂差别共五稀土元素的数量。共五稀土元素异质性最大的旧属是脑膜炎,不仅在多种不同的脑膜炎错综复杂辨别到大量多种不同的共五稀土元素,而且在脑膜炎与其他旧属的特有种错综复杂也辨别到大量多种不同的共五稀土元素,如真芽孢和韦洛氏真菌。在IBD表头中所,脑膜炎的几类很低,这与早先的研究者结果明确。对路中所共五稀土元素也发掘出有了类似的辨别,之外是酪氨酸路中所,它不仅在自身内部,而且在与核苷和核苷酸酪氨酸之外的各种路中所各个方面也辨识出有生态。

特定的有机物共五稀土元素在疟疾表头中所富集

研究者职员研究了非对称的共五同稀土元素关连前提由特定的表头驱动,即一个表头中所的表头稀土元素低压前提与其他三个表头中所的表头稀土元素低压有极大多种不同。引人入胜的是,与基于群体的表头相较,疟疾表头中所的群四组专一性共五稀土元素显着富集:113(94%)个特有种共五稀土元素和1050个(72%)路中所共五稀土元素与IBD表头特异之外,281个(19.4%)路中所共五稀土元素与300OB表头特异之外,相较之下,只有3个特有种和117条路中所的共五同稀土元素关连工旧属于基于栖地的表头LLD和500FG。研究者职员的结果强调了有机物的共五同稀土元素取决于宿主的心血管疾病和疟疾状况。

IBD中所的有机物共五稀土元素网路

在整合人类所有机物四组项目(iHMP-IBD)表头中所副本IBD网路:在研究者职员的IBD表头中所创设的2554个特有种和37,699个路中所共五稀土元素中所,研究者职员能够分析iHMP-IBD39中所77个IBD生物体中所的2090个特有种共五稀土元素和37,106个路中所共五稀土元素。特有种共五同稀土元素的相对高于副本率在极大素质上是一个功率问题,因为研究者职员还辨别到,1705(81.6%)个特有种共五同稀土元素和24,165个(65.1%)路中所共五同稀土元素在研究者职员的IBD表头和iHMP-IBD表头错综复杂的共五同稀土元素低压无法显着差别。然后,研究者职员比较了iHMP-IBD表头第一个和最后一个一段时间点(停留~1年)错综复杂的IBD网路,副本了90.6%的特有种共五稀土元素和99.6%的路中所共五稀土元素。这暗示,研究者职员对IBD共五稀土元素低压的估计在多种不同的表头中所极大素质上是可重复的,并且随着一段时间的推移是安定的。

IBD的有机物网路与疟疾基本特征的关连:从前的研究者暗示,辨别到的有机物稀土元素差别可以用IBD14的某些疟疾基本特征来解释。因此,研究者职员理论上同源稀土元素关连也可能是这种情况。研究者职员分析IBD共五稀土元素前提与疟疾亚型[溃疡性胆管癌(UC,n=189)与克罗恩病(CD,n=276)]、疟疾口腔[回肠(n=212)与结肠(n=286)]以及疟疾户外活动[增生(n=121)与非增生(n=377)]之外。大多数共五稀土元素关连在疟疾基本特征错综复杂是可比的,只有少数在FDR

与药物之外的IBD有机物网路:研究者职员进一步试验了药物用作前提会严重影响有机物共五稀土元素,因为IBD病患用作口服(20.0%)和质子泵药物(PPI;26.5%)高于普通人群表头(1.1%和8.4%)。研究者职员发掘出有口服用作者和非口服用作者错综复杂的特有种共五稀土元素无法显着差别,而在37,959(3.7%)条路中所共五稀土元素关连中所,有1049条(3.7%)的路中所共五稀土元素关连在PPI用作者和非用作者错综复杂辨识出有统计上的显着差别,之外是与异戊二烯酪氨酸和烷基赤藓淀粉醇磷酸路中所有关。

IBD中所的不可或缺特有种和路中所:当将IBD中所的有机物共五稀土元素与其他3个表头进行比较时,研究者职员确认了113个特有种共五稀土元素和1050个路径共五稀土元素,与其他3个表头相较辨识出有显着多种不同的严重影响。然后,研究者职员分析这些IBD专一性共五稀土元素前提与可能与疟疾之外的特定路中所或特有种高度之外24,研究者职员的研究确认了IBD的三个不可或缺特有种和四个不可或缺路中所。

重点真菌种为酵母真菌、产状草杆真菌和托马斯文尼茨放线真菌。酵母真菌和产甲氧真菌先前曾与IBD14,41-45之外。引人入胜的是,酵母真菌与带有促炎旧属性的特有种(如变形脑膜炎)辨识出有正的共五稀土元素关连,而与带有抗炎旧属性的特有种(如普氏镰刀真菌)辨识出有负的共五稀土元素关连。

IBD的不可或缺路中所还包括C1硫运用和同化路中所、两条维生素酪氨酸路中所和酪氨酸路中所。IBD中所最不可或缺的旧属性路中所是硒TCA循环路中所(P23-pwy),它有76个IBD专一性共五稀土元素,其中所94.7%在iHMP-IBD表头中所副本。硒TCA循环是一条二氧化碳固定路中所,已被认为是生产用作淀粉、脂、、嘧啶和菜醌酪氨酸的有机原子的类似路中所。

尽管IBD中所这一路中所的稀土元素较高,但IBD中所这一路中所的共五稀土元素关连(r=0.1)弱于其他表头(r=0.3)。研究者职员发掘出有IBD病患中所18.8%的菜醌酪氨酸路中所是由酵母真菌重大贡献的,是两个人群表头的2倍。这一发掘出有暗示,酵母真菌是IBD中所菜醌酪氨酸的重要的有,这不会促进其他有机物的生长。事实上,研究者职员的研究者还阐明了酵母真菌是IBD的不可或缺特有种,与15个特有种体现出有IBD特有的共五稀土元素关连。其中所,与增生之外的脑膜炎几类有不强的正之外性,还包括变形脑膜炎、前庭脑膜炎和产妇脑膜炎。因此,与其他表头相较,IBD病患的菜醌酪氨酸与脑膜炎几类错综复杂的之外性很低。

300OB中所的有机物共五稀土元素网路

300OB网路在LLD心血管疾病生物体中所的副本:在300OB表头中所测定到1107个特有种和37,886个路中所共五稀土元素。这些估计的共五稀土元素低压在LLD表头中所比率和体重指数(BMI)匹配的134名心血管疾病者中所大部分可副本,991(89.5%)种共五稀土元素和32,963(87.0%)路中所共五稀土元素辨识无法差别。

与心血管疾病之外疟疾之外的有机物网路:300OB表头是为了研究者心血管疾病个人的心血管疟疾而设立的,其中所还包括139名动脉粥样硬化斑块病患和159名心血管疾病对照。此外,35名300OB参与者身患淀粉尿病。在这里,研究者职员只辨别到三种与心血管疟疾之外的特有种共五稀土元素,所有这三种特有种在有斑块的病患中所都辨识出有比无法斑块的病患更强的共五稀土元素。

心血管疾病的不可或缺路中所:当研究者职员比较300OB和其他3个表头中所的有机物共五稀土元素时,研究者职员确认了281个路中所共五稀土元素,它们辨识出有显着多种不同的严重影响,即心血管疾病专一性共五稀土元素。心血管疾病的一个不可或缺路中所是尿囊素的降解,它辨识了85条路中所的心血管疾病专一性共五稀土元素关连。尿囊素是多种植物(如)中所的活性成分之一,被发掘出有带有促进口服分泌和降低浓度的发挥作用。其降解产物钯在草酰乙酸亚胺/甘氨酸中所起抑制发挥作用。与此相明确,研究者职员发掘出有尿囊素降解路中所与草酰乙酸/甘氨酸(还包括赖氨酸、高丝氨酸、蛋氨酸、丝氨酸和异亮氨酸)的酪氨酸路中所和甘氨酸的酪氨酸路中所排列成较差的负之外,两者均与空腹浓度素质排列成正之外,与空腹口服素质排列成负之外。

类似出有处:

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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