Пропион кислотасы (PPA), гөмбәчекләргә каршы агент һәм киң таралган азык өстәмәсе, тычканнарда ашказаны-эчәк системасы дисфункциясе белән бергә нейроүсешнең аномаль булуын күрсәтә, бу эчәк дисбактериозы аркасында килеп чыгарга мөмкин. PPA белән азыклану һәм эчәк микробиота дисбактериозы арасындагы бәйләнеш турында фаразлар бар, ләкин турыдан-туры тикшерелмәгән. Монда без дисбактериозга китерергә мөмкин булган эчәк микробиота составындагы PPA белән бәйле үзгәрешләрне тикшердек. Дәваланмаган диета (n=9) һәм PPA белән баетылган диета (n=13) белән тукланган тычканнарның эчәк микробиомнары микроб составындагы һәм бактерияләр метаболик юлларындагы аермаларны бәяләү өчен озын диапазонлы метагеномик секвенирлау ярдәмендә секвенирланды. Азык PPA берничә Bacteroides, Prevotella һәм Ruminococcus төрләрен кертеп, мөһим таксоннарның күплеге арту белән бәйле иде, аларның әгъзалары элек PPA җитештерүдә катнашканнар. PPA белән зарарланган тычканнарның микробиомнарында шулай ук липидлар метаболизмы һәм стероид гормоннар биосинтезы белән бәйле күбрәк юллар бар иде. Безнең нәтиҗәләр PPA эчәк микробиотасын һәм аңа бәйле метаболик юлларны үзгәртә алуын күрсәтә. Бу күзәтелгән үзгәрешләр куллану өчен куркынычсыз дип классификацияләнгән консервантларның эчәк микробиотасы составына һәм, үз чиратында, кеше сәламәтлегенә тәэсир итә алуын күрсәтә. Алар арасында, анализлана торган классификация дәрәҗәсенә карап, P, G яки S сайлана. Ялган уңай классификацияләрнең йогынтысын минимальләштерү өчен, 1e-4 минималь чагыштырма муллык чиге (1/10,000 уку) кабул ителде. Статистик анализ алдыннан, Bracken тарафыннан хәбәр ителгән чагыштырма муллыклар (fraction_total_reads) үзәкләштерелгән логарифм нисбәте (CLR) трансформациясе ярдәмендә үзгәртелде (Aitchison, 1982). CLR ысулы мәгълүмат трансформациясе өчен сайланды, чөнки ул масштаб буенча үзгәрүчән түгел һәм сирәк булмаган мәгълүмат җыелмалары өчен җитәрлек (Gloor et al., 2017). CLR трансформациясе табигый логарифмны куллана. Bracken тарафыннан хәбәр ителгән санау мәгълүматлары чагыштырма логарифм экспрессиясе (RLE) ярдәмендә нормальләштерелде (Anders and Huber, 2010). Саннар matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 һәм эзлекле логарифмнар комбинациясе ярдәмендә булдырылды (Gloor et al., 2017). 0.12.2 һәм стантанотацияләр v. 0.5.0 (Hunter, 2007; Waskom, 2021; Charlier һ.б., 2022). Bacillus/Bacteroidetes нисбәте һәр үрнәк өчен нормальләштерелгән бактерияләр санын кулланып исәпләнде. Таблицаларда күрсәтелгән кыйммәтләр 4 унарлы билгегә кадәр түгәрәкләнгән. Simpson төрлелек индексы KrakenTools v. 1.2 пакетында бирелгән alpha_diversity.py скрипты ярдәмендә исәпләнде (Lu һ.б., 2022). Bracken отчеты скриптта бирелгән, ә -an параметры өчен Simpson индексы "Si" бирелгән. Муллыктагы әһәмиятле аермалар уртача CLR аермалары ≥ 1 яки ≤ -1 буларак билгеләнде. Уртача CLR аермасы ±1 булуы үрнәк төренең муллыгының 2,7 тапкыр артуын күрсәтә. (+/-) билгесе таксонның PPA үрнәгендә һәм контроль үрнәгендә күбрәк булуын күрсәтә. Мөһимлек Манн-Уитни U тесты ярдәмендә билгеләнде (Виртэн һ.б., 2020). Statsmodels v. 0.14 (Бенджамини һәм Хохберг, 1995; Сиболд һәм Перктольд, 2010) кулланылды, һәм күп тапкыр сынауларны төзәтү өчен Бенджамини-Хохберг процедурасы кулланылды. Статистик әһәмиятне билгеләү өчен бусага буларак ≤ 0.05 көйләнгән p-кыйммәте кулланылды.
Кеше микробиомасы еш кына "тәннең соңгы органы" дип атала һәм кеше сәламәтлегендә мөһим роль уйный (Baquero һәм Nombela, 2012). Аерым алганда, эчәк микробиомасы системалы йогынтысы һәм күп мөһим функцияләрдәге роле белән танылган. Комменсаль бактерияләр эчәклектә күп, алар күп экологик нишаларны били, туклыклы матдәләрне куллана һәм потенциаль патогеннар белән көндәшлек итә (Jandhyala һ.б., 2015). Эчәк микробиотасының төрле бактериаль компонентлары витаминнар кебек мөһим туклыклы матдәләрне җитештерә һәм ашкайнатуны яхшырта ала (Rowland һ.б., 2018). Бактериаль метаболитларның шулай ук тукыма үсешенә йогынты ясавы һәм метаболик һәм иммун юлларын яхшыртуы күрсәтелгән (Heijtz һ.б., 2011; Yu һ.б., 2022). Кеше эчәк микробиомасының составы бик төрле һәм диета, җенес, дарулар һәм сәламәтлек торышы кебек генетик һәм әйләнә-тирә мохит факторларына бәйле (Kumbhare һ.б., 2019).
Ананың туклануы - феталь һәм яңа туган баланың үсешенең мөһим компоненты һәм үсешкә йогынты ясый алырлык кушылмаларның фаразланган чыганагы (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). Шундый кызыксыну уята торган кушылмаларның берсе - пропион кислотасы (PPA), бактерия ферментациясеннән алынган кыска чылбырлы май кислотасы продукты һәм азык өстәмәсе (den Besten et al., 2013). PPA антибактериаль һәм гөмбәчеккә каршы үзлекләргә ия, шуңа күрә ул азык-төлек консерванты буларак һәм сәнәгатьтә гөмбәчек һәм бактерияләр үсешен тоткарлау өчен кулланыла (Wemmenhove et al., 2016). PPA төрле тукымаларда төрлечә тәэсир итә. Бавырда PPA макрофагларда цитокин экспрессиясенә тәэсир итеп, ялкынсынуга каршы тәэсир итә (Kawasoe et al., 2022). Бу көйләү эффекты башка иммун күзәнәкләрендә дә күзәтелгән, бу ялкынсынуның кимүенә китерә (Haase et al., 2021). Ләкин, мидә кире йогынты күзәтелгән. Элегрәк үткәрелгән тикшеренүләр PPA тәэсире тычканнарда аутизмга охшаш тәртипне китереп чыгаруын күрсәтте (El-Ansary et al., 2012). Башка тикшеренүләр PPA глиоз китереп чыгарырга һәм мидә ялкынсынуны алга этәрүче юлларны активлаштырырга мөмкин икәнен күрсәтте (Abdelli et al., 2019). PPA көчсез кислота булганлыктан, ул эчәк эпителие аша канга тарала һәм шулай итеп кан-баш мие барьерын, шулай ук плацентаны да кертеп, чикләүче киртәләрне узып китә ала (Stinson et al., 2019), бу PPAның бактерияләр тарафыннан җитештерелә торган көйләүче метаболит буларак мөһимлеген күрсәтә. PPAның аутизм өчен куркыныч факторы буларак потенциаль роле хәзерге вакытта тикшерелсә дә, аның аутизм белән авыручыларга йогынтысы нейрон дифференциациясен китереп чыгарудан тыш та киңәя ала.
Нейрологик үсеш бозылулары булган пациентларда диарея һәм эч кату кебек ашказаны-эчәк симптомнары еш очрый (Cao et al., 2021). Элегерәк үткәрелгән тикшеренүләр аутизм спектры бозылулары (ASD) булган пациентларның микробиомасы сәламәт кешеләрнекеннән аерылып торуын күрсәтте, бу эчәк микробиота дисбиозы булуын күрсәтә (Finegold et al., 2010). Шулай ук, ялкынсынулы эчәк авырулары, симерү, Альцгеймер авыруы һ.б. булган пациентларның микробиом үзенчәлекләре дә сәламәт кешеләрнекеннән аерылып тора (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). Ләкин, бүгенге көнгә кадәр эчәк микробиомасы һәм неврологик авырулар яки симптомнар арасында сәбәп-нәтиҗә бәйләнеше билгеләнмәгән (Yap et al., 2021), гәрчә бу авыру халәтләренең кайберләрен тудыруда берничә бактерия төре роль уйный дип саналса да. Мәсәлән, Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio һәм башка төрләр аутизм белән авыручыларның микробиотасында күбрәк очрый (Tomova et al., 2015; Golubeva et al., 2017; Cristiano et al., 2018; Zurita et al., 2020). Шунысы игътибарга лаек, бу төрләрнең кайбер әгъзаларының PPA җитештерү белән бәйле геннары бар (Reichardt et al., 2014; Yun and Lee, 2016; Zhang et al., 2019; Baur and Dürre, 2023). PPAның антимикроб үзлекләрен исәпкә алып, аның күләмен арттыру PPA җитештерүче бактерияләр үсеше өчен файдалы булырга мөмкин (Jacobson et al., 2018). Шулай итеп, PFAга бай мохит эчәк микробиотасында үзгәрешләргә китерергә мөмкин, шул исәптән ашказаны-эчәк трактының патогеннары, бу ашказаны-эчәк симптомнарына китерә торган потенциаль факторлар булырга мөмкин.
Микробиом тикшеренүләрендә төп сорау - микроб составындагы аермалар төп авыруларның сәбәбе яки симптомы булу-булмавы. Диета, эчәк микробиомасы һәм неврологик авырулар арасындагы катлаулы бәйләнешне ачыклауның беренче адымы - диетаның микроб составына йогынтысын бәяләү. Моның өчен без PPAга бай яки PPA аз булган диета белән тукланган тычканнар токымының эчәк микробиомнарын чагыштыру өчен озын метагеномик секвенирлау кулландык. Токымнар әниләре белән бер үк диета белән тукландылар. Без PPAга бай диета эчәк микроб составында һәм микроб функциональ юлларында, бигрәк тә PPA метаболизмы һәм/яки PPA җитештерү белән бәйле юлларда үзгәрешләргә китерәчәк дип фаразладык.
Бу тикшеренүдә FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J трансген тычканнары (Jackson Laboratories) кулланылды, алар яшел флуоресцент аксымны (GFP) глиягә хас GFAP промоутеры контролендә артык экспрессияли, Үзәк Флорида Университетының Хайваннарны карау һәм куллану буенча институт комитеты (UCF-IACUC) күрсәтмәләренә туры килә (Хайваннарны куллануга рөхсәт номеры: PROTO202000002). Имчәктән аерганнан соң, тычканнар аерым-аерым читлекләрдә тотылды, һәр читлектә һәр җенестән 1–5 тычкан иде. Тычканнарга либитум ашатылган яки чистартылган контроль диета (үзгәртелгән ачык этикеткалы стандарт диета, 16 ккал% май) яки натрий пропионаты белән тулыландырылган диета (үзгәртелгән ачык этикеткалы стандарт диета, 16 ккал% май, 5000 ppm натрий пропионаты бар) белән. Кулланылган натрий пропионаты күләме 5000 мг PFA/кг гомуми азык авырлыгына тиң иде. Бу азык консерванты буларак куллану өчен расланган PPAның иң югары концентрациясе. Бу тикшеренүгә әзерләнү өчен, ата тычканнар парлашу алдыннан 4 атна дәвамында ике диета белән дә тукландырылды һәм ана тычканның йөклелеге дәвамында дәвам итте. Нәсел тычканнары [22 тычкан, 9 контроль (6 ата, 3 ана) һәм 13 PPA (4 ата, 9 ана)] имезүдән аерылды, аннары ана тычканнар белән бер үк диетада 5 ай дәвам итте. Нәсел тычканнары 5 айлык чагында корбан ителде, аларның эчәклек тизәге җыелды һәм башта 1,5 мл микроцентрифуга пробиркаларында -20°C температурада сакланды, аннары хуҗа ДНКсы беткәнче һәм микроб нуклеин кислоталары алынганчы -80°C туңдыргычка күчерелде.
Хуҗа ДНКсы үзгәртелгән протокол буенча алынды (Charalampous et al., 2019). Кыскасы, фекаль эчтәлек 500 мкл InhibitEX (Qiagen, Cat#/ID: 19593) га күчерелде һәм туңдырылган килеш сакланды. Бер экстракциядә максимум 1-2 фекаль гранула эшкәртелде. Аннары фекаль эчтәлек пробирка эчендәге пластик пестл ярдәмендә механик рәвештә гомогенлаштырылды, шуның белән суспензия барлыкка килде. Үрнәкләрне 10,000 RCF температурада 5 минут яки үрнәкләр гранулаланганчы центрифугалагыз, аннары өслек катламын аспирацияләгез һәм грануланы 250 мкл 1× PBS эчендә кабат эретегез. Эукариот күзәнәк мембраналарын йомшарту өчен югыч чара буларак үрнәккә 250 мкл 4,4% сапонин эремәсе (TCI, продукт номеры S0019) өстәгез. Үрнәкләр тигез булганчы йомшак кына болгатылды һәм бүлмә температурасында 10 минут инкубацияләнде. Аннары, эукариот күзәнәкләрен җимерү өчен, үрнәккә 350 мкл нуклеазасыз су өстәлде, 30 секунд инкубацияләнде, аннары 12 мкл 5 М NaCl өстәлде. Аннары үрнәкләр 6000 RCF температурада 5 минут центрифугаланды. Өслек катламын аспирацияләгез һәм грануланы 100 мкл 1X PBSта кабат эретегез. Хуҗа ДНКсын алу өчен, 100 мкл HL-SAN буферын (12,8568 г NaCl, 4 мл 1М MgCl2, 36 мл нуклеазасыз су) һәм 10 мкл HL-SAN ферментын (ArticZymes P/N 70910-202) өстәгез. Үрнәкләр пипетка ярдәмендә җентекләп кушылды һәм Eppendorf™ ThermoMixer C җайланмасында 37°C температурада 30 минут дәвамында 800 әйләнү/мин тизлегендә инкубацияләнде. Инкубациядән соң, 6000 RCF температурада 3 минут дәвамында центрифугаланды һәм ике тапкыр 800 мкл һәм 1000 мкл 1X PBS белән юылды. Ахырда, гранулны 100 мкл 1X PBS эчендә кабат эреттеләр.
Бактериаль ДНКның тулы күләме New England Biolabs Monarch Genomic DNA Purification Kit (New England Biolabs, Ipswich, MA, Cat# T3010L) ярдәмендә аерылып алынды. Комплект белән бирелгән стандарт эш процедурасы бераз үзгәртелгән. Соңгы элюция өчен операция алдыннан нуклеазасыз суны 60°C температурада инкубацияләгез һәм саклагыз. Һәр үрнәккә 10 мкл протеиназа К һәм 3 мкл RNase A өстәгез. Аннары 100 мкл күзәнәк лизисы буферын өстәгез һәм йомшак кына болгатыгыз. Аннары үрнәкләр Eppendorf™ ThermoMixer C'та 56°C температурада һәм 1400 әйләнү/мин тизлектә ким дигәндә 1 сәгать һәм 3 сәгатькә кадәр инкубацияләнде. Инкубацияләнгән үрнәкләр 12000 RCF'та 3 минут дәвамында центрифугаланды, һәм һәр үрнәктән өслек катламы 400 мкл бәйләүче эремә булган аерым 1,5 мл микроцентрифуга пробиркасына күчерелде. Аннары пробиркалар 1 секунд аралыгы белән 5-10 секунд дәвамында импульслы вортексланды. Һәр үрнәкнең бөтен сыеклыгын (якынча 600–700 мкл) агымлы җыю пробиркасына урнаштырылган фильтр картриджына күчерегез. Пробиркалар ДНКның башлангыч бәйләнешен тәэмин итү өчен 1000 RCF температурада 3 минут центрифугаланды, аннары калган сыеклыкны чыгару өчен 12000 RCF температурада 1 минут центрифугаланды. Үрнәк колонкасы яңа җыю пробиркасына күчерелде һәм ике тапкыр юылды. Беренче юу өчен һәр пробиркага 500 мкл юу буферы өстәгез. Пробирканы 3–5 тапкыр әйләндерегез, аннары 12000 RCF температурада 1 минут центрифугалагыз. Җыю пробиркасыннан сыеклыкны агызыгыз һәм фильтр картриджын шул ук җыю пробиркасына кире урнаштырыгыз. Икенче юу өчен, фильтрга 500 мкл юу буферын әйләндермичә өстәгез. Үрнәкләр 12000 RCF температурада 1 минут центрифугаланды. Фильтрны 1,5 мл LoBind® пробиркасына күчерегез һәм 100 мкл алдан җылытылган нуклеазасыз су өстәгез. Фильтрлар бүлмә температурасында 1 минут инкубацияләнде, аннары 12000 RCF'та 1 минут центрифугаланды. Элюцияләнгән ДНК -80°C температурада сакланды.
ДНК концентрациясе Qubit™ 4.0 флуорометры ярдәмендә санлаштырылды. ДНК җитештерүче күрсәтмәләренә туры китереп, Qubit™ 1X dsDNA югары сизгерлек комплекты (Категория № Q33231) ярдәмендә әзерләнде. ДНК фрагментының озынлык бүленеше Aglient™ 4150 яки 4200 TapeStation ярдәмендә үлчәнде. ДНК Agilent™ Genomic DNA Reagents (Категория № 5067-5366) һәм Genomic DNA ScreenTape (Категория № 5067-5365) ярдәмендә әзерләнде. Китапханә әзерләү җитештерүче күрсәтмәләренә туры китереп, Oxford Nanopore Technologies™ (ONT) тиз ПЦР штрих-кодлау комплекты (SQK-RPB004) ярдәмендә башкарылды. ДНК Min106D агым күзәнәге (R 9.4.1) белән ONT GridION™ Mk1 секвенсеры ярдәмендә секвенирланды. Секвенирлау көйләүләре: югары төгәллекле база чакыру, минималь q кыйммәте 9, штрих-код урнаштыру һәм штрих-кодны кисү. Үрнәкләр 72 сәгать дәвамында секвенцияләнде, аннан соң база шалтырату мәгълүматлары алга таба эшкәртү һәм анализлау өчен тапшырылды.
Биоинформатика эшкәртүе алдан тасвирланган ысуллар ярдәмендә башкарылды (Greenman et al., 2024). Секвенирлау нәтиҗәсендә алынган FASTQ файллары һәр үрнәк өчен каталогларга бүленде. Биоинформатика анализы алдыннан мәгълүматлар түбәндәге конвейер ярдәмендә эшкәртелде: башта үрнәкләрнең FASTQ файллары бер FASTQ файлына берләштерелде. Аннары 1000 bp тан кыскарак укулар Filtlong v. 0.2.1 ярдәмендә фильтрланды, үзгәртелгән бердәнбер параметр –min_length 1000 булды (Wick, 2024). Алга таба фильтрлау алдыннан уку сыйфаты NanoPlot v. 1.41.3 ярдәмендә түбәндәге параметрлар белән контрольдә тотылды: –fastq –plots dot –N50 -o
Таксономик классификация өчен, укулар һәм җыелган контиглар Kraken2 v. 2.1.2 (Wood et al., 2019) кулланып классификацияләнде. Укулар һәм җыюлар өчен отчетлар һәм чыгару файлларын булдырыгыз. Укуларны һәм җыюларны анализлау өчен –use-names опциясен кулланыгыз. Уку сегментлары өчен –gzip-кысылган һәм –парлаштырылган вариантлар күрсәтелгән. Метагеномнарда таксоннарның чагыштырмача күплеге Bracken v. 2.8 (Lu et al., 2017) кулланып бәяләнде. Башта без түбәндәге параметрлар белән bracken-build кулланып 1000 базаны үз эченә алган kmer мәгълүмат базасын булдырдык: -d
Ген аннотациясе һәм чагыштырмача күплекне бәяләү Maranga һ.б. тарафыннан тасвирланган протоколның үзгәртелгән версиясен кулланып башкарылды (Maranga һ.б., 2023). Башта, SeqKit v. 2.5.1 (Shen һ.б., 2016) кулланып, барлык җыелмалардан 500 б.п. тан кыскарак контиглар алынды. Аннары сайланган җыелмалар пан-метагеномга берләштерелде. Ачык уку рамкалары (ORF) Prodigal v. 1.0.1 (Prodigal v. 2.6.3 параллель версиясе) ярдәмендә түбәндәге параметрлар белән билгеләнде: -d
Геннар башта Киото энциклопедиясе геннары һәм геномнары (KEGG) ортолог (KO) идентификаторлары буенча төркемләнде, алар eggNOG тарафыннан ген юллары күплеген чагыштыру өчен билгеләнде. Анализ алдыннан нокаутсыз яки күп нокаутлы геннар алынды. Аннары һәр үрнәк өчен һәр KOның уртача күплеге исәпләнде һәм статистик анализ үткәрелде. PPA метаболизмы геннары KEGG_Pathway баганасында ko00640 юлы билгеләнгән теләсә нинди ген буларак билгеләнде, бу KEGG буенча пропионат метаболизмындагы ролен күрсәтә. PPA җитештерү белән бәйле дип билгеләнгән геннар 1 нче өстәмә таблицада күрсәтелгән (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017). Һәр үрнәк төрендә күпкә күбрәк булган PPA метаболизмы һәм җитештерү геннарын ачыклау өчен пермутация тестлары үткәрелде. Анализланган һәр ген өчен мең пермутация үткәрелде. Статистик әһәмиятне билгеләү өчен чик буларак 0,05 p-кыйммәте кулланылды. Кластер эчендәге аерым геннарга кластер эчендәге репрезентатив геннарның аннотацияләренә нигезләнеп функциональ аннотацияләр билгеләнде. PPA метаболизмы һәм/яки PPA җитештерү белән бәйле таксоннарны Kraken2 чыгыш файлларындагы контиг идентификаторларын eggNOG ярдәмендә функциональ аннотация вакытында сакланган шул ук контиг идентификаторлары белән туры китерү юлы белән ачыкларга мөмкин иде. Әһәмиятлелек тесты элек тасвирланган Манн-Уитни U тесты ярдәмендә үткәрелде. Күп тапкыр тестлау өчен төзәтмә Бенджамини-Хохберг процедурасы ярдәмендә үткәрелде. Статистик әһәмиятлелекне билгеләү өчен чик буларак ≤ 0,05 p-кыйммәте кулланылды.
Тычканнарның эчәк микробиомасының төрлелеге Симпсон төрлелек индексы ярдәмендә бәяләнде. Контроль һәм PPA үрнәкләре арасында ыруг һәм төр төрлелеге ягыннан әһәмиятле аермалар күзәтелмәде (ыруг өчен p-кыйммәте: 0,18, төр өчен p-кыйммәте: 0,16) (1 нче рәсем). Аннары микроб составы төп компонент анализы (PCA) ярдәмендә чагыштырылды. 2 нче рәсемдә үрнәкләрнең филасы буенча кластерлашуы күрсәтелгән, бу PPA һәм контроль үрнәкләре арасында микробиомаларның төр составында аермалар булуын күрсәтә. Бу кластерлашу ыруг дәрәҗәсендә азрак сизелде, бу PPA кайбер бактерияләргә тәэсир итүен күрсәтә (Өстәмә 1 нче рәсем).
1 нче рәсем. Тычкан эчәге микробиомының альфа төрлелеге һәм төр составы. PPA һәм контроль үрнәкләрендә (A) һәм (B) төрләренең Симпсон төрлелек индексларын күрсәтүче рамка графиклары. Әһәмият Манн-Уитни U тесты ярдәмендә билгеләнде, ә Бенджамини-Хохберг процедурасы ярдәмендә күп тапкыр төзәтү үткәрелде. ns, p-кыйммәте әһәмиятле түгел иде (p>0,05).
2 нче рәсем. Төр дәрәҗәсендә тычкан эчәге микробиомы составының төп компонент анализы нәтиҗәләре. Төп компонент анализы графигы үрнәкләрнең аларның беренче ике төп компоненты буенча бүленешен күрсәтә. Төсләр үрнәк төрен күрсәтә: PPA белән зарарланган тычканнар шәмәхә төстә, ә контроль тычканнар сары төстә. 1 һәм 2 нче төп компонентлар x һәм y күчәрләрендә күрсәтелгән һәм аларның аңлатылган дисперсия коэффициенты буларак күрсәтелә.
RLE трансформацияләнгән сан мәгълүматларын кулланып, контроль һәм PPA тычканнарында бактериоидлар/бациллаларның уртача нисбәтенең сизелерлек кимүе күзәтелде (контроль: 9.66, PPA: 3.02; p-кыйммәте = 0.0011). Бу аерма контроль белән чагыштырганда PPA тычканнарында бактериоидларның күбрәк булуы белән бәйле, гәрчә аерма сизелерлек булмаса да (контроль уртача CLR: 5.51, PPA уртача CLR: 6.62; p-кыйммәте = 0.054), ә бактериоидлар саны охшаш иде (контроль уртача CLR: 7.76, PPA уртача CLR: 7.60; p-кыйммәте = 0.18).
Эчәк микробиомасының таксономик әгъзаларының күплеген анализлау PPA һәм контроль үрнәкләре арасында 1 төр һәм 77 төрнең сизелерлек аерылуын күрсәтте (Өстәмә 2 нче таблица). PPA үрнәкләрендә 59 төрнең күплеге контроль үрнәкләргә караганда күпкә югарырак иде, ә контроль үрнәкләрдә бары тик 16 төрнең генә күплеге PPA үрнәкләренә караганда югарырак иде (3 нче рәсем).
3 нче рәсем. PPA һәм контроль тычканнарының эчәк микробиомында таксоннарның дифференциаль күплеге. Вулкан графиклары PPA һәм контроль үрнәкләре арасында токымнар (А) яки төрләр (В) күплегендә аермаларны күрсәтә. Соры нокталар таксоннар күплегендә әһәмиятле аермалар юклыгын күрсәтә. Төсле нокталар күплектәге әһәмиятле аермаларны күрсәтә (p-кыйммәте ≤ 0,05). Үрнәк төрләре арасында күплектәге иң зур аермалар булган иң яхшы 20 таксон кызыл һәм ачык зәңгәр төсләрдә күрсәтелгән (контроль һәм PPA үрнәкләре), тиешенчә. Сары һәм шәмәхә нокталар контроль яки PPA үрнәкләрендә контрольгә караганда ким дигәндә 2,7 тапкыр күбрәк булган. Кара нокталар күплектәге әһәмиятле аермалары булган таксоннарны күрсәтә, уртача CLR аермалары -1 һәм 1 арасында. P кыйммәтләре Манн-Уитни U тесты ярдәмендә исәпләнгән һәм Бенджамини-Хохберг процедурасы ярдәмендә күп тапкыр сынау өчен төзәтелгән. Калын уртача CLR аермалары күплектәге әһәмиятле аермаларны күрсәтә.
Эчәк микроблары составын анализлаганнан соң, без микробиомның функциональ аннотациясен ясадык. Түбән сыйфатлы геннарны фильтрлаганнан соң, барлык үрнәкләрдә барлыгы 378 355 уникаль ген ачыкланды. Бу геннарның трансформацияләнгән күплеге төп компонент анализы (PCA) өчен кулланылды, һәм нәтиҗәләр аларның функциональ профильләренә нигезләнеп үрнәк төрләренең югары дәрәҗәдә кластерлашуын күрсәтте (4 нче рәсем).
4 нче рәсем. Тычкан эчәге микробиомының функциональ профилен кулланып, PCA нәтиҗәләре. PCA графигы үрнәкләрнең аларның беренче ике төп компоненты буенча бүленешен күрсәтә. Төсләр үрнәк төрен күрсәтә: PPA белән зарарланган тычканнар шәмәхә төстә, ә контроль тычканнар сары төстә. 1 һәм 2 төп компонентлар x һәм y күчәрләрендә күрсәтелгән һәм аларның аңлатылган дисперсия коэффициенты буларак күрсәтелә.
Аннары без төрле үрнәк төрләрендә KEGG нокаутларының күплеген тикшердек. Барлыгы 3648 уникаль нокаут ачыкланды, шуларның 196сы контроль үрнәкләрдә күпкә күбрәк, ә 106сы PPA үрнәкләрендә күбрәк иде (5 нче рәсем). Контроль үрнәкләрендә барлыгы 145 ген һәм PPA үрнәкләрендә 61 ген ачыкланды, аларның күплеге шактый төрле иде. Липид һәм аминокислоталар алмашынуына бәйле юллар PPA үрнәкләрендә күпкә байрак иде (Өстәмә 3 нче таблица). Азот алмашынуына һәм күкерт реле системаларына бәйле юллар контроль үрнәкләрдә күпкә байрак иде (Өстәмә 3 нче таблица). Аминокислоталар/нуклеотидлар алмашынуына (ko:K21279) һәм инозитолфосфат алмашынуына (ko:K07291) бәйле геннарның күплеге PPA үрнәкләрендә күпкә югарырак иде (5 нче рәсем). Контроль үрнәкләрендә бензоат метаболизмы (ko:K22270), азот метаболизмы (ko:K00368) һәм гликолиз/глюконеогенез (ko:K00131) белән бәйле геннар күпкә күбрәк булган (5 нче рәсем).
5 нче рәсем. PPA һәм контроль тычканнарының эчәк микробиомында KO дифференциаль күплеге. Вулкан графигы функциональ төркемнәр (KO) күплегендәге аермаларны күрсәтә. Соры нокталар үрнәк төрләре арасында күплеге сизелерлек аерылып тормаган KOларны күрсәтә (p-кыйммәте > 0,05). Төсле нокталар күплекнең сизелерлек аермаларын күрсәтә (p-кыйммәте ≤ 0,05). Үрнәк төрләре арасында күплекнең иң зур аермалары булган 20 KO кызыл һәм ачык зәңгәр төсләр белән күрсәтелгән, алар контроль һәм PPA үрнәкләренә туры килә. Сары һәм шәмәхә нокталар контроль һәм PPA үрнәкләрендә ким дигәндә 2,7 тапкыр күбрәк булган KOларны күрсәтә. Кара нокталар күплеге сизелерлек аерылып торган KOларны күрсәтә, уртача CLR аермалары -1 һәм 1 арасында. P кыйммәтләре Манн-Уитни U тесты ярдәмендә исәпләнгән һәм Бенджамини-Хохберг процедурасы ярдәмендә күпсанлы чагыштырулар өчен төзәтелгән. NaN KOның KEGG юлына кермәвен күрсәтә. Калын уртача CLR аермасы кыйммәтләре күплекнең сизелерлек аермаларын күрсәтә. Күрсәтелгән KOларның кайсы юлларга керүе турында тулырак мәгълүмат алу өчен, 3 нче өстәмә таблицаны карагыз.
Аннотацияләнгән геннар арасында 1601 ген үрнәк төрләре арасында шактый төрле булган (p ≤ 0,05), һәр ген ким дигәндә 2,7 тапкыр күбрәк булган. Бу геннарның 4е контроль үрнәкләрдә күбрәк булган, ә 1597 ген PPA үрнәкләрендә күбрәк булган. PPA антимикроб үзлекләргә ия булганлыктан, без үрнәк төрләре арасында PPA метаболизмы һәм җитештерү геннарының күплеген тикшердек. 1332 PPA метаболизмы белән бәйле геннар арасында контроль үрнәкләрдә 27 ген күп булган, ә 12 ген PPA үрнәкләрендә күп булган. 223 PPA җитештерү белән бәйле геннар арасында 1 ген PPA үрнәкләрендә күп булган. 6А рәсеме PPA метаболизмында катнашкан геннарның күбрәк булуын күрсәтә, контроль үрнәкләрдә күплеге күп һәм эффект зурлыгы зур, ә 6В рәсеме PPA үрнәкләрендә күплеге күп булган аерым геннарны күрсәтә.
6 нчы рәсем. Тычкан эчәге микробиомында PPA белән бәйле геннарның дифференциаль күплеге. Вулкан графиклары PPA метаболизмы (A) һәм PPA җитештерү (B) белән бәйле геннарның күплегендәге аермаларны күрсәтә. Соры нокталар үрнәк төрләре арасында күплеге сизелерлек аерылып тормаган геннарны күрсәтә (p-кыйммәте > 0,05). Төсле нокталар күплекнең сизелерлек аермаларын күрсәтә (p-кыйммәте ≤ 0,05). Күплекнең иң зур аермалары булган 20 ген кызыл һәм ачык зәңгәр төсләрдә күрсәтелгән (контроль һәм PPA үрнәкләре), тиешенчә. Сары һәм шәмәхә нокталарның күплеге контроль һәм PPA үрнәкләрендә контроль үрнәкләргә караганда ким дигәндә 2,7 тапкыр күбрәк булган. Кара нокталар күплеге сизелерлек аерылып торган геннарны күрсәтә, уртача CLR аермалары -1 һәм 1 арасында. P кыйммәтләре Манн-Уитни U тесты ярдәмендә исәпләнгән һәм Бенджамини-Хохберг процедурасы ярдәмендә күпсанлы чагыштырулар өчен төзәтелгән. Геннар артык булмаган ген каталогындагы репрезентатив геннарга туры килә. Ген исемнәре KO генын күрсәтүче KEGG символыннан тора. Калын уртача CLR аермалары күплекнең сизелерлек аермаларын күрсәтә. Сызыкча (-) KEGG мәгълүмат базасында ген өчен бернинди символ да юклыгын күрсәтә.
PPA метаболизмы һәм/яки җитештерү белән бәйле геннары булган таксоннар контигларның таксономик үзенчәлеген генның контиг идентификаторы белән туры китерү юлы белән ачыкланды. Токым дәрәҗәсендә 130 токымның PPA метаболизмы белән бәйле геннары, ә 61 токымның PPA җитештерү белән бәйле геннары булуы ачыкланды (Өстәмә 4 нче таблица). Ләкин бер токым да күплектә сизелерлек аермалар күрсәтмәде (p > 0,05).
Төр дәрәҗәсендә 144 бактерия төрендә PPA метаболизмы белән бәйле геннар, ә 68 бактерия төрендә PPA җитештерү белән бәйле геннар барлыгы ачыкланды (Өстәмә 5 нче таблица). PPA метаболизаторлары арасында сигез бактерия үрнәк төрләре арасында күплекнең сизелерлек артуын күрсәтте, һәм барысы да эффектның сизелерлек үзгәрешләрен күрсәтте (Өстәмә 6 нчы таблица). Күплекнең сизелерлек аермалары булган барлык ачыкланган PPA метаболизаторлары PPA үрнәкләрендә күбрәк иде. Төр дәрәҗәсендәге классификация үрнәк төрләре арасында сизелерлек аерылмаган токым вәкилләрен ачыклады, шул исәптән берничә Bacteroides һәм Ruminococcus төрләре, шулай ук Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus һәм Alcaligenes polymorpha. PPA җитештерүче бактерияләр арасында дүрт бактерия үрнәк төрләре арасында күплекнең сизелерлек аермаларын күрсәтте. Күплекнең сизелерлек аермалары булган төрләргә Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis һәм Ruminococcus bovis керде.
Бу тикшеренүдә без PPA тәэсиренең тычканнарның эчәк микробиотасына йогынтысын тикшердек. PPA бактерияләрдә төрле реакцияләр тудырырга мөмкин, чөнки ул билгеле бер төрләр тарафыннан җитештерелә, башка төрләр тарафыннан азык чыганагы буларак кулланыла яки антимикроб тәэсиренә ия. Шуңа күрә аны азык өстәмәсе аша эчәк мохитенә өстәү, толерантлыкка, сизгерлеккә һәм аны туклыклы матдәләр чыганагы буларак куллану сәләтенә карап, төрле йогынты ясарга мөмкин. Сизгер бактерия төрләрен бетерергә һәм PPAга чыдамрак яки аны азык чыганагы буларак куллана алганнары белән алыштырырга мөмкин, бу эчәк микробиотасының составында үзгәрешләргә китерә. Безнең нәтиҗәләр микроб составында сизелерлек аермалар күрсәтте, ләкин гомуми микроб төрлелегенә бернинди дә йогынты ясамады. Иң зур йогынты төр дәрәҗәсендә күзәтелде, PPA һәм контроль үрнәкләре арасында 70тән артык таксон күплеге белән сизелерлек аерылып торды (Өстәмә 2 нче таблица). PPA тәэсирендә булган үрнәкләрнең составын алга таба бәяләү, тәэсирдә булмаган үрнәкләр белән чагыштырганда, микроб төрләренең күбрәк гетерогенлыгын күрсәтте, бу PPA бактерияләрнең үсеш үзенчәлекләрен яхшыртырга һәм PPAга бай мохиттә яши алырлык бактерия популяцияләрен чикләргә мөмкин дигән фикерне аңлата. Шулай итеп, PPA эчәк микробиотасының төрлелеген киң таралган бозуга китерү урынына, сайлап үзгәрешләр китерергә мөмкин.
Элегрәк PPA кебек азык-төлек консервантлары эчәк микробиомы компонентларының күплеген үзгәртүе, гомуми төрлелеккә тәэсир итмичә, күрсәтелгән (Nagpal et al., 2021). Монда без PPA белән зарарланган тычканнарда шактый күп булган Bacteroidetes (элек Bacteroidetes буларак билгеле булган) тибындагы Bacteroidetes төрләре арасындагы иң зур аермаларны күзәттек. Bacteroidetes төрләренең күплеге арту лайланың таркалуы арту белән бәйле, бу инфекция куркынычын арттырырга һәм ялкынсынуны стимуллаштырырга мөмкин (Cornick et al., 2015; Desai et al., 2016; Penzol et al., 2019). Бер тикшеренүдә Bacteroides fragilis белән дәваланган яңа туган ата тычканнарның аутизм спектры бозылуын (ASD) хәтерләткән социаль тәртип күрсәтүләре ачыкланган (Carmel et al., 2023), ә башка тикшеренүләр Bacteroides төрләренең иммун активлыгын үзгәртә алуын һәм аутоиммун ялкынсыну кардиомиопатиясенә китерә алуын күрсәтте (Gil-Cruz et al., 2019). Ruminococcus, Prevotella һәм Parabacteroides ыругына караган төрләр PPA белән зарарланган тычканнарда да сизелерлек арткан (Coretti һ.б., 2018). Кайбер Ruminococcus төрләре ялкынсынуга каршы цитокиннар җитештерү аша Крон авыруы кебек авырулар белән бәйле (Henke һ.б., 2019), ә Prevotella humani кебек Prevotella төрләре гипертония һәм инсулинга сизгерлек кебек метаболик авырулар белән бәйле (Pedersen һ.б., 2016; Li һ.б., 2017). Ниһаять, без Bacteroidetes (элек Firmicutes дип аталган) һәм Bacteroidetes нисбәте контроль тычканнарга караганда PPA белән зарарланган тычканнарда сизелерлек түбәнрәк булуын ачыкладык, чөнки Bacteroidetes төрләренең гомуми саны күбрәк. Бу нисбәт элек эчәк гомеостазының мөһим күрсәткече булып күрсәтелгән иде, һәм бу нисбәттәге бозылулар төрле авыру халәтләре белән бәйле булган (Turpin et al., 2016; Takezawa et al., 2021; An et al., 2023), шул исәптән ялкынсынулы эчәк авырулары (Stojanov et al., 2020). Бергәләп, Bacteroidetes төрләренә югары азык PPA иң нык тәэсир итә кебек. Бу PPAга югарырак түземлелек яки PPAны энергия чыганагы буларак куллану сәләте белән бәйле булырга мөмкин, бу ким дигәндә бер төр, Hoylesella enocea өчен дөрес булуы күрсәтелгән (Hitch et al., 2022). Икенче яктан, ананың PPA тәэсире тычкан токымының эчәген Bacteroidetes колонизациясенә күбрәк бирешүчән итеп, яралгы үсешен көчәйтергә мөмкин; ләкин безнең тикшеренү дизайны мондый бәяләүгә мөмкинлек бирмәде.
Метагеномик эчтәлекне бәяләү PPA метаболизмы һәм җитештерү белән бәйле геннарның күплегендә сизелерлек аермалар ачыклады, PPA белән зарарланган тычканнарда PPA җитештерү өчен җаваплы геннар күбрәк, ә PPA белән зарарланмаган тычканнарда PAA метаболизмы өчен җаваплы геннар күбрәк иде (6 нчы рәсем). Бу нәтиҗәләр PPAның микроб составына йогынтысы аны куллану белән генә бәйле булмаска мөмкин, югыйсә PPA метаболизмы белән бәйле геннарның күплеге PPA белән зарарланган тычканнарның эчәк микробиомында күбрәк булуын күрсәтергә тиеш иде. Бер аңлатма шунда ки, PPA бактерияләрнең күплеген, нигездә, бактерияләр тарафыннан туклыклы матдә буларак куллану аша түгел, ә антимикроб йогынтысы аша җайга сала. Элегрәк үткәрелгән тикшеренүләр PPA дозага бәйле рәвештә Salmonella Typhimurium үсешен тоткарлавын күрсәтте (Jacobson et al., 2018). PPAның югарырак концентрациясенә дучар булу аның антимикроб үзлекләренә чыдам бактерияләрне сайларга мөмкин һәм аны метаболизмга китерә яки җитештерә алмаска мөмкин. Мәсәлән, берничә Parabacteroides төре PPA үрнәкләрендә күпчелекне күрсәтте, ләкин PPA метаболизмы яки җитештерүе белән бәйле геннар табылмады (Өстәмә 2, 4 һәм 5 нче таблицалар). Моннан тыш, ферментация продукты буларак PPA җитештерү төрле бактерияләр арасында киң таралган (Gonzalez-Garcia һ.б., 2017). Контроль үрнәкләрендә PPA метаболизмы белән бәйле геннарның күплегенең сәбәбе бактерияләрнең югарырак төрлелеге булырга мөмкин (Averina һ.б., 2020). Моннан тыш, 1332 генның нибары 27се (2,14%) PPA метаболизмы белән генә бәйле геннар дип фаразланды. PPA метаболизмы белән бәйле күп геннар башка метаболик юлларда да катнаша. Бу контроль үрнәкләрдә PPA метаболизмында катнашкан геннарның күплеге югарырак булуын күрсәтә; бу геннар PPA куллануга яки өстәмә продукт буларак формалашуга китермәгән юлларда эшли ала. Бу очракта, PPA генерациясе белән бәйле бер генә ген үрнәк төрләре арасында күплектә зур аермалар күрсәтте. PPA метаболизмы белән бәйле геннардан аермалы буларак, PPA җитештерү өчен маркер геннары сайланган, чөнки алар PPA җитештерүнең бактерия юлында турыдан-туры катнашалар. PPA белән зарарланган тычканнарда барлык төрләрнең дә PPA җитештерү өчен күплеге һәм сәләте сизелерлек арткан. Бу PPAларның PPA җитештерүчеләрне сайлаячагы һәм шуңа күрә PPA җитештерү сәләтенең артачагы турында фаразлауны раслый. Ләкин, геннарның күплеге геннарның экспрессиясе белән бәйле түгел; шуңа күрә, контроль үрнәкләрдә PPA метаболизмы белән бәйле геннарның күплеге югарырак булса да, экспрессия тизлеге төрле булырга мөмкин (Ши һ.б., 2014). PPA җитештерүче геннарның таралуы һәм PPA җитештерү арасындагы бәйләнешне раслау өчен, PPA җитештерүдә катнашкан геннарның экспрессиясен өйрәнү кирәк.
PPA һәм контроль метагеномнарның функциональ аннотациясе кайбер аермаларны күрсәтте. Ген эчтәлегенең PCA анализы PPA һәм контроль үрнәкләре арасында дискрет кластерларны күрсәтте (5 нче рәсем). Үрнәк эчендә кластерлаштыру контроль ген эчтәлегенең төрлерәк булуын күрсәтте, ә PPA үрнәкләре бергә тупланды. Ген эчтәлеге буенча кластерлаштыру төр составы буенча кластерлаштыру белән чагыштырырлык иде. Шулай итеп, юл күплегендәге аермалар алар эчендәге билгеле төрләр һәм штаммнар күплегендәге үзгәрешләр белән туры килә. PPA үрнәкләрендә күплеге сизелерлек югары булган ике юл аминокислород/нуклеотид шикәре метаболизмы (ko:K21279) һәм күп липид метаболизмы юллары (ko:K00647, ko:K03801; Өстәмә 3 нче таблица) белән бәйле иде. ko:K21279 белән бәйле геннарның PPA үрнәкләрендә төрләр саны сизелерлек югары булган ыругларның берсе булган Bacteroides ыругы белән бәйле булуы билгеле. Бу фермент капсуляр полисахаридларны экспрессияләү юлы белән иммун җаваптан кача ала (Wang et al., 2008). Бу PPA белән зарарланган тычканнарда күзәтелгән бактериоидларның артуын аңлатырга мөмкин. Бу PPA микробиомында күзәтелгән май кислоталары синтезының артуын тулыландыра. Бактерияләр май кислоталарын җитештерү өчен FASIIko:K00647 (fabB) юлын кулланалар, алар хуҗаның метаболик юлларына тәэсир итә ала (Yao һәм Rock, 2015; Johnson һ.б., 2020), һәм липидлар метаболизмындагы үзгәрешләр нейроүсештә роль уйный ала (Yu һ.б., 2020). PPA үрнәкләрендә күпләп куллануның артуын күрсәтүче тагын бер юл - стероид гормоннары биосинтезы (ko:K12343). Эчәк микробиотасының гормон дәрәҗәсенә йогынты ясау һәм гормоннар йогынтысына бирелү сәләте арасында кире бәйләнеш барлыгы турында дәлилләр арта бара, шуңа күрә стероидларның югары дәрәҗәсе сәламәтлеккә зыян китерергә мөмкин (Tetel һ.б., 2018).
Бу тикшеренү чикләүләрсез һәм уйлануларсыз түгел. Мөһим аерма шунда ки, без хайваннарның физиологик бәяләмәләрен үткәрмәдек. Шуңа күрә микробиомадагы үзгәрешләрнең берәр авыру белән бәйле булуын турыдан-туры нәтиҗә ясау мөмкин түгел. Тагын бер уйлану - бу тикшеренүдәге тычканнар әниләре белән бер үк диета белән тукланган. Киләчәк тикшеренүләр PPAга бай диетадан PPAсыз диетага күчү аның микробиомага йогынтысын яхшыртамы-юкмы икәнен билгеләргә мөмкин. Безнең тикшеренүнең бер чикләүе, башка күпләр кебек үк, - чикләнгән үрнәк күләме. Дөрес нәтиҗәләр ясарга мөмкин булса да, зуррак үрнәк күләме нәтиҗәләрне анализлаганда зуррак статистик көч бирәчәк. Без шулай ук эчәк микробиомасындагы үзгәрешләр һәм теләсә нинди авыру арасындагы бәйләнеш турында нәтиҗә ясауда сак булабыз (Yap et al., 2021). Яшь, җенес һәм диета кебек буталчык факторлар микроорганизмнар составына сизелерлек йогынты ясый ала. Бу факторлар эчәк микробиомасының катлаулы авырулар белән бәйләнешенә кагылышлы әдәбиятта күзәтелгән каршылыкларны аңлатырга мөмкин (Johnson et al., 2019; Lagod and Naser, 2023). Мәсәлән, Bacteroidetes ыругы әгъзаларының ASD белән авыручы хайваннарда һәм кешеләрдә артуы яки кимүе күрсәтелгән (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). Шулай ук, ялкынсынучан эчәк авырулары булган пациентларда эчәклек составын өйрәнү бер үк таксоннарда артуны да, кимүне дә ачыклады (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). Җенесләргә карата гаделсезлекнең йогынтысын чикләү өчен, без җенесләрнең тигез күрсәтелүен тәэмин итәргә тырыштык, шуңа күрә аермалар, мөгаен, диета белән бәйле булган. Функциональ аннотациянең бер кыенлыгы - артык ген эзлеклелеген бетерү. Безнең ген кластерлаштыру ысулы 95% эзлеклелек охшашлыгын һәм 85% озынлык охшашлыгын, шулай ук ялган кластерлаштыруны бетерү өчен 90% тигезләүне таләп итә. Ләкин, кайбер очракларда без бер үк аннотацияләр белән COGларны күзәттек (мәсәлән, MUT) (6 нчы рәсем). Бу ортологларның аерым булуын, билгеле бер ырулар белән бәйле булуын яки бу геннарны кластерлаштыру ысулының чикләнүен ачыклау өчен өстәмә тикшеренүләр кирәк. Функциональ аннотациянең тагын бер чикләүе - потенциаль ялгыш классификация; mmdA бактериаль гены - пропионат синтезында катнашучы билгеле фермент, ләкин KEGG аны пропионат метаболик юлы белән бәйләми. Киресенчә, scpB һәм mmcD ортологлары бәйле. Билгеләнгән нокаутларсыз геннарның күп булуы геннарның күплеген бәяләгәндә PPA белән бәйле геннарны ачыклау мөмкин булмавын китерергә мөмкин. Киләчәк тикшеренүләрдә метатранскриптом анализы файдалы булачак, ул эчәк микробиотасының функциональ үзенчәлекләрен тирәнрәк аңларга һәм ген экспрессиясен потенциаль түбән агым йогынтылары белән бәйләргә мөмкинлек бирә. Неврологик үсеш бозылулары яки ялкынсынулы эчәк авырулары белән бәйле тикшеренүләр өчен, микробиом составындагы үзгәрешләрне бу бозылулар белән бәйләү өчен хайваннарның физиологик һәм үз-үзен тотыш бәяләүләре кирәк. Микробиомның авыруның сәбәбе яки характеристикасы булуын ачыклау өчен эчәк микробиомасын микробсыз тычканнарга күчереп утырту буенча өстәмә тикшеренүләр дә файдалы булыр иде.
Кыскасы, без диетадагы PPA эчәк микробиотасының составын үзгәртүдә фактор булып тора икәнен күрсәттек. PPA - төрле ризыкларда киң таралган FDA тарафыннан расланган консервант, ул озак вакыт тәэсир иткәндә гадәти эчәк флорасы бозылуына китерергә мөмкин. Без берничә бактериянең күплегендә үзгәрешләр таптык, бу PPA эчәк микробиотасының составына тәэсир итә алуын күрсәтә. Микробиотадагы үзгәрешләр билгеле бер метаболик юллар дәрәҗәсендә үзгәрешләргә китерергә мөмкин, бу исә хуҗа сәламәтлеге өчен мөһим булган физиологик үзгәрешләргә китерергә мөмкин. Диетадагы PPAның микроб составына йогынтысы дисбиозга яки башка авыруларга китерергә мөмкинме-юкмы икәнен ачыклау өчен өстәмә тикшеренүләр кирәк. Бу тикшеренү PPAның эчәк составына йогынтысы кеше сәламәтлегенә ничек тәэсир итә алуы турындагы киләчәк тикшеренүләр өчен нигез сала.
Бу тикшеренүдә тәкъдим ителгән мәгълүмат җыелмалары онлайн репозиторийларда бар. Репозиторий исеме һәм керү номеры: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Бу хайваннарны өйрәнү Үзәк Флорида Университетының Хайваннарны карау һәм куллану буенча институт комитеты (UCF-IACUC) тарафыннан расланган (Хайваннарны куллануга рөхсәт номеры: PROTO202000002). Бу тикшеренү җирле законнарга, кагыйдәләргә һәм институт таләпләренә туры килә.
NG: Концептуальләштерү, Мәгълүматларны җыю, Формаль анализ, Тикшеренү, Методология, Программа тәэминаты, Визуализация, Язу (оригиналь проект), Язу (карау һәм редакцияләү). LA: Концептуальләштерү, Мәгълүматларны җыю, Методология, Ресурслар, Язу (карау һәм редакцияләү). SH: Формаль анализ, Программа тәэминаты, Язу (карау һәм редакцияләү). SA: Тикшеренү, Язу (карау һәм редакцияләү). Баш судья: Тикшеренү, Язу (карау һәм редакцияләү). SN: Концептуальләштерү, Проект белән идарә итү, Ресурслар, Күзәтү, Язу (карау һәм редакцияләү). TA: Концептуальләштерү, Проект белән идарә итү, Күзәтү, Язу (карау һәм редакцияләү).
Авторлар бу мәкаләне тикшерү, авторлык һәм/яки бастыру өчен бернинди финанс ярдәме дә алмаганнарын белдерделәр.
Авторлар тикшеренүнең потенциаль мәнфәгатьләр конфликты буларак аңлашылырга мөмкин булган коммерция яки финанс мөнәсәбәтләре булмаганда үткәрелүен белдерәләр. Бу кулланылмый.
Бу мәкаләдә белдерелгән барлык фикерләр дә авторларныкы гына һәм аларның учреждениеләренең, нәширләренең, редакторларының яки рецензентларының карашларын чагылдырмый. Бу мәкаләдә бәяләнгән теләсә нинди продуктлар, яки аларны җитештерүчеләр тарафыннан әйтелгән теләсә нинди дәгъвалар нәшир тарафыннан гарантияләнми яки хупланмый.
Бу мәкалә өчен өстәмә материалны онлайн табарга мөмкин: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Абделли Л.С., Самсам А., Нассер С.А. (2019). Пропион кислотасы аутизм спектры бозылуларында PTEN/AKT юлын көйләү юлы белән глиоз һәм нейроялкынсынуны китереп чыгара. Scientific Reports 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
Aitchison, J. (1982). Композиция мәгълүматларының статистик анализы. JR Stat Soc Ser B Methodol. 44, 139–160. doi: 10.1111/j.2517-6161.1982.tb01195.x
Ан Дж., Квон Х., Ким Й.Дж. (2023). Фирмикутлар/бактериоидлар нисбәте күкрәк яман шеше өчен куркыныч факторы буларак. Клиник медицина журналы, 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
Андерс С., Хубер В. (2010). Эзлеклелек саны мәгълүматларының дифференциаль экспрессия анализы. Nat Алдагы. 1–1, 1–10. doi: 10.1038/npre.2010.4282.1
Анджелис, MD, Пикколо, М., Ваннини, Л., Сирагуса, С., Джакомо, А.Д., Серразанетти, Д.И. һ.б. (2013). Башкача билгеләнмәгән аутизм һәм киң таралган үсеш бозылулары булган балаларда фекаль микробиоталар һәм метаболом. PloS One 8, e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
Аверина О.В., Ковтун А.С., Полякова С.И., Савилова А.М., Ребриков Д.В., Даниленко В.Н. (2020). Аутизм спектры бозылулары булган кечкенә балаларда эчәк микробиотасының бактериаль нейрометаболик үзенчәлекләре. Медицина микробиологиясе журналы 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
Бакеро Ф., Номбела К. (2012). Микробиом кеше органы буларак. Клиник микробиология һәм инфекция 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
Баур Т., Дюрре П. (2023). Пропион кислотасы җитештерүче бактерияләр физиологиясенә яңа карашлар: Anaerotignum propionicum һәм Anaerotignum neopropionicum (элеккеге Clostridium propionicum һәм Clostridium neopropionicum). Microorganisms 11, 685. doi: 10.3390/microorganisms11030685
Bazer FW, Spencer TE, Wu G, Cudd TA, Meininger SJ (2004). Ана туклануы һәм яралгы үсеше. J Nutr. 134, 2169-2172. doi: 10.1093 / jn / 134.9.2169
Benjaminini, Y., һәм Hochberg, J. (1995). Ялган уңай күрсәткечләрне контрольдә тоту: күп тапкыр тестлауга практик һәм нәтиҗәле караш. JR Stat Soc Ser B Methodol. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 18 апреле