Nat Commun:肠道微生物合计丰度网络在炎症性肠病和肥胖中的特异性

2021-12-20 00:32:07 来源:
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2020年8月初11日,来自瑞典格罗宁根大学的邵会宁教授团队在Nature Communications上出版一本书Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的文章。

消化系统化学物质群是一个牵涉十分复杂依赖性力的生态系统。现今,科学研究医护人员对消化系统化学物质群在健康和哮喘当中的依赖性的了解主要举例来说完全相同的化学物质轻元素,而对化学物质依赖性力在人类哮喘背景下的依赖性知之甚少。在这里,科学研究医护人员用作来自四个人类表头的2379个元基因一组员相结合并相当了化学物质共约轻元素网路:一个病变性肠疾(IBD)表头,一个牛奶尿病表头和两个基于青年人的表头。科学研究医护人员辨认出,38.6%的哺乳动物共约轻元素和64.3%的移动式共约轻元素的强度在表头彼此之间发挥依赖性敬着完全相同,113个哺乳动物和1,050个移动式共约轻元素敬示出IBD基因表达物理现象,281个移动式共约轻元素敬示牛奶尿病基因表达物理现象。科学研究医护人员也可以在建构人类化学物质一组员(iHMP-IBD)单项的IBD表头的垂直数据当中拷贝这些IBD化学物质共约轻元素。科学研究医护人员的科学研究确切了IBD和牛奶尿病的几个极其极其重要哺乳动物和移动式,并提供了确凿证据声称哮喘当中化学物质轻元素的扭曲可以直接影响它们的共约轻元素彼此间,这丰富多彩了科学研究医护人员现今对哮喘当中化学物质失调的认识。

消化系统化学物质共约轻元素网路的相结合

归纳敬示,化学物质一组员成和功能性图解在更大素质上是分开的,尽管科学研究医护人员检视到IBD表头当中的哺乳动物一组员成遭遇了敬着扭曲。至少一个表头当中>20%的样本当中发挥依赖性的134个变形虫株类型和343个化学物质移动式被确立化学物质网路推断。科学研究医护人员转化SparCC和SpiecEasi工具成立了化学物质共约轻元素彼此间。

对于哺乳动物网路,科学研究医护人员在LLD表头当中确切了2604个共约同轻元素,在500FG表头当中确切了1591个共约同轻元素,在300OB表头当中确切了1107个共约同轻元素,在IBD表头当中确切了2554个共约同轻元素,一共约导致了3454个独特的哺乳动物共约同轻元素。例外的是,82.1%的哺乳动物共约同轻元素也观感出共约现。

对于移动式,共约轻元素的量从500FG的37,279个到LLD的40,699个约数,一共约导致了43,355个独特的移动式共约轻元素。

完全相同的化学物质共约同轻元素概述在轻元素技术水平上

当放大牵涉可变共约轻元素的100个哺乳动物和304条移动式时,76%的哺乳动物和84%的移动式在表头彼此之间的轻元素技术水平也敬示出敬着完全相同。这意味着可变的共约轻元素彼此间在更大素质上概述在完全相同的化学物质轻元素上。科学研究医护人员概述了来自同一属或来自完全相同属的哺乳动物彼此之间完全相同共约轻元素的量。共约轻元素异质性最大的属是变形虫株,不仅在完全相同的变形虫株彼此之间检视到大量完全相同的共约轻元素,而且在变形虫株与其他属的哺乳动物彼此之间也检视到大量完全相同的共约轻元素,如真变形虫株和韦洛氏变形虫。在IBD表头当中,变形虫株的类型更高,这与之前的科学研究结果赞同。对移动式共约轻元素也辨认出了完全相同的检视,特别是酪氨酸移动式,它不仅在自身内部,而且在与核苷和核苷酸酪氨酸就其的各种移动式不足之处也敬示出多样性。

特定的化学物质共约轻元素在哮喘表头当中富集

科学研究医护人员归纳了可变的共约同轻元素彼此间是不是由特定的表头飞轮,即一个表头当中的表头轻元素强度是不是与其他三个表头当中的表头轻元素强度有更大完全相同。奇怪的是,与基于人群的表头相对于,哮喘表头当中的群一组员基因表达共约轻元素敬着富集:113(94%)个哺乳动物共约轻元素和1050个(72%)移动式共约轻元素与IBD表头特异就其,281个(19.4%)移动式共约轻元素与300OB表头特异就其,相对于之下,只有3个哺乳动物和117条移动式的共约同轻元素彼此间唯归入基于种群的表头LLD和500FG。科学研究医护人员的结果强调了化学物质的共约同轻元素取决于宿主的健康和哮喘状况。

IBD当中的化学物质共约轻元素网路

在建构人类化学物质一组员单项(iHMP-IBD)表头当中拷贝IBD网路:在科学研究医护人员的IBD表头当中成立的2554个哺乳动物和37,699个移动式共约轻元素当中,科学研究医护人员并不需要评估iHMP-IBD39当中77个IBD生殖当中的2090个哺乳动物共约轻元素和37,106个移动式共约轻元素。哺乳动物共约同轻元素的相对较少拷贝数万人在更大素质上是一个功数万人问题,因为科学研究医护人员还检视到,1705(81.6%)个哺乳动物共约同轻元素和24,165个(65.1%)移动式共约同轻元素在科学研究医护人员的IBD表头和iHMP-IBD表头彼此之间的共约同轻元素强度不能敬着完全相同。然后,科学研究医护人员相当了iHMP-IBD表头第一个和再次一个时间点(算起~1年)彼此之间的IBD网路,拷贝了90.6%的哺乳动物共约轻元素和99.6%的移动式共约轻元素。这声称,科学研究医护人员对IBD共约轻元素强度的估计值在完全相同的表头当中更大素质上是可段落的,并且随着时间的推移是稳定的。

IBD的化学物质网路与哮喘特点的彼此间:过去的科学研究声称,检视到的化学物质轻元素完全相同可以用IBD14的某些哮喘特点来解释。因此,科学研究医护人员假设同源轻元素彼此间也可能是这种情况。科学研究医护人员评估IBD共约轻元素是不是与哮喘亚型[溃疡性十二指肠炎(UC,n=189)与克罗恩疾(CD,n=276)]、哮喘臀部[结肠(n=212)与十二指肠(n=286)]以及哮喘活动[病变(n=121)与非病变(n=377)]就其。大多数共约轻元素彼此间在哮喘特点彼此之间是可比的,只有少数在FDR

与药物就其的IBD化学物质网路:科学研究医护人员进一步试验了药物用作是不是不会直接影响化学物质共约轻元素,因为IBD病患者用作药物(20.0%)和质子泵药物(PPI;26.5%)略低于平常青年人表头(1.1%和8.4%)。科学研究医护人员辨认出药物用作者和非药物用作者彼此之间的哺乳动物共约轻元素不能敬着完全相同,而在37,959(3.7%)条移动式共约轻元素彼此间当中,有1049条(3.7%)的移动式共约轻元素彼此间在PPI用作者和非用作者彼此之间敬示出统计数字上的敬着完全相同,特别是与异戊二烯酪氨酸和吡啶赤藓牛奶醇羧酸移动式有关。

IBD当中的极其极其重要哺乳动物和移动式:当将IBD当中的化学物质共约轻元素与其他3个表头透过相当时,科学研究医护人员确切了113个哺乳动物共约轻元素和1050个路径共约轻元素,与其他3个表头相对于敬示出敬着完全相同的直接影响。然后,科学研究医护人员评估这些IBD基因表达共约轻元素是不是与可能与哮喘就其的特定移动式或哺乳动物总体就其24,科学研究医护人员的归纳确切了IBD的三个极其极其重要哺乳动物和四个极其极其重要移动式。

要点变形虫种为致病、产状竹叶杆变形虫和格林文尼茨变形虫类。致病和产甲氧变形虫先前曾与IBD14,41-45就其。奇怪的是,致病与带有促炎特性的哺乳动物(如变形变形虫株)敬示出正的共约轻元素彼此间,而与带有抗炎特性的哺乳动物(如普氏斧头变形虫)敬示出负的共约轻元素彼此间。

IBD的极其极其重要移动式除此以外C1衍生物利用和同化移动式、两条维生素酪氨酸移动式和酪氨酸移动式。IBD当中最极其极其重要的功能性移动式是酸性TCA循环移动式(P23-pwy),它有76个IBD基因表达共约轻元素,其当中94.7%在iHMP-IBD表头当中拷贝。酸性TCA循环是一条氧气浮动移动式,已被视为是生产用作牛奶、脂、、核牛奶和菜醌酪氨酸的有机分子结构的零碎移动式。

尽管IBD当中这一移动式的轻元素较高,但IBD当中这一移动式的共约轻元素彼此间(r=0.1)弱于其他表头(r=0.3)。科学研究医护人员辨认出IBD病患者当中18.8%的菜醌酪氨酸移动式是由致病贡献的,是两个青年人表头的2倍。这一辨认出声称,致病是IBD当中菜醌酪氨酸的极其重要贡**,这可能不会倡导其他化学物质的生长。事实上,科学研究医护人员的科学研究还推断出了致病是IBD的极其极其重要哺乳动物,与15个哺乳动物观感出IBD特有的共约轻元素彼此间。其当中,与病变就其的变形虫株类型有很强的正就其性,除此以外变形变形虫株、前庭变形虫株和婴儿变形虫株。因此,与其他表头相对于,IBD病患者的菜醌酪氨酸与变形虫株类型彼此之间的就其性更高。

300OB当中的化学物质共约轻元素网路

300OB网路在LLD牛奶尿病生殖当中的拷贝:在300OB表头当中探测到1107个哺乳动物和37,886个移动式共约轻元素。这些估计值的共约轻元素强度在LLD表头当中成年人和BMI百分比(BMI)转换的134名牛奶尿病者当中大部分可拷贝,991(89.5%)种共约轻元素和32,963(87.0%)移动式共约轻元素敬示不能完全相同。

与牛奶尿病就其哮喘就其的化学物质网路:300OB表头是为了科学研究牛奶尿病个人的心血管哮喘而设立的,其当中除此以外139名动脉粥样变硬黑斑病患者和159名牛奶尿病对照。此外,35名300OB组织者忧郁症牛奶尿疾。在这里,科学研究医护人员只检视到三种与心血管哮喘就其的哺乳动物共约轻元素,所有这三种哺乳动物在有黑斑的病患者当中都敬示出比不能黑斑的病患者更强的共约轻元素。

牛奶尿病的极其极其重要移动式:当科学研究医护人员相当300OB和其他3个表头当中的化学物质共约轻元素时,科学研究医护人员确切了281个移动式共约轻元素,它们敬示出敬着完全相同的直接影响,即牛奶尿病基因表达共约轻元素。牛奶尿病的一个极其极其重要移动式是尿囊素的代谢,它敬示了85条移动式的牛奶尿病基因表达共约轻元素彼此间。尿囊素是多种植物(如)当中的活性成分之一,被辨认出带有倡导胰岛素分泌和增加血牛奶的依赖性。其代谢产物竹叶酸在甘油酸酯/天冬氨酸当中起中枢神经。与此相赞同,科学研究医护人员辨认出尿囊素代谢移动式与甘油酸/天冬氨酸(除此以外赖氨酸、高丝氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和异亮氨酸)的酪氨酸移动式和天冬氨酸的酪氨酸移动式椭圆形较强的负就其,两者均与耐受血牛奶技术水平棱就其,与耐受胰岛素技术水平椭圆形负就其。

零碎出处:

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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