Nat Commun:肠道微生物一共丰度网络在炎症性肠病和肥胖中的特异性

2021-11-15 21:07:30 来源:
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2020年8月11日,来自荷兰格罗宁根大学的傅靖远副教授开发团队在Nature Communications上发表题为Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的文章。

消化系统生物群是一个涉及复杂电磁力的生存环境。迄今,学术研究医务人员对消化系统生物群在肥胖和病症中都的功用的了解主要反之亦然不同的生物同位素,而对生物电磁力在全人类病症背景下的功用知之甚少。在这里,学术研究医务人员用作来自四个全人类描述符的2379个元基因小组构建并来得了生物合计同位素互联网:一个发炎性肠病(IBD)描述符,一个高血压描述符和两个基于人群的描述符。学术研究医务人员见到,38.6%的品种合计同位素和64.3%的移动式合计同位素的气压在描述符两者之间发挥作用相来得关联性,113个品种和1,050个移动式合计同位素暗示显露IBD抗体效应,281个移动式合计同位素暗示高血压抗体效应。学术研究医务人员也可以在整合全人类生物小组(iHMP-IBD)计划的IBD描述符的纵向数据中都激活这些IBD生物合计同位素。学术研究医务人员的学术研究确认了IBD和高血压的几个最极为重要品种和移动式,并缺少了迹象暗示病症中都生物同位素的改变可以影响它们的合计同位素的关系,这丰富多彩了学术研究医务人员迄今对病症中都生物失调的认识。

消化系统生物合计同位素互联网的构建

数据分析暗示,生物小组合而成和机能图谱在不小层面上是重叠的,尽管学术研究医务人员通过观察到IBD描述符中都的品种小组合而成牵涉到了相来得变化。至少一个描述符中都>20%的试样中都发挥作用的134个芽孢多样和343个生物移动式被纳入生物互联网可知。学术研究医务人员结合SparCC和SpiecEasi方法建立了生物合计同位素的关系。

对于品种互联网,学术研究医务人员在LLD描述符中都确认了2604个合作同位素,在500FG描述符中都确认了1591个合作同位素,在300OB描述符中都确认了1107个合作同位素,在IBD描述符中都确认了2554个合作同位素,总合计消除了3454个新颖的品种合作同位素。值得注意的是,82.1%的品种合作同位素也展示显露显露合计现。

对于移动式,合计同位素的数量从500FG的37,279个到LLD的40,699个不等,总合计消除了43,355个新颖的移动式合计同位素。

不同的生物合作同位素看显露在同位素技术水平上

当微小涉及可变合计同位素的100个品种和304条移动式时,76%的品种和84%的移动式在描述符两者之间的同位素技术水平也暗示显露相来得关联性。这反之亦然可变的合计同位素的关系在不小层面上看显露在不同的生物同位素上。学术研究医务人员总结了来自同一旧称或来自不同旧称的品种两者之间关联性合计同位素的数量。合计同位素表征最大的旧称是革兰氏,不仅在不同的革兰氏两者之间通过观察到大量不同的合计同位素,而且在革兰氏与其他旧称的品种两者之间也通过观察到大量不同的合计同位素,如真芽孢和韦洛氏菌。在IBD描述符中都,革兰氏的多样更高,这与之前的学术研究结果一致。对移动式合计同位素也见到了类似的通过观察,特别是过氧化物移动式,它不仅在自身在表面上,而且在与核苷和核糖过氧化物无关的各种移动式方面也暗示显露多样性。

特定的生物合计同位素在病症描述符中都可溶性

学术研究医务人员数据分析了可变的合作同位素的关系是否是由特定的描述符马达,即一个描述符中都的描述符同位素气压是否是与其他三个描述符中都的描述符同位素气压有不小不同。有趣的是,与基于群体的描述符相比较,病症描述符中都的群小组抗体合计同位素相来得可溶性:113(94%)个品种合计同位素和1050个(72%)移动式合计同位素与IBD描述符特异无关,281个(19.4%)移动式合计同位素与300OB描述符特异无关,相比较之下,只有3个品种和117条移动式的合作同位素的关系专旧称于基于栖地的描述符LLD和500FG。学术研究医务人员的结果强调了生物的合作同位素不同宿主的肥胖和病症状况。

IBD中都的生物合计同位素互联网

在整合全人类生物小组计划(iHMP-IBD)描述符中都激活IBD互联网:在学术研究医务人员的IBD描述符中都建立的2554个品种和37,699个移动式合计同位素中都,学术研究医务人员并能评量iHMP-IBD39中都77个IBD有机体中都的2090个品种合计同位素和37,106个移动式合计同位素。品种合作同位素的相对较低激活数万人在不小层面上是一个功数万人问题,因为学术研究医务人员还通过观察到,1705(81.6%)个品种合作同位素和24,165个(65.1%)移动式合作同位素在学术研究医务人员的IBD描述符和iHMP-IBD描述符两者之间的合作同位素气压不会相来得关联性。然后,学术研究医务人员来得了iHMP-IBD描述符第一个和最后一个时间点(相隔~1年)两者之间的IBD互联网,激活了90.6%的品种合计同位素和99.6%的移动式合计同位素。这暗示,学术研究医务人员对IBD合计同位素气压的估计在不同的描述符中都不小层面上是可重复的,并且随着时间的演进是稳定的。

IBD的生物互联网与病症特质的的关系:以前的学术研究暗示,通过观察到的生物同位素关联性可以用IBD14的某些病症特质来解释。因此,学术研究医务人员假定同源同位素的关系也可能会是这种情况。学术研究医务人员评量IBD合计同位素是否是与病症合计通点[溃疡性腹腔炎(UC,n=189)与克罗恩病(CD,n=276)]、病症部位[回肠(n=212)与腹腔(n=286)]以及病症文艺活动[发炎(n=121)与非发炎(n=377)]无关。大多数合计同位素的关系在病症特质两者之间是可比的,只有少数在FDR

与抑制剂无关的IBD生物互联网:学术研究医务人员进一步测试了抑制剂用作是否是会影响生物合计同位素,因为IBD病患用作类固醇(20.0%)和质子泵抑制剂(PPI;26.5%)低于普通人群描述符(1.1%和8.4%)。学术研究医务人员见到类固醇预设和非类固醇预设两者之间的品种合计同位素不会相来得关联性,而在37,959(3.7%)条移动式合计同位素的关系中都,有1049条(3.7%)的移动式合计同位素的关系在PPI预设和非预设两者之间暗示显露总和上的相来得关联性,特别是与异戊二烯过氧化物和甲基赤藓糖醇磷酸移动式有关。

IBD中都的最极为重要品种和移动式:当将IBD中都的生物合计同位素与其他3个描述符进行来得时,学术研究医务人员确认了113个品种合计同位素和1050个同方向合计同位素,与其他3个描述符相比较暗示显露相来得不同的影响。然后,学术研究医务人员评量这些IBD抗体合计同位素是否是与可能会与病症无关的特定移动式或品种高度无关24,学术研究医务人员的数据分析确认了IBD的三个最极为重要品种和四个最极为重要移动式。

重点计划菌种为芽孢、产状草大肠杆菌和格雷文尼茨放线菌。芽孢和产甲氧菌先前曾与IBD14,41-45无关。有趣的是,芽孢与具有促炎特性的品种(如变形革兰氏)暗示显露正的合计同位素的关系,而与具有抗炎特性的品种(如普氏镰刀菌)暗示显露负的合计同位素的关系。

IBD的最极为重要移动式包括C1化合物利用和同化移动式、两条维生素过氧化物移动式和过氧化物移动式。IBD中都最最极为重要的机能移动式是还原性TCA反转移动式(P23-pwy),它有76个IBD抗体合计同位素,其中都94.7%在iHMP-IBD描述符中都激活。还原性TCA反转是一条二氧化碳固定移动式,已被认为是生产用于糖、脂、、嘧啶和菜醌过氧化物的有机分子的原始移动式。

尽管IBD中都这一移动式的同位素低,但IBD中都这一移动式的合计同位素的关系(r=0.1)弱于其他描述符(r=0.3)。学术研究医务人员见到IBD病患中都18.8%的菜醌过氧化物移动式是由芽孢贡献的,是两个人群描述符的2倍。这一见到暗示,芽孢是IBD中都菜醌过氧化物的极为重要贡**,这可能会会推动其他生物的生长。事实上,学术研究医务人员的学术研究还揭示了芽孢是IBD的最极为重要品种,与15个品种展示显露显露IBD特有的合计同位素的关系。其中都,与发炎无关的革兰氏多样有很强的正无关性,包括变形革兰氏、前庭革兰氏和婴儿革兰氏。因此,与其他描述符相比较,IBD病患的菜醌过氧化物与革兰氏多样两者之间的无关性更高。

300OB中都的生物合计同位素互联网

300OB互联网在LLD高血压有机体中都的激活:在300OB描述符中都检测到1107个品种和37,886个移动式合计同位素。这些估计的合计同位素气压在LLD描述符中都年龄和体重指数(BMI)反之亦然的134名高血压者中都仅有可激活,991(89.5%)种合计同位素和32,963(87.0%)移动式合计同位素暗示不会关联性。

与高血压无关病症无关的生物互联网:300OB描述符是为了学术研究高血压个人的心血管病症而建立的,其中都包括139名动脉粥样硬化淡褐色病患和159名高血压对照。此外,35名300OB大多数人患有糖尿病。在这里,学术研究医务人员只通过观察到三种与心血管病症无关的品种合计同位素,所有这三种品种在有淡褐色的病患中都都暗示显露比不会淡褐色的病患更强的合计同位素。

高血压的最极为重要移动式:当学术研究医务人员来得300OB和其他3个描述符中都的生物合计同位素时,学术研究医务人员确认了281个移动式合计同位素,它们暗示显露相来得不同的影响,即高血压抗体合计同位素。高血压的一个最极为重要移动式是尿囊素的降解,它暗示了85条移动式的高血压抗体合计同位素的关系。尿囊素是多种植物(如)中都的活性成分之一,被见到具有推动胰岛素新陈代谢和增加血糖的功用。其降解转化氰化在糖类酯/天冬氨酸中都起抑制功用。与此相一致,学术研究医务人员见到尿囊素降解移动式与糖类/天冬氨酸(包括赖氨酸、高丝氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸和异亮氨酸)的过氧化物移动式和天冬氨酸的过氧化物移动式圆形较强的负无关,两者均与;也血糖技术水平圆形正无关,与;也胰岛素技术水平圆形负无关。

原始说是:

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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