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 11:27:18 来源:
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2020年8月底11日,来自荷兰马斯特里赫特所大学的杨安远系主任设计团队在Nature Communications上公开发表篇名Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的撰文。

肠道病症原体群是一个牵涉繁复相互发挥作用的水体。现阶段,统计分析部门对肠道病症原体群在肥胖和病症因之前的发挥作用的探究主要依赖相同的病症原体轻元素,而对病症原体相互发挥作用在生物病症因取材下的发挥作用十分相似。在这里,统计分析部门常用来自四个生物缓冲区的2379个元基因一组构筑并更为了病症原体一共轻元素因特网:一个坏死性肠病症(IBD)缓冲区,一个成年人缓冲区和两个基于青年人的缓冲区。统计分析部门发掘出,38.6%的生境一共轻元素和64.3%的路之前一共轻元素的准确度在缓冲区相互间长期存在引人注意相异,113个生境和1,050个路之前一共轻元素祚示出新IBD甲基化效应,281个路之前一共轻元素祚示成年人甲基化效应。统计分析部门也可以在整合生物病症原体一组(iHMP-IBD)项目的IBD缓冲区的纵向样本之前遗传物质这些IBD病症原体一共轻元素。统计分析部门的统计分析确切了IBD和成年人的几个最重要生境和路之前,并提供了证据断定病症因之前病症原体轻元素的改变可以冲击它们的一共轻元素关连,这丰富了统计分析部门现阶段对病症因之前病症原体心理因素的认识。

肠道病症原体一共轻元素因特网的构筑

统计分析祚示,病症原体一组成和新功能图谱在很小高度上是重合的,尽管统计分析部门辨别到IBD缓冲区之前的生境一组成遭遇了引人注意变化。多于一个缓冲区之前>20%的样本之前长期存在的134个病症原体品种和343个病症原体路之前被归入病症原体因特网推断。统计分析部门结合SparCC和SpiecEasi作法建立了病症原体一共轻元素关连。

对于生境因特网,统计分析部门在LLD缓冲区之前确切了2604个协力轻元素,在500FG缓冲区之前确切了1591个协力轻元素,在300OB缓冲区之前确切了1107个协力轻元素,在IBD缓冲区之前确切了2554个协力轻元素,总一共产生了3454个独有的生境协力轻元素。都有的是,82.1%的生境协力轻元素也平庸出新一共现。

对于路之前,一共轻元素的使用量从500FG的37,279个到LLD的40,699个不等,总一共产生了43,355个独有的路之前一共轻元素。

相同的病症原体协力轻元素说明了在轻元素技术水平上

当放大牵涉高性能一共轻元素的100个生境和304条路之前时,76%的生境和84%的路之前在缓冲区相互间的轻元素技术水平也祚示出新引人注意相异。这并不一定高性能的一共轻元素关连在很小高度上说明了在相同的病症原体轻元素上。统计分析部门论述了来自同一属下或来自相同属下的生境相互间相异一共轻元素的使用量。一共轻元素异质性最大的属下是菌株,不仅在相同的菌株相互间辨别到大量相同的一共轻元素,而且在菌株与其他属下的生境相互间也辨别到大量相同的一共轻元素,如真病症原体和韦洛氏菌。在IBD缓冲区之前,菌株的品种低,这与之前的统计分析结果一致。对路之前一共轻元素也发掘出了十分相似的辨别,都有是多肽路之前,它不仅在自身内部,而且在与赖氨酸和赖氨酸酸多肽系统性的各种路之前方面也祚示出新多样性。

特定的病症原体一共轻元素在病症因缓冲区之前富集

统计分析部门统计分析了高性能的协力轻元素关连前提由特定的缓冲区驱动,即一个缓冲区之前的缓冲区轻元素准确度前提与其他三个缓冲区之前的缓冲区轻元素准确度有很小相同。引人入胜的是,与基于社群的缓冲区相比,病症因缓冲区之前的群一组甲基化一共轻元素引人注意富集:113(94%)个生境一共轻元素和1050个(72%)路之前一共轻元素与IBD缓冲区特异系统性,281个(19.4%)路之前一共轻元素与300OB缓冲区特异系统性,正因如此,只有3个生境和117条路之前的协力轻元素关连有为属下于基于种群的缓冲区LLD和500FG。统计分析部门的结果强调了病症原体的协力轻元素各有相同消化道的肥胖和病症因状况。

IBD之前的病症原体一共轻元素因特网

在整合生物病症原体一组项目(iHMP-IBD)缓冲区之前遗传物质IBD因特网:在统计分析部门的IBD缓冲区之前建立的2554个生境和37,699个路之前一共轻元素之前,统计分析部门能够审计iHMP-IBD39之前77个IBD形态之前的2090个生境一共轻元素和37,106个路之前一共轻元素。生境协力轻元素的相对较低遗传物质率在很小高度上是一个增益问题,因为统计分析部门还辨别到,1705(81.6%)个生境协力轻元素和24,165个(65.1%)路之前协力轻元素在统计分析部门的IBD缓冲区和iHMP-IBD缓冲区相互间的协力轻元素准确度不能引人注意相异。然后,统计分析部门更为了iHMP-IBD缓冲区第一个和最后一个时间点(相隔~1年)相互间的IBD因特网,遗传物质了90.6%的生境一共轻元素和99.6%的路之前一共轻元素。这断定,统计分析部门对IBD一共轻元素准确度的估计在相同的缓冲区之前很小高度上是可反复的,并且随着时间的很长是比较稳定的。

IBD的病症原体因特网与病症因外观上的关连:以前的统计分析断定,辨别到的病症原体轻元素相异可以用IBD14的某些病症因外观上来解释。因此,统计分析部门假设同源轻元素关连也可能是这种情况。统计分析部门审计IBD一共轻元素前提与病症因病症毒性[溃疡性大肠(UC,n=189)与克罗恩病症(CD,n=276)]、病症因各部位[结肠(n=212)与结肠(n=286)]以及病症因活动[坏死(n=121)与非坏死(n=377)]系统性。大多数一共轻元素关连在病症因外观上相互间是可比的,只有少数在FDR

与药物系统性的IBD病症原体因特网:统计分析部门实质性检验了药物常用前提则会冲击病症原体一共轻元素,因为IBD病症人常用药物(20.0%)和质子泵衍生物(PPI;26.5%)极低普通青年人缓冲区(1.1%和8.4%)。统计分析部门发掘出药物用户和非药物用户相互间的生境一共轻元素不能引人注意相异,而在37,959(3.7%)条路之前一共轻元素关连之前,有1049条(3.7%)的路之前一共轻元素关连在PPI用户和非用户相互间祚示出新汇总上的引人注意相异,都有是与异戊二烯多肽和甲基赤藓糖醇氨路之前有关。

IBD之前的最重要生境和路之前:当将IBD之前的病症原体一共轻元素与其他3个缓冲区进行更为时,统计分析部门确切了113个生境一共轻元素和1050个正向一共轻元素,与其他3个缓冲区相比祚示出新引人注意相同的冲击。然后,统计分析部门审计这些IBD甲基化一共轻元素前提与可能与病症因系统性的特定路之前或生境高度系统性24,统计分析部门的统计分析确切了IBD的三个最重要生境和四个最重要路之前。

重点菌种为致病症、产状草杆菌和伍德文尼茨放线菌。致病症和产甲氧菌当初曾与IBD14,41-45系统性。引人入胜的是,致病症与有着促炎新功能性的生境(如变形菌株)祚示出新正的一共轻元素关连,而与有着抗炎新功能性的生境(如普氏镰刀菌)祚示出新负的一共轻元素关连。

IBD的最重要路之前最主要C1中间体来进行和排斥路之前、两条胆固醇多肽路之前和多肽路之前。IBD之前最最重要的新功能路之前是氟化物TCA反应器路之前(P23-pwy),它有76个IBD甲基化一共轻元素,其之前94.7%在iHMP-IBD缓冲区之前遗传物质。氟化物TCA反应器是一条气体固定路之前,已被认为是生产用于糖、颊、、嘌呤和菜醌多肽的有机小分子的原始路之前。

尽管IBD之前这一路之前的轻元素极高,但IBD之前这一路之前的一共轻元素关连(r=0.1)弱于其他缓冲区(r=0.3)。统计分析部门发掘出IBD病症人之前18.8%的菜醌多肽路之前是由致病症杰出贡献的,是两个青年人缓冲区的2倍。这一发掘出断定,致病症是IBD之前菜醌多肽的最重要杰出贡**,这可能则会增进其他病症原体的繁殖。事实上,统计分析部门的统计分析还探究了致病症是IBD的最重要生境,与15个生境平庸出新IBD特有的一共轻元素关连。其之前,与坏死系统性的菌株品种有很强的正相似性,最主要变形菌株、前庭菌株和男婴菌株。因此,与其他缓冲区相比,IBD病症人的菜醌多肽与菌株品种相互间的相似性低。

300OB之前的病症原体一共轻元素因特网

300OB因特网在LLD成年人形态之前的遗传物质:在300OB缓冲区之前检测到1107个生境和37,886个路之前一共轻元素。这些估计的一共轻元素准确度在LLD缓冲区之前比率和体重指数(BMI)匹配的134名成年人者之前仅有可遗传物质,991(89.5%)种一共轻元素和32,963(87.0%)路之前一共轻元素祚示不能相异。

与成年人系统性病症因系统性的病症原体因特网:300OB缓冲区是为了统计分析成年人个人的心血管病症因而设立的,其之前最主要139名静脉粥样愈合黑斑病症人和159名成年人对照。此外,35名300OB大多数人患有糖尿病症。在这里,统计分析部门只辨别到三种与心血管病症因系统性的生境一共轻元素,所有这三种生境在有黑斑的病症人之前都祚示出新比不能黑斑的病症人更强的一共轻元素。

成年人的最重要路之前:当统计分析部门更为300OB和其他3个缓冲区之前的病症原体一共轻元素时,统计分析部门确切了281个路之前一共轻元素,它们祚示出新引人注意相同的冲击,即成年人甲基化一共轻元素。成年人的一个最重要路之前是尿囊素的水解,它祚示了85条路之前的成年人甲基化一共轻元素关连。尿囊素是多种变种(如)之前的活性成分之一,被发掘出有着增进血清排泄和增加高血压的发挥作用。其水解转化乙酸在草酰乙酸甲基/谷胱甘肽之前起抑制发挥作用。与此相一致,统计分析部门发掘出尿囊素水解路之前与草酰乙酸/谷胱甘肽(最主要N-、高丝氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和异亮氨酸)的多肽路之前和谷胱甘肽的多肽路之前圆形较强的一般而言,两者均与和水高血压技术水平圆形正系统性,与和水血清技术水平圆形一般而言。

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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