Nat Commun:肠道微生物共丰度网络在炎症性肠病和肥胖中的专一性

2022-02-14 12:49:15 来源:
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2020年8月初11日,来自荷兰格罗宁根国立大学的杨宣化教授制作一组在Nature Communications上发表题为Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的文章。

消化道生物体群是一个涉及复杂粒子的多样性。迄今为止,研究工作技术人员对消化道生物体群在卫生和疟疾当中的作用的认识主要依赖于相同的生物体总质量,而对生物体粒子在人类所疟疾背景下的作用密切相关。在这里,研究工作技术人员用作来自四个人类所函数调用的2379个元基因一组相结合并相比之下较了生物体合计总质量网路:一个上皮细胞性肠得病(IBD)函数调用,一个高血压函数调用和两个基于这群人的函数调用。研究工作技术人员推测,38.6%的哺乳动物合计总质量和64.3%的途径合计总质量的切变在函数调用间共存清高着不同,113个哺乳动物和1,050个途径合计总质量应为出新IBD选择性不稳定性,281个途径合计总质量应为高血压选择性不稳定性。研究工作技术人员也可以在构建人类所生物体一组(iHMP-IBD)新项目的IBD函数调用的平行数据当中粘贴这些IBD生物体合计总质量。研究工作技术人员的研究工作明确了IBD和高血压的几个极为关键性哺乳动物和途径,并提供了确实表明疟疾当中生物体总质量的扭曲可以受到影响它们的合计总质量关联,这充沛了研究工作技术人员迄今为止对疟疾当中生物体失调的认识。

消化道生物体合计总质量网路的相结合

分析应为,生物体一组成和功用图谱在不大高度上是交叉的,尽管研究工作技术人员判读到IBD函数调用当中的哺乳动物一组成暴发了清高着变化。至少一个函数调用当中>20%的样本当中共存的134个生物体多样和343个生物体途径被划入生物体网路应为。研究工作技术人员结合SparCC和SpiecEasi方法建立了生物体合计总质量关联。

对于哺乳动物网路,研究工作技术人员在LLD函数调用当中明确了2604个合计同总质量,在500FG函数调用当中明确了1591个合计同总质量,在300OB函数调用当中明确了1107个合计同总质量,在IBD函数调用当中明确了2554个合计同总质量,总合计产生了3454个契合的哺乳动物合计同总质量。值得注意的是,82.1%的哺乳动物合计同总质量也展示出出新合计现。

对于途径,合计总质量的量从500FG的37,279个到LLD的40,699个平均,总合计产生了43,355个契合的途径合计总质量。

相同的生物体合计同总质量解读在总质量高水平上

当放大涉及非对称合计总质量的100个哺乳动物和304条途径时,76%的哺乳动物和84%的途径在函数调用间的总质量高水平也应为出新清高着不同。这意味着非对称的合计总质量关联在不大高度上解读在相同的生物体总质量上。研究工作技术人员说明了了来自同一分属或来自相同分属的哺乳动物间不同合计总质量的量。合计总质量异质性最大的分属是酵母,不仅在相同的酵母间判读到大量相同的合计总质量,而且在酵母与其他分属的哺乳动物间也判读到大量相同的合计总质量,如真生物体和韦洛氏菌。在IBD函数调用当中,酵母的多样更高,这与之前的研究工作结果一致。对途径合计总质量也推测了类似的判读,特别是催化途径,它不仅在自身内部,而且在与酪氨酸和酪氨酸酸催化系统性的各种途径方面也应为出新多样性。

特定的生物体合计总质量在疟疾函数调用当中硫化物

研究工作技术人员分析了非对称的合计同总质量关联有否由特定的函数调用涡轮机,即一个函数调用当中的函数调用总质量切变有否与其他三个函数调用当中的函数调用总质量切变有不大相同。有趣的是,与基于群体的函数调用相比之下,疟疾函数调用当中的IRC选择性合计总质量清高着硫化物:113(94%)个哺乳动物合计总质量和1050个(72%)途径合计总质量与IBD函数调用特异系统性,281个(19.4%)途径合计总质量与300OB函数调用特异系统性,相比之下之下,只有3个哺乳动物和117条途径的合计同总质量关联专分仅指基于动物群的函数调用LLD和500FG。研究工作技术人员的结果阐释了生物体的合计同总质量各有不同消化道的卫生和疟疾状况。

IBD当中的生物体合计总质量网路

在构建人类所生物体一组新项目(iHMP-IBD)函数调用当中粘贴IBD网路:在研究工作技术人员的IBD函数调用当中建立的2554个哺乳动物和37,699个途径合计总质量当中,研究工作技术人员能够分析iHMP-IBD39当中77个IBD个体当中的2090个哺乳动物合计总质量和37,106个途径合计总质量。哺乳动物合计同总质量的相对高于粘贴率在不大高度上是一个kW问题,因为研究工作技术人员还判读到,1705(81.6%)个哺乳动物合计同总质量和24,165个(65.1%)途径合计同总质量在研究工作技术人员的IBD函数调用和iHMP-IBD函数调用间的合计同总质量切变从未清高着不同。然后,研究工作技术人员相比之下较了iHMP-IBD函数调用第一个和最后一个时间点(相隔~1年)间的IBD网路,粘贴了90.6%的哺乳动物合计总质量和99.6%的途径合计总质量。这表明,研究工作技术人员对IBD合计总质量切变的至少在相同的函数调用当中不大高度上是可重复的,并且随着时间的很长是安定的。

IBD的生物体网路与疟疾特点的关联:以前的研究工作表明,判读到的生物体总质量不同可以用IBD14的某些疟疾特点来解释。因此,研究工作技术人员结论同源总质量关联也可能是这种持续性。研究工作技术人员分析IBD合计总质量有否与疟疾亚型[溃疡性消化道炎(UC,n=189)与克罗恩得病(CD,n=276)]、疟疾指甲[大肠(n=212)与消化道(n=286)]以及疟疾活动[上皮细胞(n=121)与非上皮细胞(n=377)]系统性。大多数合计总质量关联在疟疾特点间是哈密顿的,只有少数在FDR

与制剂系统性的IBD生物体网路:研究工作技术人员必要性测试了制剂用作有否不必要受到影响生物体合计总质量,因为IBD得病患用作类固醇(20.0%)和质子泵类似物(PPI;26.5%)少于一般而言这群人函数调用(1.1%和8.4%)。研究工作技术人员推测类固醇用作者和非类固醇用作者间的哺乳动物合计总质量从未清高着不同,而在37,959(3.7%)条途径合计总质量关联当中,有1049条(3.7%)的途径合计总质量关联在PPI用作者和非用作者间应为出新统计数据上的清高着不同,特别是与芳香烃催化和甲基赤藓糖类醇甲基途径有关。

IBD当中的极为关键性哺乳动物和途径:当将IBD当中的生物体合计总质量与其他3个函数调用进行相比之下较时,研究工作技术人员明确了113个哺乳动物合计总质量和1050个路径合计总质量,与其他3个函数调用相比之下应为出新清高着相同的受到影响。然后,研究工作技术人员分析这些IBD选择性合计总质量有否与可能与疟疾系统性的特定途径或哺乳动物持续性系统性24,研究工作技术人员的分析明确了IBD的三个极为关键性哺乳动物和四个极为关键性途径。

重点菌种为酵母、产状苋大肠杆菌和格雷文尼茨酿酒酵母。酵母和产甲氧菌原先曾与IBD14,41-45系统性。有趣的是,酵母与带有促炎功用的哺乳动物(如接合酵母)应为出新正的合计总质量关联,而与带有抗炎功用的哺乳动物(如普氏铁锤菌)应为出新负的合计总质量关联。

IBD的极为关键性途径都有C1化合物依靠和同化途径、两条摄取催化途径和催化途径。IBD当中最极为关键性的功用途径是酸性TCA循环途径(P23-pwy),它有76个IBD选择性合计总质量,其当中94.7%在iHMP-IBD函数调用当中粘贴。酸性TCA循环是一条氮气固定途径,已被认为是生产用于糖类、脂、、氮和菜醌催化的有机分子结构的类似途径。

尽管IBD当中这一途径的总质量较高,但IBD当中这一途径的合计总质量关联(r=0.1)弱于其他函数调用(r=0.3)。研究工作技术人员推测IBD得病患当中18.8%的菜醌催化途径是由酵母开创性的,是两个这群人函数调用的2倍。这一推测表明,酵母是IBD当中菜醌催化的关键性开创性者,这可能不必要增进其他生物体的多见于。事实上,研究工作技术人员的研究工作还应为出了酵母是IBD的极为关键性哺乳动物,与15个哺乳动物展示出出新IBD特有的合计总质量关联。其当中,与上皮细胞系统性的酵母多样有很强的正系统性性,都有接合酵母、外周酵母和婴儿酵母。因此,与其他函数调用相比之下,IBD得病患的菜醌催化与酵母多样间的系统性性更高。

300OB当中的生物体合计总质量网路

300OB网路在LLD高血压个体当中的粘贴:在300OB函数调用当中检查到1107个哺乳动物和37,886个途径合计总质量。这些至少的合计总质量切变在LLD函数调用当中年龄和运动量比率(BMI)匹配的134名高血压者当中极少可粘贴,991(89.5%)种合计总质量和32,963(87.0%)途径合计总质量应为从未不同。

与高血压系统性疟疾系统性的生物体网路:300OB函数调用是为了研究工作高血压个人的心血管疟疾而所设的,其当中都有139名动脉粥样穿孔黄褐色得病患和159名高血压对照。此外,35名300OB组织者患有糖类尿得病。在这里,研究工作技术人员只判读到三种与心血管疟疾系统性的哺乳动物合计总质量,所有这三种哺乳动物在有黄褐色的得病患当中都应为出新比从未黄褐色的得病患更强的合计总质量。

高血压的极为关键性途径:当研究工作技术人员相比之下较300OB和其他3个函数调用当中的生物体合计总质量时,研究工作技术人员明确了281个途径合计总质量,它们应为出新清高着相同的受到影响,即高血压选择性合计总质量。高血压的一个极为关键性途径是尿囊素的过氧化物,它应为了85条途径的高血压选择性合计总质量关联。尿囊素是多种植物(如)当中的活性成分之一,被推测带有增进甲状腺激素分泌和降低高血压的作用。其过氧化物转化苋酸在苋酰乙酸酯/NAD当中起介导。与此保持一致,研究工作技术人员推测尿囊素过氧化物途径与苋酰乙酸/NAD(都有赖氨酸、高丝氨酸、丝氨酸、N-和异亮氨酸)的催化途径和NAD的催化途径呈圆形较佳的负系统性,两者均与才行高血压高水平都为系统性,与才行甲状腺激素高水平呈圆形负系统性。

类似出新处:

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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