Nat Commun:肠道微生物共约丰度网络在炎症性肠病和肥胖中的特异性

2021-11-22 04:11:43 来源:
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2020年8月11日,来自荷兰格罗宁根大学的郝靖远教授团队在Nature Communications上发表题为Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的社论。

胃动物细胞群是一个包括十分复杂交互起到的自然环境。目前,学术研究部门对胃动物细胞群在健康和癌症里面的起到的了解主要依赖于各不相同的动物细胞重元素,而对动物细胞交互起到在本能癌症背景下的起到知之甚少。在这里,学术研究部门使用来自四个本能缓冲区的2379个元基因两组构建并更为了动物细胞一共重元素因特网:一个坏死性肠病(IBD)缓冲区,一个高血压缓冲区和两个基于人群的缓冲区。学术研究部门断定,38.6%的品种一共重元素和64.3%的路里面一共重元素的气压在缓冲区间存在许多现代相异,113个品种和1,050个路里面一共重元素了解到纯露IBD依赖性畸变,281个路里面一共重元素了解到高血压依赖性畸变。学术研究部门也可以在导入本能动物细胞两组(iHMP-IBD)工程建设的IBD缓冲区的纵向统计数据里面副本这些IBD动物细胞一共重元素。学术研究部门的学术研究明确了IBD和高血压的几个决定性品种和路里面,并都有了证明表明癌症里面动物细胞重元素的扭曲可以制约它们的一共重元素亲密关系,这多样了学术研究部门目前对癌症里面动物细胞痉挛的认识。

胃动物细胞一共重元素因特网的构建

研究了解到,动物细胞两组成和机能图谱在很大程度上是重合的,尽管学术研究部门通过观察到IBD缓冲区里面的品种两组成发生了许多现代巨大变化。至少一个缓冲区里面>20%的采样里面存在的134个细芽孢类和343个动物细胞路里面被纳入动物细胞因特网推测。学术研究部门结合SparCC和SpiecEasi方法建立了动物细胞一共重元素亲密关系。

对于品种因特网,学术研究部门在LLD缓冲区里面明确了2604个协同重元素,在500FG缓冲区里面明确了1591个协同重元素,在300OB缓冲区里面明确了1107个协同重元素,在IBD缓冲区里面明确了2554个协同重元素,总一共产生了3454个独特的品种协同重元素。值得注意的是,82.1%的品种协同重元素也平庸纯露一共现。

对于路里面,一共重元素的量从500FG的37,279个到LLD的40,699个大概,总一共产生了43,355个独特的路里面一共重元素。

各不相同的动物细胞协同重元素反映在重元素高水平上

当放大包括可调一共重元素的100个品种和304条路里面时,76%的品种和84%的路里面在缓冲区间的重元素高水平也了解到纯露许多现代相异。这理论上可调的一共重元素亲密关系在很大程度上反映在各不相同的动物细胞重元素上。学术研究部门论述了来自同一科或来自各不相同科的品种间相异一共重元素的量。一共重元素异质性仅有的科是菌株,不仅在各不相同的菌株间通过观察到大量各不相同的一共重元素,而且在菌株与其他科的品种间也通过观察到大量各不相同的一共重元素,如真细菌和韦洛氏菌。在IBD缓冲区里面,菌株的各种类型更高,这与早先的学术研究结果一致。对路里面一共重元素也断定了值得注意的通过观察,都有是代谢路里面,它不仅在自身核心,而且在与胺基酸和胺基酸酸代谢之外的各种路里面全面性也了解到纯露多样性。

特定的动物细胞一共重元素在癌症缓冲区里面富集

学术研究部门研究了可调的协同重元素亲密关系是否由特定的缓冲区马达,即一个缓冲区里面的缓冲区重元素气压是否与其他三个缓冲区里面的缓冲区重元素气压有很大各不相同。寻常的是,与基于群体的缓冲区相对来说,癌症缓冲区里面的群两组依赖性一共重元素许多现代富集:113(94%)个品种一共重元素和1050个(72%)路里面一共重元素与IBD缓冲区特异之外,281个(19.4%)路里面一共重元素与300OB缓冲区特异之外,相对来说之下,只有3个品种和117条路里面的协同重元素亲密关系专科于基于种群的缓冲区LLD和500FG。学术研究部门的结果合理化了动物细胞的协同重元素取决于消化道的健康和癌症状况。

IBD里面的动物细胞一共重元素因特网

在导入本能动物细胞两组工程建设(iHMP-IBD)缓冲区里面副本IBD因特网:在学术研究部门的IBD缓冲区里面建立的2554个品种和37,699个路里面一共重元素里面,学术研究部门能够指标iHMP-IBD39里面77个IBD个体里面的2090个品种一共重元素和37,106个路里面一共重元素。品种协同重元素的相对于较低副本率在很大程度上是一个功率问题,因为学术研究部门还通过观察到,1705(81.6%)个品种协同重元素和24,165个(65.1%)路里面协同重元素在学术研究部门的IBD缓冲区和iHMP-IBD缓冲区间的协同重元素气压无法许多现代相异。然后,学术研究部门更为了iHMP-IBD缓冲区第一个和最后一个时间点(算起~1年)间的IBD因特网,副本了90.6%的品种一共重元素和99.6%的路里面一共重元素。这表明,学术研究部门对IBD一共重元素气压的大约在各不相同的缓冲区里面很大程度上是可以此类推的,并且随着时间的更长是牢固的。

IBD的动物细胞因特网与癌症形态的亲密关系:以前的学术研究表明,通过观察到的动物细胞重元素相异可以用IBD14的某些癌症形态来解释。因此,学术研究部门论据相合重元素亲密关系也或许是这种情形。学术研究部门指标IBD一共重元素是否与癌症亚型[溃疡性结肠炎(UC,n=189)与克罗恩病(CD,n=276)]、癌症部位[食管(n=212)与结肠(n=286)]以及癌症大型活动[坏死(n=121)与非坏死(n=377)]之外。大多数一共重元素亲密关系在癌症形态间是可比的,只有少数在FDR

与用药之外的IBD动物细胞因特网:学术研究部门再进一步验证了用药使用是否会制约动物细胞一共重元素,因为IBD病患使用抗生素(20.0%)和质子泵抑制剂(PPI;26.5%)高于普通人群缓冲区(1.1%和8.4%)。学术研究部门断定抗生素浏览和非抗生素浏览间的品种一共重元素无法许多现代相异,而在37,959(3.7%)条路里面一共重元素亲密关系里面,有1049条(3.7%)的路里面一共重元素亲密关系在PPI浏览和非浏览间了解到纯露统计上的许多现代相异,都有是与异戊二烯代谢和甲基赤藓糖醇磷酸路里面有关。

IBD里面的决定性品种和路里面:当将IBD里面的动物细胞一共重元素与其他3个缓冲区进行更为时,学术研究部门明确了113个品种一共重元素和1050个路径一共重元素,与其他3个缓冲区相对来说了解到纯露许多现代各不相同的制约。然后,学术研究部门指标这些IBD依赖性一共重元素是否与或许与癌症之外的特定路里面或品种高水平之外24,学术研究部门的研究明确了IBD的三个决定性品种和四个决定性路里面。

重点项目芽孢为酿酒酵母、产状草杆菌科和格雷文尼茨放线菌。酿酒酵母和产甲氧菌先前曾与IBD14,41-45之外。寻常的是,酿酒酵母与不具备促炎特性的品种(如挤压菌株)了解到纯露正的一共重元素亲密关系,而与不具备抗炎特性的品种(如普氏铲子菌)了解到纯露负的一共重元素亲密关系。

IBD的决定性路里面都有C1化合物利用和同化路里面、两条维生素代谢路里面和代谢路里面。IBD里面最决定性的机能路里面是卤化物TCA重复路里面(P23-pwy),它有76个IBD依赖性一共重元素,其里面94.7%在iHMP-IBD缓冲区里面副本。卤化物TCA重复是一条二氧化碳固定路里面,已被认为是采购用于糖、脂、、嘧啶和菜醌代谢的有机水分子的原始路里面。

尽管IBD里面这一路里面的重元素较高,但IBD里面这一路里面的一共重元素亲密关系(r=0.1)弱于其他缓冲区(r=0.3)。学术研究部门断定IBD病患里面18.8%的菜醌代谢路里面是由酿酒酵母贡献的,是两个人群缓冲区的2倍。这一断定表明,酿酒酵母是IBD里面菜醌代谢的重要的有,这或许会有助于其他动物细胞的生长。事实上,学术研究部门的学术研究还了解到了酿酒酵母是IBD的决定性品种,与15个品种平庸纯露IBD特有的一共重元素亲密关系。其里面,与坏死之外的菌株各种类型有很强的正之外性,都有挤压菌株、前庭菌株和幼儿菌株。因此,与其他缓冲区相对来说,IBD病患的菜醌代谢与菌株各种类型间的之外性更高。

300OB里面的动物细胞一共重元素因特网

300OB因特网在LLD高血压个体里面的副本:在300OB缓冲区里面检测到1107个品种和37,886个路里面一共重元素。这些大约的一共重元素气压在LLD缓冲区里面年龄和体重净资产(BMI)匹配的134名高血压者里面部分可副本,991(89.5%)种一共重元素和32,963(87.0%)路里面一共重元素了解到无法相异。

与高血压之外癌症之外的动物细胞因特网:300OB缓冲区是为了学术研究高血压个人的心血管癌症而设立的,其里面都有139名淋巴粥样硬化淡褐色病患和159名高血压对照。此外,35名300OB参与者脑癌糖尿病。在这里,学术研究部门只通过观察到三种与心血管癌症之外的品种一共重元素,所有这三种品种在有淡褐色的病患里面都了解到纯露比无法淡褐色的病患更强的一共重元素。

高血压的决定性路里面:当学术研究部门更为300OB和其他3个缓冲区里面的动物细胞一共重元素时,学术研究部门明确了281个路里面一共重元素,它们了解到纯露许多现代各不相同的制约,即高血压依赖性一共重元素。高血压的一个决定性路里面是尿囊素的甲醛,它了解到了85条路里面的高血压依赖性一共重元素亲密关系。尿囊素是多种植物(如)里面的活性成分之一,被断定不具备有助于雌激素表皮和降低血压的起到。其甲醛产物草酸在NADPH衍生物/NAD里面起糖皮质激素。与此相一致,学术研究部门断定尿囊素甲醛路里面与NADPH/NAD(都有赖氨酸、高丝氨酸、丝氨酸、苏氨酸和异亮氨酸)的代谢路里面和NAD的代谢路里面呈不强的负之外,两者均与空腹血压高水平圆锥之外,与空腹雌激素高水平呈负之外。

原始纯露处:

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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