Пропионой хүшэлтүрэгшэ (PPA), мөөгөнцөртэ эсэргүү бодос ба ниитэ хоол хүнэһэнэй нэмэлтэ, хулганануудта ходоод гэдэһэнэй үйлэ ажаллалгын алдагдалтай хамта нейрохүгжэлэй гажуудал үүсхэнэ, энэнь гэдэһэнэй дисбиозһоо боложо магадгүй. Хоол хүнэһэнэй PPA-да дайрагдаха ба гэдэһэнэй микробиотын дисбиозой хоорондохи холбоо дурадхагдаһан болобошье шууд шэнжэлэгдээгүй байна. Эндэ бидэ дисбиоздо хүргэхэ гэдэһэнэй микробиотын бүридэлдэ PPA-тай холбоотой хубилалтануудые шэнжэлээбди. Эмшэлэгдэдэггүй хоол (n=9) ба PPA-ээр баяжуулһан хоол (n=13) үгэһэн хулганануудай гэдэһэнэй микробиомуудые микробуудай бүридэл ба бактериин бодосой солилсооной замуудай илгаае сэгнэхэ холын зайн метагеномическа дараалалые хэрэглэн дараалал хэбэ. Хоол хүнэһэнэй PPA хэд хэдэн Bacteroides, Prevotella, Ruminococcus зүйлнүүдые багтааһан удха шанартай таксонуудай элбэг дэлбэг байдалые нэмэгдүүлхэтэй холбоотой байгаа, тэдэнэй гэшүүд урид PPA үйлэдбэрилэлдэ хабаатай байгаа. PPA-да дайрагдаһан хулганануудай микробиомууд липидэй солилсоо болон стероид гормоной биосинтезтэй холбоотой олон замуудтай байгаа. Манай дүнгүүд PPA гэдэһэнэй микробиота болон тэрээнтэй холбоотой бодосой солилсооной замые хубилжа шадаха гэжэ харуулна. Эдэ ажаглагдаһан хубилалтанууд хэрэглэхэдээ аюулгүй гэжэ ангилагдаһан консервантнууд гэдэһэнэй микробиотын бүридэлдэ, тиихэдэ хүнэй элүүр мэндэдэ нүлөөлхэ аргатай гэжэ онсолно. Тэдэнэй дунда P, G гү, али S шэнжэлэгдэжэ байһан ангилалгын хэмжээнһээ дулдыдажа шэлэгдэдэг. Хуурамша эерэг ангилалнуудай нүлөөе бага болгохын тулада 1e-4 (1/10,000 уншалга) харисангы элбэг дэлбэг байдалай эгээн бага босоо хэмжээе абаһан байна. Статистикын шэнжэлэлгын урда тээ Брэкенэй (fraction_total_reads) мэдээсэһэн харисангы элбэг дэлбэгые түбшэндэ лог-харисаанай (CLR) хубилалтаар хубилгаа (Aitchison, 1982). Мэдээлэлэй хубилалтада CLR арга шэлэгдэбэ, юундэб гэхэдэ энэнь хэмжээнэй хубилшагүй ба үсөөн бэшэ мэдээсэлэй багтаамжада хангалтатай (Gloor et al., 2017). CLR хубилалта байгаалиин логарифмые хэрэглэнэ. Брэкенэй мэдээсэһэн тоололгын мэдээсэлые харисангы лог илгарал (RLE) хэрэглэн нормализацилһан байна (Anders and Huber, 2010). Зурагуудые matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 ба дараалан логарифмуудай хослолые хэрэглэн бүтээгээ (Gloor et al., 2017). 0.12.2 ба стантанотаци v. 0.5.0 (Хантер, 2007; Васком, 2021; Шарлье ба бусад, 2022). Дээжын бүхэндэ Bacillus/Bacteroidetes харисаае стандартизацилагдаһан бактериин тоо хэрэглэн тоолоһон байна. Хүснэгтэдэ тэмдэглэгдэһэн сэнгүүд 4 онооной тоо хүрэтэр дүхэриглэгдэнэ. Симпсоной олон янза байдалай индекс KrakenTools v. 1.2 багта үгтэһэн alpha_diversity.py скрипт хэрэглэн тоосогдоо (Lu et al., 2022). Скрипт соо Брэкенэй мэдээсэл үгтэнэ, -an параметртэ Симпсоной индекс “Si” үгтэнэ. Элбэг дэлбэг байдалай удха шанартай илгаануудые дунда зэргын CLR илгаанууд ≥ 1 гү, али ≤ -1 гэжэ тодорхойлһон байна. Дунда зэргын CLR илгаа ±1 дээжэ түхэлэй элбэг дэлбэг байдалай 2.7 дахин нэмэгдэһые харуулна. (+/-) тэмдэг тус тусдаа PPA дээжэдэ ба хяналтын дээжэдэ таксон элбэг гү гэжэ харуулна. Удха шанарые Манн-Уитниин U тест хэрэглэн тодорхойлһон байна (Virtanen et al., 2020). Statsmodels v. 0.14 (Бенджамини ба Хохберг, 1995; Сиболд ба Перктольд, 2010) хэрэглэгдэжэ, олон туршалгануудые заһахын тулада Бенджамини-Хохбергын журам хэрэглэгдээ. Статистикын удха шанарые тодорхойлхын тулада ≤ 0.05 тааруулһан p-утга босоо хэмжээн болгон хэрэглэгдээ.
Хүнэй микробиомые “бэеын һүүлшын эрхэтэн” гэжэ нэрлэдэг ба хүнэй элүүр мэндэдэ шухала үүргэ дүүргэдэг (Baquero and Nombela, 2012). Тодорхойгоор хэлэбэл, гэдэһэнэй микробиом бүхы системэдэ нүлөөлдэг ба олон шухала үйлэ ажаллалгада үүргэтэй гэжэ мэдээжэ. Комменсальна бактеринууд гэдэһэ дотор элбэг, олон экологиин һуури эзэлдэг, тэжээл хэрэглэжэ, боломжотой эмгэг үүсхэгшэдтэй тэмсэдэг (Jandhyala et al., 2015). Гэдэһэнэй микробиотын олон янзын бактериин бүридүүлэгшэ витаминууд гэхэ мэтэ шухала тэжээл үйлэдбэрилжэ, хоол боловсруулха шадабаритай (Rowland et al., 2018). Бактериин метаболитууд эдэй хүгжэлтэдэ нүлөөлжэ, бодосой солилсооной болон дархалалай замые һайжаруулдаг гэжэ баһа элирүүлэгдэһэн байна (Heijtz et al., 2011; Yu et al., 2022). Хүнэй гэдэһэнэй микробиомой бүридэл тон олон янзын болоод генетикын болон оршон тойроной хүшэлтүрэгшэдһээ дулдыдана, жэшээнь хоол тэжээл, хүйһэн, эмүүд, элүүр мэндэ (Kumbhare et al., 2019).
Эхын хоол тэжээлынь урагай болон шэнэ түрэһэн хүүгэдэй хүгжэлэй шухала бүридүүлэгшэ болоод хүгжэлтэдэ нүлөөлхэ аргатай нэгэдэлнүүдэй эхи һэн (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). Иимэ һонирхолтой нэгэдэл хадаа пропионой хүшэлтүрэгшэ (PPA), бактериин исэлдэлтэһээ абтаһан богони гинжэтэ тоһон хүшэлтүрэгшын дэд бүтээгдэхүүн ба эдеэнэй нэмэлтэ (den Besten et al., 2013). PPA антибактериальна ба антифунгическа шанартай тула эдеэ хоолой консервант болон үйлэдбэрилэлэй хэрэгсэлнүүдтэ хөгц ба бактериин ургалтые дараха хэрэгсэл болгон хэрэглэгдэдэг (Wemmenhove et al., 2016). PPA ондо ондоо эд эстэ ондо ондоо нүлөө үзүүлдэг. Элэгтэ PPA макрофагуудта цитокинуудай илгаралда нүлөөлжэ үрэһэлэй эсрэг нүлөө үзүүлдэг (Kawasoe et al., 2022). Энэ зохисуулха нүлөө бусад дархалалай эсүүдтэ баһа ажаглагдаа, энэнь үрэһэлые доошолуулхада хүргэдэг (Haase et al., 2021). Гэбэшье, тархида эсэргүү нүлөө ажаглагдаа. Урдахи шэнжэлэлнүүдэй дүнгөөр PPA-да дайрагдаһаниинь хулганануудта аутизмтай адли абари зан үүсхэнэ (El-Ansary et al., 2012). Бусад шэнжэлэлнүүдэй дүнгөөр PPA глиоз үүсхэжэ, тархиин үрэһэлэй замые эдэбхижүүлдэг (Abdelli et al., 2019). PPA сула хүшэлтүрэгшэ тула гэдэһэнэй эпителиин замаар шуһанда тархажа, тиигэжэ шуһан-тархиин саад болон үрэ хүүгэдэй хизаарлалтануудые гаталжа шадаха (Stinson et al., 2019), энэнь PPA-гай бактериин үйлэдбэрилһэн зохисуулха метаболит болохо шухала үүргые онсолон тэмдэглэнэ. Хэдыгээр PPA-гай аутизмын эрсдэлэй хүшэлтүрэгшэ болохо үүргэ мүнөө шэнжэлэгдэжэ байгаашье һаа, аутизмтай хүнүүдтэ үзүүлхэ нүлөөнь нейронуудай илгарал үүсхэхэһээ үлүү үргэдхэгдэжэ магадгүй.
Ходоод гэдэһэнэй шэнжэ тэмдэгүүд, жэшээнь, һэлгэлтэ ба өтгөн хатахые нейрохүгжэлэй эмгэгтэй үбшэнтэндэ элбэг байдаг (Cao et al., 2021). Урдахи шэнжэлэлнүүдэй дүнгөөр аутизмын спектрэй эмгэгтэй үбшэнтэнэй микробиом элүүр хүнүүдһээ илгаатай байдаг, энэнь гэдэһэнэй микробиотын дисбиоз байгаае тэмдэглэнэ (Finegold et al., 2010). Үшөө тиихэдэ үрэһэлһэн гэдэһэнэй үбшэнтэй, таргалалтатай, Альцгеймерэй үбшэнтэй гэхэ мэтэ үбшэнтэнэй микробиомой шэнжэ шанарнууд элүүр энхэ хүнүүдэйхиһээ илгаатай (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). Гэбэшье, мүнөөдэр болотор гэдэһэнэй микробиом ба мэдрэлийн үбшэнүүд гү, али шэнжэ тэмдэгүүдэй хоорондо ямаршье шалтагаанай холбоо тогтоогдоогүй (Yap et al., 2021), хэдыгээр хэд хэдэн бактериин зүйлнүүд эдэ үбшэнүүдэй зарим байдалда үүргэ гүйсэдхэнэ гэжэ үзэдэг. Жэшээнь, Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio болон бусад омогууд аутизмтай үбшэнтэнэй микробиотада элбэг байдаг (Tomova et al., 2015; Golubeva et al., 2017; Cristiano et al., 2018; Zurita et al., 2020). Онсолон тэмдэглэхэдэ, эдэ омогой зарим гэшүүн зүйлнүүд PPA үйлэдбэрилэлтэй холбоотой генүүдтэй гэжэ мэдээжэ (Reichardt et al., 2014; Yun and Lee, 2016; Zhang et al., 2019; Baur and Dürre, 2023). PPA-гай микробуудые усадхаха шанарые хаража үзэхэдэ, тэрэнэй элбэг байдалые нэмэгдүүлхэ гээшэ PPA үйлэдбэрилдэг бактериин ургалтада туһатай байжа магадгүй (Jacobson et al., 2018). Тиимэһээ, PFA-ээр баялиг оршон ходоод гэдэһэнэй эмгэг үүсхэгшэдые багтааһан гэдэһэнэй микробиотын хубилалтада хүргэжэ магадгүй, энэнь ходоод гэдэһэнэй шэнжэ тэмдэгүүдтэ хүргэхэ боломжотой хүшэлтүрэгшэд байжа болоно.
Микробиомой шэнжэлэлгын гол асуудал хадаа микробуудай бүридэлэй илгаанууд үндэһэн үбшэнүүдэй шалтагаан гү, али шэнжэ тэмдэг болоно гү гэһэн асуудал болоно. Хоол бариха, гэдэһэнэй микробиом, мэдрэлийн үбшэнүүдэй хоорондохи орёо холбоое элирүүлхэ түрүүшын алхам хадаа микробуудай бүридэлдэ хоол бариха нүлөөе сэгнэхэ болоно. Энэ зорилгоор бидэ PPA-ээр баялиг гү, али PPA-гүй хоол тэжээһэн хулганануудай үрэ хүүгэдэй гэдэһэнэй микробиомые зэргэсүүлхын тулада удаан уншаһан метагеномой дараалалые хэрэглээбди. Үри хүүгэдые эхэтэйнь адли эдеэгээр хооллодог байгаа. PPA-ээр баялиг хоол бариха гээшэ гэдэһэнэй микробуудай бүридэл болон микробуудай үйлэ ажаллалгын замуудта, илангаяа PPA-гай бодосой солилсоо болон/гү, али PPA-гай үйлэдбэрилэлтэй холбоотой замуудта хубилалтануудые оруулха гэжэ бидэ таамаглаһан байнабди.
Энэ шэнжэлэлгэ FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J трансген хулганануудые (Jackson Laboratories) хэрэглэбэ, тэдэнь Түбэй Флоридын университедэй амитадые харууһалха ба хэрэглэхэ хорооной (UCIA-CU) заабаринуудые дагажа, глиа-тодорхой GFAP промоторой ударидалга доро ногоон флуоресцентнэ уураг (GFP) үлүү ехээр илгаруулдаг (UCFCU) Зүбшөөлэй тоо: PROTO202000002). Һүнһөө һалгаһанай һүүлдэ хулганануудые тор соо 1-5 хулганануудые тор соо байлгаба. Хулганануудые сэбэрлэгдэһэн хяналтын хоол (хубилгагдаһан нээлтэтэ стандарт хоол, 16 ккал% өөхэн) гү, али натрийн пропионат нэмэгдэһэн хоол (хубилгагдаһан нээлтэтэ стандарт хоол, 16 ккал% өөхэн, 5,000 ppm натрийн пропионат агуулһан) ad libitum тэжээбэ. Хэрэглэгдэһэн натрийн пропионадай хэмжээн 5,000 мг PFA/кг ниитэ эдеэнэй шэгнүүртэй тэнсүү байгаа. Энэ хадаа эдеэ хоолой консервант болгон хэрэглэхээр зүбшөөрэгдэһэн PPA-гай эгээл ехэ концентраци болоно. Энэ шэнжэлэлгэдэ бэлдэхэдээ, эхэ хулганануудые ниилэхэһээ урид 4 долоон хоногой туршада хоёр хоол тэжээжэ, далангай хээлитэй байха үедэ үргэлжэлүүлһэн байна. Үри хүүгэдэй хулганануудые [22 хулгана, 9 хяналтын (6 эрэ, 3 эмэ) ба 13 PPA (4 эрэ, 9 эмэ)] һүнһөө һалгаагаад, 5 һарын туршада далангуудтай адли хоол барижа үргэлжэлүүлһэн байна. Үри хүүгэдэй хулганануудые 5 һаратайдаа үргэл хэжэ, гэдэһэнэй ялгадаһанай агуулгые суглуулжа, анха 1.5 мл микроцентрифугын гуурһанда -20°C-та хадагалжа, удаань -80°C-тай хүлдөөгшэдэ эзэнэй ДНХ-эй хосоржо, микробуудай нуклеинай хүшэлые гаргажа абаха хүрэтэр шэлжүүлһэн байна.
Эзэн ДНХ-ые хубилгагдаһан протоколоор усадхаһан байна (Charalampous et al., 2019). Тобшохоноор хэлэбэл, ялгадаһанай агуулгые 500 мкл InhibitEX (Qiagen, Cat#/ID: 19593) руу шэлжүүлжэ, хүлдүүлжэ хадагалһан байна. Нэгэ экстракцида эгээн ехэдээ 1-2 ялгадаһанай үрэһэ болбосоруулха. Удаань ялгадаһанай агуулгые гуурһан доторхи пластик шүдэр хэрэглэн механикаар нэгэдхэжэ, шүлһэ бии болгобо. Дээжые 10,000 RCF-ээр 5 мин гү, али дээжые гранулировалха болотор центрифугировалха, удаань супернатантые аспирировалжа, гранулые 250 μl 1× PBS-дэ дахин суспендироваха. Эукариот эсэй мембраные суллаха угаалгын бодос болгон дээжэдэ 250 мкл 4.4% сапонин урасхал (TCI, бүтээгдэхүүнэй дугаар S0019) нэмэхэ. Дээжые жэгдэ болоторнь зөөлэнөөр холижо, 10 мин танхимай температурада инкубаци хэбэ. Удаань, эукариот эсүүдые таһалхын тулада 350 мкл нуклеазагүй уһа дээжэдэ нэмэжэ, 30 с инкубаци хэжэ, удаань 12 мкл 5 М NaCl нэмэбэ. Дээжые 6000 RCF-ээр 5 мин центрифугировалһан байна. Супернатантые аспирировалжа, 100 μl 1X PBS-дэ гранулые дахин суспендировалха. Эзэн ДНХ-ые зайлуулхын тулада 100 мкл HL-SAN буфер (12.8568 г NaCl, 4 мл 1М MgCl2, 36 мл нуклеазагүй уһан) ба 10 мкл HL-SAN фермент (ArticZymes P/N 70910-202) нэмэхэ хэрэгтэй. Дээжые пипеткээр һайнаар холижо, 37 °C-та 30 мин 800 эргэлтээр EppendorfTM ThermoMixer C дээрэ инкубаци хэбэ. Инкубациин һүүлдэ 6000 RCF-дэ 3 мин центрифугировалжа, 800 μl ба 1000 μl PX1 PBS-ээр хоёр дахин угаана. Һүүлдэнь, 100 мкл 1X PBS-дэ гранулые дахин һэлгүүлхэ.
Ниитэ бактериин ДНХ-ые Нью-Энглэнд Биолабс Монарх Геномой ДНХ-эй сэбэрлэлгын комплект (Нью-Энглэнд Биолабс, Ипсвич, МА, Cat# T3010L) хэрэглэн тусгаарлаһан байна. Комплекттэй хамта үгтэһэн стандарт үйлэдбэрилэлэй гурим багахан хубилгагдаһан байна. Һүүлшын элюциин түлөө ажаллахаһаа урид 60°C-та нуклеазагүй уһа инкубаци хэжэ байлгаха. Дээжын бүхэндэ 10 мкл Протеиназа К ба 3 мкл РНКаза А нэмэхэ. Удаань 100 мкл эсэй лизисэй буфер нэмэжэ, зөөлэнөөр холихо. Удаань дээжые EppendorfTM ThermoMixer C-дэ 56°C ба 1400 rpm-дэ 1 часһаа багагүй ба 3 час хүрэтэр инкубаци хэбэ. Инкубацилагдаһан дээжые 12,000 RCF-ээр 3 минутын туршада центрифугировалжа, дээжэ бүхэнэй супернатантые 400 мкл холбохо урасхалтай тусдаа 1.5 мл микроцентрифугын гуурһанда шэлжүүлһэн байна. Удаань гуурһануудые 1 секундын зайтайгаар 5-10 секундын туршада импульсээр һэлгэбэ. Дээжын бүхы шэнгэн агуулгые (ойролсоогоор 600–700 мкл) шүүгшын картридж руу шэлжүүлхэ, тэрэнээ дамжуулха суглуулбариин гуурһан соо оруулха. Гуурһануудые 1,000 RCF-ээр 3 минутын туршада центрифугировалжа, анханай ДНХ-тэй холбоо тогтооһон, удаань 12,000 RCF-ээр 1 минутын туршада центрифугировалжа, үлэгдэл шэнгэниие зайлуулһан байна. Дээжын колонко шэнэ суглуулбариин гуурһанда шэлжүүлэгдэжэ, удаань хоёр дахин угаагдаа. Түрүүшын угаалгада гуурһан бүхэндэ 500 мкл угаалгын буфер нэмэхэ. Гуурһые 3-5 дахин эрьюулжэ, 12,000 RCF-ээр 1 минутын туршада центрифугировалха. Суглуулбариин гуурһанһаа шэнгэн зүйлые хаяад, шүүгшын картриджые тэрэл суглуулбариин гуурһанда һөөргэнь хэхэ. Хоёрдохи угаалгадаа 500 мкл угаалгын буфер шүүгшэдэ һэлгэхэгүйгөөр нэмэхэ. Дээжые 12,000 RCF-ээр 1 минутын туршада центрифугировалһан байна. Шүүгшые 1.5 мл LoBind® гуурһанда оруулаад, 100 мкл уридшалан дулаасуулһан нуклеазагүй уһа нэмэхэ. Шүүгшэдые 1 минутын туршада танхимай температурада инкубаци хэжэ, удаань 12,000 RCF температурада 1 минутын туршада центрифугировалһан байна. Элюированна ДНХ-ые -80°C-та хадагалһан байна.
ДНХ-эй концентраци QubitTM 4.0 флюорометр хэрэглэн тодорхойлогдоһон байна. ДНХ-ые үйлэдбэрилэгшын заабариин ёһоор QubitTM 1X dsDNA High Sensitivity Kit (Cat. No. Q33231) хэрэглэн бэлдэһэн байна. ДНХ-эй хэһэгүүдэй утанай хубаариие AglientTM 4150 гү, али 4200 TapeStation хэрэглэн хэмжэжэ үзэбэ. ДНХ-ые AgilentTM геномой ДНК-реагентнуудые (Cat. No. 5067-5366) ба Genomic DNA ScreenTape (Cat. No. 5067-5365) хэрэглэн бэлдэһэн байна. Номой сангай бэлэдхэл үйлэдбэрилэгшын заабариин ёһоор Oxford Nanopore TechnologiesTM (ONT) Rapid PCR Barcoding Kit (SQK-RPB004) хэрэглэн хэгдэһэн байна. ДНХ-ые Min106D гүйдэлэй эстэй (R 9.4.1) ONT GridIONTM Mk1 секвенсор хэрэглэн секвенировалһан байна. Дараалалгын тохиргоонууд иимэ байгаа: үндэр нарин үндэһэн дуудалга, 9-эй эгээн бага q сэн, штрих-кодой тохиргоо, штрих-кодой шэмэглэл. Дээжые 72 часай туршада дараалан абаһан, удаань үндэһэн дуудалгануудые саашадаа болбосоруулха ба шэнжэлхэ зорилгоор эльгээһэн байна.
Биоинформатикын болбосоруулалта уридшалан тодорхойлһон аргануудые хэрэглэн хэгдэһэн байна (Greenman et al., 2024). Дараалалһаа абтаһан FASTQ файлнуудые дээжэ бүхэндэ сангуудта хубааһан байна. Биоинформатикын шэнжэлэлгын урда тээ мэдээсэлнүүдые иимэ дамжуулгын аргаар болбосоруулаа: нэгэдэхеэр, дээжэнүүдэй FASTQ файлнуудые нэгэ FASTQ файл болгон ниилүүлээ. Удаань, 1000 bp-һээ богони уншалгануудые Filtlong v. 0.2.1 хэрэглэн шүүһэн, гансал хубилһан параметр –min_length 1000 (Wick, 2024). Саашадаа шүүхэһээ урид уншалгын шанарые NanoPlot v. 1.41.3 хэрэглэн иимэ параметрнүүдээр хинадаг байгаа: –fastq –plots dot –N50 -o
Таксономическа ангилалгын тулада уншалганууд болон суглуулагдаһан контигуудые Kraken2 v. 2.1.2 ( Wood et al., 2019 ) хэрэглэн ангилһан байна. Уншалганууд болон суглуулбаринуудта тус тусдаа тайлангуудые ба гаралгын файлнуудые бии болгохо. Уншалгануудые ба суглуулбаринуудые шэнжэлхын тулада –use-names опци хэрэглэхэ. Уншаһан хубинуудта –gzip-compressed ба –paired опцинууд заагдана. Метагеномуудта таксонуудай харисангы элбэг байдалые Bracken v. 2.8 ( Lu et al., 2017 ) хэрэглэн тодорхойлһон байна. Бидэ нэн түрүүн bracken-build хэрэглэн 1000 һууритай kmer мэдээсэлэй сан зохёогообди, иимэ параметрнүүдтэй: -d
Генэй аннотаци ба харисангы элбэг байдалай сэгнэлтэ Maranga et al-ай тодорхойлһон протоколай хубилгагдаһан хубилалта хэрэглэн хэгдэһэн байна. (Маранга болон бусад, 2023). Нэгэдэхеэр, 500 bp-һээ богони контигуудые SeqKit v. 2.5.1 (Shen et al., 2016) хэрэглэн бүхы суглуулбаринуудһаа усадхаһан байна. Шэлэгдэhэн суглуулбаринуудые пан-метагеном болгон нэгэдхэбэ. Нээмэл уншалгын хүрээнүүдые (ORF) Prodigal v. 1.0.1 (Prodigal v. 2.6.3-ай зэргэсүүлһэн хубилалта) хэрэглэн иимэ параметрнүүдээр тодорхойлһон байна: -d
Генүүдэй зам элбэг байдалые зэргэсүүлхын тулада eggNOG-ээр үгтэһэн Киотогой генүүдэй ба геномуудай нэбтэрхэй толи (KEGG) ортолог (KO) идентификаторнуудай ёһоор генүүдые анха бүлэглэбэ. Шэнжэлэлгын урда тээ нокаутгүй гү, али олон нокауттай генүүдые усадхаһан байна. Удаань дээжэ бүхэндэ KO бүхэнэй дунда зэргын элбэг байдалые тооложо, статистикын шэнжэлэл хэгдээ. PPA бодосой солилсооной генүүдые KEGG_Pathway баганада ko00640 мүртэй ямаршье ген гэжэ тодорхойлһон, энэнь KEGG-эй ёһоор пропионат бодосой солилсоондо үүргэтэй гэжэ харуулна. PPA үйлэдбэрилэлтэй холбоотой гэжэ тодорхойлогдоһон генүүдые нэмэлтэ таблица 1-дэ (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017) жагсааһан байна. Дээжын түхэл бүхэндэ мэдэгдэхүйсэ элбэг байһан PPA-гай бодосой солилсоо ба үйлэдбэрилэлэй генүүдые элирүүлхын тулада солилсооной туршалгануудые үнгэргэбэ. Шэнжэлэгдэһэн ген бүхэндэ мянган һэлгэлтэ хэгдэһэн байна. Статистикын удха шанарые тодорхойлхын тулада 0.05-ай p-утгые таһалха хэмжүүр болгон хэрэглэбэ. Кластер доторхи түлөөлхэ генүүдэй аннотацинууд дээрэ үндэһэлжэ, кластер доторхи тусхай генүүдтэ функциональна аннотацинуудые үгэһэн байна. PPA бодосой солилсоо ба/гү, али PPA үйлэдбэрилэлтэй холбоотой таксонуудые eggNOG хэрэглэн функциональна аннотациин үедэ хадгалагдаһан адли contig ID-нуудтай Kraken2 гаралгын файлнуудта contig ID-нуудые тааруулжа тодорхойлжо болоно. Удха шанарай туршалга урид тодорхойлһон Манн-Уитниин U туршалга хэрэглэн хэгдэһэн байна. Олон туршалгануудай заһабарилга Бенджамини-Хохбергын журам хэрэглэн хэгдэһэн байна. Статистикын удха шанарые тодорхойлхын тулада p-үнэлгэ ≤ 0.05-ые таһалха хэмжүүр болгон хэрэглэбэ.
Хулганануудай гэдэһэнэй микробиомой олон янза байдалые Симпсоной олон янза байдалай индекс хэрэглэн сэгнэһэн байна. Хяналтын ба PPA дээжэнүүдэй хоорондо уг ба зүйлэй олон янза байдалай талаар удха шанартай илгаанууд ажаглагдаагүй (генэй p-value: 0.18, p-value of species: 0.16) (Зураг 1). Удаань микробуудай бүридэлые гол бүридүүлэгшын шэнжэлэл (PCA) хэрэглэн зэргэсүүлһэн байна. 2-дохи зураг дээрэ дээжые тэдэнэй бүлгэмүүдээр бүлэглэлгэ харуулагдана, энэнь PPA ба хяналтын дээжэнүүдэй хоорондо микробиомой зүйлэй бүридэлдэ илгаанууд байгаа гэжэ харуулна. Энэ бүлэглэл омогой хэмжээндэ бага илгардаг байгаа, энэнь PPA зарим бактеринуудта нүлөөлдэг гэжэ тэмдэглэнэ (Нэмэлтэ зураг 1).
Зураг 1. Хулгана гэдэһэнэй микробиомой түрэл ба зүйлэй бүридэлэй альфа олон янза байдал. PPA болон хяналтын дээжэдэ угсаатанай (A) ба зүйлэй (B) Симпсоной олон янза байдалай индексүүдые харуулһан хайрсаг графигууд. Удха шанарые Манн-Уитниин U тест хэрэглэн тодорхойлһон, Бенджамини-Хохбергын журам хэрэглэн олон заһабари хэгдэһэн байна. ns, p-үнэлгэ удха шанаргүй байгаа (p>0.05).
Зураг 2. Зүйлэй хэмжээндэ хулгана гэдэһэнэй микробиомой бүридэлэй гол бүридүүлэгшын шэнжэлэлгын дүнгүүд. Гол бүридүүлэгшын шэнжэлэлгын график дээжэнүүдэй түрүүшын хоёр гол бүридүүлэгшэдэй хубаариие харуулна. Үнгэнүүд дээжэ түхэл харуулна: PPA-да дайрагдаһан хулгананууд ягаан, хяналтын хулгананууд шара. Гол бүридүүлэгшэ 1 ба 2 тус тусдаа x-тэнхэлэг ба y-тэнхэлэг дээрэ зурагдаһан ба тэдэнэй тайлбарилагдаһан дисперсиин харисаагаар илэрхылэгдэһэн байна.
RLE-ээр хубилгагдаһан тоололгын мэдээсэлые хэрэглэжэ, хяналтын ба PPA хулганануудта дунда зэргын Bacteroidetes/Bacilli харисаанай үндэр хэмжээнэй бууралга ажаглагдаа (хяналтын: 9.66, PPA: 3.02; p-value = 0.0011). Энэ илгаа PPA хулганануудта Bacteroidetes-эй элбэг дэлбэг байдал хяналтын хулганануудтай харисуулхада ехэ байгаа, тиигэбэшье илгаа удха шанартай бэшэ байгаа (хяналтын дунда зэргын CLR: 5.51, PPA-гай дунда зэргын CLR: 6.62; p-value = 0.054), харин Bacteroidetes-эй элбэг байдал адлирхуу байгаа (хяналтын дунда зэргын CLR: 7.76, PPA-value: p-value: 0.066. = 0.18).
Гэдэһэнэй микробиомой ангилалгын гэшүүдэй элбэг дэлбэг байдалые шэнжэлхэдээ, 1 бүлэг ба 77 зүйлнүүд PPA ба хяналтын дээжэнүүдэй хоорондо илгаатай байгаа (Нэмэлтэ таблица 2). PPA дээжэдэ 59 зүйлэй элбэг байдал хяналтын дээжэдэ ороходоо мэдэгдэхүйсэ ехэ байгаа, харин хяналтын дээжэдэ оройдоол 16 зүйлэй элбэг байдал PPA дээжэдэ ороходоо ехэ байгаа (Зураг 3).
Зураг 3. PPA ба хяналтын хулганануудай гэдэһэнэй микробиом соохи таксонуудай илгаатай элбэг байдал. Галта уулын графигууд PPA ба хяналтын дээжэнүүдэй хоорондохи омогой (A) гү, али зүйлэй (B) элбэг дэлбэг байдалай илгаа харуулна. Саарал точконууд таксонуудай элбэг дэлбэг байдалда удха шанартай илгаа үгы гэжэ харуулна. Үнгэтэй точконууд элбэг дэлбэг байдалай удха шанартай илгаануудые харуулна (p-value ≤ 0.05). Дээжын янзануудай хоорондохи элбэг дэлбэг байдалай эгээл ехэ илгаануудтай дээдэ 20 таксон тус тусдаа улаан ба гэрэлтэ хүхэ үнгөөр харуулагдана (хяналтын ба PPA дээжэнүүд). Шара ба ягаан точконууд хяналтын гү, али PPA дээжэдэ хяналтын дээжэдэ ороходоо 2.7 дахин ехэ байгаа. Хара точконууд нилээд илгаатай элбэг дэлбэгтэй таксонуудые харуулна, дунда зэргын CLR илгаанууд -1 ба 1 хоорондо. P сэнгүүдые Манн-Уитниин U тест хэрэглэн тоосоо хэжэ, Бенджамини-Хохбергын журам хэрэглэн олон туршалга хэхэдээ заһаһан байна. Тодорхой дунда зэргын CLR илгаанууд элбэг дэлбэг байдалай удха шанартай илгаануудые харуулна.
Гэдэһэнэй микробуудай бүридэлые шэнжэлһэн хойноо бидэ микробиомой функциональна аннотаци хээбди. Шанар муутай генүүдые шүүһэнэй удаа бүхы дээжэдэ 378,355 онсогой генүүдые элирүүлһэн байна. Эдэ генүүдэй хубилһан элбэг байдалые гол бүридүүлэгшын шэнжэлэл (PCA) хэхэдээ хэрэглэбэ, дүнгүүдынь тэдэнэй функциональна профиль дээрэ үндэһэлжэ дээжэ янзануудай үндэр хэмжээнэй кластеризациие харуулһан байна (Зураг 4).
Зураг 4. Хулгана гэдэһэнэй микробиомой функциональна профиль хэрэглэн PCA дүнгүүд. PCA график дээжэнүүдэй түрүүшын хоёр гол бүридүүлэгшэ хэһэгүүдэй хубаариие харуулна. Үнгэнүүд дээжэ түхэл харуулна: PPA-да дайрагдаһан хулгананууд ягаан, хяналтын хулгананууд шара. Гол бүридүүлэгшэ 1 ба 2 тус тусдаа x-тэнхэлэг ба y-тэнхэлэг дээрэ зурагдаһан ба тэдэнэй тайлбарилагдаһан дисперсиин харисаагаар илэрхылэгдэһэн байна.
Удаань бидэ элдэб дээжэнүүдэй түхэлнүүдтэ KEGG нокаутуудай элбэг байдалые шэнжэлээбди. Дүн хамта 3648 онсогой нокаут элирүүлэгдэһэн, тэдэнэй 196-иинь хяналтын дээжэдэ мэдэгдэхээр элбэг, 106-иинь PPA дээжэдэ элбэг байгаа (Зураг 5). Хяналтын дээжэдэ 145 ген, PPA дээжэдэ 61 ген элирүүлэгдэһэн, тэдэнэй элбэг дэлбэг байдал нилээд илгаатай. Липид ба аминосахар солилсоотой холбоотой замууд PPA дээжэдэ мэдэгдэхүйсэ баяжуулагдаһан байгаа (Нэмэлтэ таблица 3). Азот солилсоо болон хүхэрэй дамжуулгын системэтэй холбоотой замууд хяналтын дээжэдэ мэдэгдэхүйсэ баяжуулагдаһан байгаа (Нэмэлтэ таблица 3). Аминосахар/нуклеотид солилсоондо (ko:K21279) ба инозитол фосфат солилсоондо (ko:K07291) холбоотой генүүдэй элбэг байдал PPA дээжэдэ мэдэгдэхүйсэ ехэ байгаа (Зураг 5). Хяналтын дээжэдэ бензоат солилсоо (ko:K22270), азотой солилсоо (ko:K00368), гликолиз/глюконеогенез (ko:K00131)-тэй холбоотой генүүд нилээд олон байгаа (Зураг 5).
Зур. 5. PPA ба хяналтын хулганануудай гэдэһэнэй микробиом соохи KO-нуудай илгарал элбэг байдал. Галт уулын зураглал функциональна бүлэгүүдэй (KOs) элбэг байдалай илгаануудые харуулна. Саарал точконууд дээжэ янзануудай хоорондо элбэг дэлбэг байдал илгаатай бэшэ KO-нуудые харуулна (p-value > 0.05). Үнгэтэй точконууд элбэг дэлбэг байдалай удха шанартай илгаануудые харуулна (p-value ≤ 0.05). Дээжын янзануудай хоорондохи элбэг дэлбэг байдалай эгээл ехэ илгаануудтай 20 KO-нуудые улаан ба гэрэлтэ хүхэ үнгөөр харуулаа, тус тусдаа хяналтын ба PPA дээжэнүүдтэ таарана. Шара ба ягаан точконууд тус тусдаа хяналтын ба PPA дээжэдэ дор хаяжа 2.7 дахин элбэг байһан KO-нуудые харуулна. Хара точконууд -1 ба 1 хоорондохи дунда зэргын CLR илгаануудтай, нилээд илгаатай элбэгтэй KO-нуудые харуулна. P сэнгүүдые Манн-Уитниин U тест хэрэглэн тоосоо, Бенджамини-Хохбергын журам хэрэглэн олон зэргэсүүлгэдэ тааруулһан байна. NaN KO KEGG-дэхи замда хамаардаггүй гэжэ харуулна. CLR-эй дунда зэргын илгаанууд элбэг дэлбэг байдалай удха шанартай илгаануудые харуулна. Жагсааһан KO-нуудай хамаарха замууд тухай дэлгэрэнгы мэдээсэлые нэмэлтэ таблица 3 харагты.
Аннотацилагдаһан генүүдэй дунда 1601 генүүд дээжэ янзануудай хоорондо нилээд илгаатай элбэгтэй байгаа (p ≤ 0.05), ген бүхэн дор хаяжа 2.7 дахин элбэг байгаа. Эдэ генүүдэй 4 генүүд хяналтын дээжэдэ элбэг байгаа, 1597 генүүд PPA дээжэдэ элбэг байгаа. PPA микробуудта эсэргүү шэнжэтэй тула бидэ дээжэ янзануудай хоорондо PPA бодосой хубилалтын ба үйлэдбэрилэлэй генүүдэй элбэг байдалые шэнжэлээбди. 1332 PPA бодосой солилсоотой холбоотой генүүдэй дунда 27 генүүд хяналтын дээжэдэ мэдэгдэхүйсэ элбэг байгаа, 12 генүүд PPA дээжэдэ үлүү элбэг байгаа. PPA үйлэдбэрилэлтэй холбоотой 223 генүүдэй дунда 1 ген PPA дээжэдэ мэдэгдэхүйсэ элбэг байгаа. 6А зураг дээрэ PPA-гай бодосой солилсоондо хабаатай генүүдэй элбэг байдалые харуулһан, хяналтын дээжэдэ нилээд ехэ элбэг байдалтай, нүлөөнэй хэмжээ ехэтэй, харин 6B зураг дээрэ PPA-гай дээжэдэ ажаглагдаһан нилээд ехэ элбэг байдалтай тусхай генүүдые онсолон харуулһан байна.
Зур. 6. Хулгана гэдэһэнэй микробиомдо PPA-тай холбоотой генүүдэй илгарал элбэг байдал. Галт уулын зурагууд PPA бодосой солилсоотой (A) ба PPA үйлэдбэрилэлтэй (B) холбоотой генүүдэй элбэг дэлбэг байдалай илгаануудые харуулна. Саарал точконууд дээжэ янзануудай хоорондо элбэг дэлбэг байдал илгаатай бэшэ генүүдые харуулна (p-value > 0.05). Үнгэтэй точконууд элбэг дэлбэг байдалай удха шанартай илгаануудые харуулна (p-value ≤ 0.05). Элбэг дэлбэг байдалай талаар эгээл ехэ илгаатай 20 генүүдые тус тусдаа улаан ба гэрэлтэ хүхэ үнгөөр харуулаа (хяналтын ба PPA дээжэнүүд). Шара ба ягаан точконуудай элбэг байдал хяналтын ба PPA дээжэнүүдтэ хяналтын дээжэнүүдтэй харисуулхада 2.7 дахин ехэ байгаа. Хара точконууд -1 ба 1 хоорондохи дунда зэргын CLR илгаануудтай, нилээд илгаатай элбэгтэй генүүдые тэмдэглэнэ. P сэнгүүдые Манн-Уитниин U тест хэрэглэн тоосоо хэжэ, Бенджамини-Хохбергын журам хэрэглэн олон зэргэсүүлгэнүүдтэ заһаһан байна. Генүүд үлүү бэшэ генүүдэй каталог соохи түлөөлхэ генүүдтэй таарана. Генэй нэрэнүүд KO геные тэмдэглэһэн KEGG тэмдэгһээ бүридэнэ. Тодорхой дунда зэргын CLR илгаанууд нилээд илгаатай элбэг байдалые харуулна. Зураг (-) KEGG мэдээсэлэй сан соо генэй тэмдэг үгы гэжэ харуулна.
PPA бодосой солилсоо ба/гү, али үйлэдбэрилэлтэй холбоотой генүүдтэй таксонуудые контигуудай таксономическа илгабариие генэй контиг ID-тэй тааруулжа элирүүлһэн байна. Угсаатанай хэмжээндэ 130 омогууд PPA-гай бодосой солилсоотой холбоотой генүүдтэй, 61 омогууд PPA үйлэдбэрилэлтэй холбоотой генүүдтэй гэжэ элирүүлэгдэһэн байна (Нэмэлтэ таблица 4). Гэбэшье, ямаршье омог элбэг дэлбэг байдалай талаар удха шанартай илгаа харуулаагүй (p > 0.05).
Зүйлэй хэмжээндэ 144 бактериин зүйлнүүд PPA бодосой солилсоотой холбоотой генүүдтэй, 68 бактериин зүйлнүүд PPA үйлэдбэрилэлтэй холбоотой генүүдтэй гэжэ элирүүлэгдэһэн байна (Нэмэлтэ таблица 5). PPA-гай метаболизаторнуудай дунда найман бактеринууд дээжэ янзануудай хоорондо элбэг дэлбэг байдалые үндэрөөр нэмэгдүүлһэн, бултадаа үрэ дүндэ үндэр хэмжээнэй хубилалтануудые харуулһан (Нэмэлтэ таблица 6). Элбэг дэлбэг байдалай илгаануудтай бүхы элирүүлэгдэһэн PPA метаболизаторнууд PPA дээжэдэ үлүү элбэг байгаа. Зүйлэй хэмжээнэй ангилал дээжэ янзануудай хоорондо илгаатай бэшэ омогой түлөөлэгшэдые элирүүлһэн, энэ тоодо хэд хэдэн Bacteroides ба Ruminococcus зүйлнүүд, мүн Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus, Alcaligenes polymorpha. PPA үйлэдбэрилдэг бактеринуудай дунда дүрбэн бактери дээжэ янзануудай хоорондо элбэг дэлбэг байдалай талаар үндэр илгаа харуулһан байна. Элбэг дэлбэг байдалай илгаатай зүйлнүүдтэ Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis, Ruminococcus bovis ороно.
Энэ шэнжэлэлгын үедэ бидэ хулганануудай гэдэһэнэй микробиотада PPA-гай нүлөөе шэнжэлээбди. PPA бактеринуудта ондо ондоо харюу үгэхэ аргатай, юундэб гэхэдэ энэнь тодорхой зүйлнүүдээр үйлэдбэрилэгдэдэг, бусад зүйлнүүдтэ эдеэнэй эхи һэн гү, али микробуудта эсэргүү нүлөөтэй байдаг. Тиимэһээ эдеэнэй нэмэлтэгээр гэдэһэ доторой оршондо нэмэлтэнь тэсэбэри, мэдрэмжэ, тэжээлэй эхи үүсэбэри болгон хэрэглэхэ шадабариһаа хамааран ондо ондоо нүлөө үзүүлжэ магадгүй. Мэдрэмтгий бактериин зүйлнүүдые усадхажа, PPA-да илүү эсэргүүсэлтэй гү, али эдеэ хоолой эхи үүсэбэри болгон хэрэглэхэ шадалтай зүйлнүүдээр һэлгэжэ болохо ба энэнь гэдэһэнэй микробиотын бүридэлдэ хубилалтануудые үүсхэнэ. Манай дүнгүүд микробуудай бүридэлдэ үндэр илгаануудые элирүүлһэн болобошье ниитэ микробуудай олон янза байдалда ямаршье нүлөө үзүүлээгүй. Эгээн ехэ нүлөө зүйлнүүдэй хэмжээндэ ажаглагдаа, 70 гаран таксонууд PPA ба хяналтын дээжэнүүдэй хоорондо элбэг дэлбэг байдалаараа илгаатай байгаа (Нэмэлтэ таблица 2). PPA-да дайрагдаһан дээжэнүүдэй бүридэлые саашань сэгнэхэдээ, дайрагдаагүй дээжэнүүдтэй харисуулхада микробуудай зүйлнүүдэй илгарал ехэ байгаа, энэнь PPA бактериин ургалтын шэнжэ шанарые дээшэлүүлжэ, PPA-ээр баялиг оршон байдалда амидаржа шадаха бактериин популяцинуудые хизаарлажа магадгүй гэжэ тэмдэглэнэ. Тиимэһээ, PPA гэдэһэнэй микробиотын олон янза байдалые үргэнөөр таһалха орондо хубилалтануудые шэлэн үүсхэжэ магадгүй.
PPA мэтэ эдеэнэй хадгалха бодосууд ниитэ олон янза байдалда нүлөөлхэгүйгөөр гэдэһэнэй микробиомой бүридүүлэгшын элбэг байдалые хубилгадаг гэжэ урид харуулагдаһан байна (Nagpal et al., 2021). Эндэ бидэ Bacteroidetes (урдань Bacteroidetes гэжэ нэрлэгдэһэн) бүлэгэй доторхи Bacteroidetes зүйлнүүдэй хоорондохи эгээл гайхалтай илгаануудые ажаглаабди, эдэнь PPA-да дайрагдаһан хулганануудта ехээр баяжуулагдаһан байгаа. Бактероидын зүйлнүүдэй элбэг дэлбэг байдал шүлһэнэй задарал нэмэгдэһэнтэй холбоотой, энэнь халдабариин эрсдэлые нэмэгдүүлжэ, үрэһэлые дэмжэжэ магадгүй (Cornick et al., 2015; Desai et al., 2016; Penzol et al., 2019). Нэгэ шэнжэлэлгын дүнгөөр Bacteroides fragilis эмээр эмшэлһэн нярай эрэ хулгананууд аутизмын спектрын эмгэг (ASD)-ые һануулһан ниигэмэй абари зан харуулһан байна (Carmel et al., 2023), бусад шэнжэлэлнүүд Bacteroides зүйлнүүд дархалалай үйлэ ажаллалгые хубилжа, аутоиммунна үрэһэлэй кардиомиопатида хүргэхэ аргатай гэжэ элирүүлһэн байна (Carmel et al., Ruz-ruz et al. 2019). PPA-да дайрагдаһан хулганануудта Ruminococcus, Prevotella, Parabacteroides омогуудта хамаарха зүйлнүүд мүн лэ ехээр нэмэгдэһэн байна (Coretti et al., 2018). Зарим Ruminococcus зүйлнүүд үрэһэл үүсхэгшэ цитокинуудые үйлэдбэрилхэ замаар Кроной үбшэн мэтэ үбшэнүүдтэй холбоотой (Henke et al., 2019), харин Prevotella humani мэтэ Prevotella зүйлнүүд гипертензи болон инсулинай мэдрэмжэ гэхэ мэтэ бодосой солилсооной үбшэнүүдтэй холбоотой (Pedersen et al., 2016; Li et al., 2017). Һүүлдэнь, бидэ Bacteroidetes зүйлнүүдэй ниитэ элбэг дэлбэг байдалһаа боложо PPA-да дайрагдаһан хулганануудта Bacteroidetes (урдань Firmicutes гэжэ нэрлэгдэһэн) ба Bacteroidetes-эй харисаа хяналтын хулганануудтай харисуулхада мэдэгдэхүйсэ бага байгаа гэжэ элирүүлээбди. Энэ харисаа гэдэһэнэй гомеостазые шухала үзүүлэлтэ гэжэ урид харуулагдаһан байгаа, энэ харисаае эбдэһэниинь элдэб үбшэнүүдэй байдалтай холбоотой байгаа (Turpin et al., 2016; Takezawa et al., 2021; An et al., 2023), тэрэ тоодо үрэһэлһэн гэдэһэнэй үбшэнүүдтэй (Stojanov et al., 2020). Хамтадаа, Bacteroidetes бүлэгэй зүйлнүүд эдеэнэй үндэр PPA-һаа эгээн ехээр нүлөөлдэг. Энэнь PPA-да үндэр тэсэбэритэй гү, али PPA-ые эршэм хүсэнэй эхи үүсэбэри болгон хэрэглэхэ шадабаритай холбоотой байжа болохо, энэнь ядахын хэрээр нэгэ зүйл болохо Hoylesella enocea-да үнэн гэжэ элирүүлэгдэһэн байна (Hitch et al., 2022). Үгышье һаа, эхэ хүнэй PPA-да дайрагдаһаниинь хулгана үрэ хүүгэдэй гэдэһые Bacteroidetes колонизацида илүү мэдрэмтгий болгожо урагай хүгжэлые дээшэлүүлжэ магадгүй; гэбэшье, манай шэнжэлэлгын түсэб иимэ сэгнэлтэ хэхэ боломжо үгөөгүй.
Метагеномой агуулгын сэгнэлтэ PPA-гай бодосой солилсоо болон үйлэдбэрилэлтэй холбоотой генүүдэй элбэг байдалда үндэр илгаануудые элирүүлһэн, PPA-да дайрагдаһан хулгананууд PPA-гай үйлэдбэрилэлые харюусаха генүүдэй элбэг байдалые харуулһан болобошье PPA-да дайрагдаагүй хулгананууд PAA-гай бодосой солилсооной харюусалгатай генүүдэй элбэг байдалые харуулһан (Зураг 6). Эдэ дүнгүүд PPA-гай микробуудай бүридэлдэ үзүүлхэ нүлөөнь гансал тэрэнэй хэрэглэлгэһээ боложо бэшэ байжа болохо гэжэ тэмдэглэнэ, үгы һаа PPA-да дайрагдаһан хулганануудай гэдэһэнэй микробиомдо PPA-гай бодосой солилсоотой холбоотой генүүдэй элбэг байдал үндэр элбэг байдалые харуулха ёһотой байгаа. Нэгэ тайлбаринь гэхэдэ, PPA нянгай элбэг дэлбэг байдалые нянгай тэжээл болгон хэрэглэхэһээ үлүүгээр нянгай эсрэг нүлөөгээр дамжуулан зууршалдаг. Урдахи шэнжэлэлнүүдэй дүнгөөр PPA тунһаа дулдыдаха аргаар Salmonella Typhimurium-ай ургалтые дарана (Jacobson et al., 2018). PPA-гай ехэ концентрацида дайрагдахада, тэрэнэй микробуудта эсэргүү шэнжэ шанарта эсэргүүсэлтэй бактеринуудые шэлэжэ болохо ба заабол тэрэнээ солилсожо гү, али үйлэдбэрилжэ шадахагүй байжа болоно. Жэшээнь, хэдэн Parabacteroides зүйлнүүд PPA дээжэдэ нилээд ехэ элбэг байгаа, зүгөөр PPA бодосой солилсоо гү, али үйлэдбэрилэлтэй холбоотой генүүд элирүүлэгдээгүй (Нэмэлтэ таблицанууд 2, 4, 5). Үшөө тиихэдэ, исэлдэлгын дэд бүтээгдэхүүн болохо PPA үйлэдбэрилэл элдэб бактеринуудай дунда үргэнөөр тархаһан байна (Gonzalez-Garcia et al., 2017). Хяналтын дээжэдэ PPA бодосой солилсоотой холбоотой генүүдэй элбэг дэлбэг байдалай шалтагаан гэхэдэ бактериин олон янза байдал үндэр байжа магадгүй (Averina et al., 2020). Үшөө тиихэдэ 1332 генүүдэй оройдоол 27 (2.14%) гансал PPA бодосой солилсоотой холбоотой генүүд гэжэ уридшалан хэлэгдэһэн байна. PPA бодосой солилсоотой холбоотой олон генүүд бусад бодосой солилсооной замуудта хабаададаг. Энэнь саашадаа PPA-гай бодосой солилсоондо хабаатай генүүдэй элбэг байдал хяналтын дээжэдэ үндэр байгаае харуулна; эдэ генүүд PPA-ые хэрэглэхэ гү, али дэд бүтээгдэхүүн болгон бии болгохогүй замуудаар ажаллажа магадгүй. Энэ ушарта PPA үүсхэлтэй холбоотой гансал нэгэ ген дээжэ янзануудай хоорондохи элбэг дэлбэг байдалай талаар үндэр илгаа харуулһан байна. PPA-гай бодосой солилсоотой холбоотой генүүдһээ илгаатайгаар, PPA-гай үйлэдбэрилэлэй тэмдэглэгшэ генүүдые шэлэһэн, юундэб гэхэдэ тэдэ PPA-гай үйлэдбэрилэлэй бактериин замда шууд хабаатай. PPA-да дайрагдаһан хулганануудта бүхы зүйлнүүд PPA үйлэдбэрилхэ элбэг дэлбэг байдал ба шадабариие мэдэгдэхүйсэ нэмэгдүүлһэн байна. Энэнь PPA-нууд PPA үйлэдбэрилэгшэдые шэлэхэ, тиимэһээ PPA-гай үйлэдбэрилэлэй хүшэ нэмэгдэхэ гэһэн уридшалан хэлэһэниие дэмжэнэ. Гэбэшье, генэй элбэг байдал генэй илгаралтай заабол холбоотой бэшэ; тиимэһээ, хяналтын дээжэдэ PPA бодосой солилсоотой холбоотой генүүдэй элбэг дэлбэг байдал үндэршье һаа, илгаралгын хурдадхал ондо ондоо байжа болохо (Shi et al., 2014). PPA үйлэдбэрилдэг генүүдэй тархалта ба PPA үйлэдбэрилэлэй хоорондохи холбоое баталхын тулада PPA үйлэдбэрилэлдэ хабаатай генүүдэй илгарал тухай шэнжэлэлгэнүүд хэрэгтэй.
PPA ба хяналтын метагеномуудай функциональна аннотаци зарим илгаануудые элирүүлһэн байна. Генэй агууламжын PCA шэнжэлэлгэ PPA ба хяналтын дээжэнүүдэй хоорондохи тусгаар кластернуудые элирүүлһэн байна (Зураг 5). Дээжын доторхи кластеризациин дүнгөөр хяналтын генэй агууламжа илүү олон янзын байгаа, харин PPA дээжэнүүд хамтадаа кластеризацилагдаһан байна. Генэй агуулгаар бүлэглэлгэ зүйлэй бүридэлөөр бүлэглэлгэтэй адли байгаа. Тиимэһээ, замуудай элбэг байдалай илгаанууд тэдэнэй доторхи тусхай зүйлнүүдэй ба штаммай элбэг байдалай хубилалтануудтай тааруу байна. PPA дээжэдэ аминосахар/нуклеотид сахар солилсоотой (ko:K21279) ба олон липидэй солилсооной замуудтай (ko:K00647, ko:K03801; Нэмэлтэ таблица 3) нилээд ехэ элбэгтэй хоёр зам холбоотой байгаа. ko:K21279-тэй холбоотой генүүд PPA дээжэдэ нилээд олон зүйлнүүдтэй генүүдэй нэгэн болохо Bacteroides омогтой холбоотой гэжэ мэдээжэ. Энэ фермент капсулын полисахаридуудые илгаруулха замаар дархалалай харюуһаа зайлаха аргатай (Wang et al., 2008). Энэнь PPA-да дайрагдаһан хулганануудта ажаглагдаһан Bacteroidetes-эй нэмэгдэлые тайлбарилжа магадгүй. Энэнь PPA микробиомдо ажаглагдаһан тоһон хүшэлтүрэгшын синтезэй нэмэгдэлые дүүргэдэг. Бактеринууд FASIIko:K00647 (fabB) замые хэрэглэн тоһон хүшэлые үйлэдбэрилдэг, энэнь эзэнэй бодосой солилсооной замда нүлөөлжэ магадгүй (Yao and Rock, 2015; Johnson et al., 2020), липидэй бодосой солилсооной хубилалтанууд нейрохүгжэлтэдэ үүргэ гүйсэдхэжэ магадгүй (Yu et al., 2020). PPA дээжэдэ элбэг дэлбэг байдалые харуулһан үшөө нэгэ зам хадаа стероид гормоной биосинтез (ko:K12343) байгаа. Гэдэһэнэй микробиотын гормоной хэмжээндэ нүлөөлхэ шадабари ба гормоной нүлөөдэ орохо шадабариин хоорондо урбуу холбоо бии гэһэн баримтанууд олошоржо байна, тиимэһээ стероидуудай хэмжээн дээшэлһэниинь элүүр мэндэдэ нүлөөлхэ үрэ дүнтэй байжа болоно (Tetel et al., 2018).
Энэ шэнжэлэлгэ хизаарлалтагүй ба бодолгүй бэшэ. Шухала илгаа гэхэдэ, бидэ амитадай физиологическа сэгнэлтэ хээгүйбди. Тиимэһээ микробиомой хубилалтанууд ямар нэгэн үбшэнтэй холбоотой гү гэжэ шууд тобшолол хэхэ аргагүй. Үшөө нэгэ анхаарал татаха зүйл гэхэдэ, энэ шэнжэлэлгын хулганануудые эхэтэйнь адли эдеэ хоолоор хооллоһон байна. Ерээдүйн шэнжэлэлнүүд PPA-ээр баялиг хоол барихаһаа PPA-гүй хоол бариха руу шэлжэхэ нь микробиомдо үзүүлхэ нүлөөе һайжаруулдаг гү гэжэ тодорхойлжо магадгүй. Манай шэнжэлэлгын нэгэ хизаарлалтань, бусад олон шэнжэлэлнүүдтэй адли, дээжэ хизаарлагдамал хэмжээн юм. Хэдыгээр зүб тобшолол хэжэ болохошье һаа, үрэ дүнгүүдые шэнжэлхэдээ, дээжэ абаха хэмжээн ехэ байбал, статистикын ехэ хүсэн үгэхэ. Мүн гэдэһэнэй микробиомой хубилалтанууд болон ямаршье үбшэн хоорондын холбоо тухай тобшолол хэхэдээ болгоомжотой байдагбди (Yap et al., 2021). Наһа, хүйһэн, хоол тэжээлые багтааһан элдэб янзын хүшэлтүрэгшэд бишыхан организмуудай бүридэлдэ ехэ нүлөө үзүүлдэг. Эдэ хүшэлтүрэгшэд гэдэһэнэй микробиомой комплексно үбшэнүүдтэй холбоотой уран зохёолдо ажаглагдаһан тааруу бэшэ байдалые тайлбарилжа магадгүй (Johnson et al., 2019; Lagod and Naser, 2023). Жэшээнь, Bacteroidetes омогой гэшүүд ASD-тэй амитад болон хүнүүдтэ нэмэгдэһэн гү, али буурһан байна (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). Үүнтэй адли, үрэһэлһэн гэдэһэнэй үбшэнтэй үбшэнтэнэй гэдэһэнэй бүридэлэй шэнжэлэлнүүд нэгэ адли таксонуудай нэмэгдэл ба бууралтые олоһон байна (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). Хүнэй хүйһэнэй илгабариин нүлөөе хизаарлахын тулада бидэ хүйһэнэй тэгшэ түлөөлэлгэ хангаха гэжэ оролдообди, тиимэһээ илгаанууд хоол тэжээлһээ боложо магадгүй. Функциональна аннотациин нэгэ бэрхэшээл хадаа үлүү генэй дараалалнуудые усадхаха болоно. Манай генэй кластеризациин арга 95% дараалал адлирхуу ба 85% утанай адлирхуу байдал, мүн худал кластеризациие усадхаха 90% тэгшэлгын хамаралга шаардана. Гэбэшье, зарим ушарта бидэ адли аннотацитай (жэшээнь, MUT) COG-нуудые ажаглаабди (Зур. 6). Эдэ ортологууд илгаатай гү, али тусхай омогуудтай холбоотой гү, али энэнь генэй кластеризациин арга барилай хизаарлалта гү гэжэ тодорхойлхын тулада саашадаа шэнжэлэл хэхэ хэрэгтэй. Функциональна аннотациин үшөө нэгэ хизаарлалта хадаа буруу ангилал болоно; бактериин mmdA ген пропионат синтездэ хабаатай мэдээжэ фермент болоод KEGG энэниие пропионат бодосой солилсооной замтай холбодоггүй. Харин scpB ба mmcD ортологууд хоорондоо холбоотой. Тодорхойлогдоһон нокаутгүй олон тооной генүүд генэй элбэг байдалые сэгнэхэдээ PPA-тай холбоотой генүүдые элирүүлхэ аргагүй боложо магадгүй. Ерээдүйн шэнжэлэлнүүдтэ метатранскриптомой шэнжэлэл аша туһатай байха, энэнь гэдэһэнэй микробиотын үйлэ ажаллалгын шэнжэ шанарые гүнзэгыгөөр ойлгожо, генэй илгаралые боломжотой доодо нүлөөтэй холбожо шадаха юм. Тодорхой нейрохүгжэлэй эмгэгүүд гү, али гэдэһэнэй үрэһэлһэн үбшэнүүдтэй холбоотой шэнжэлэлнүүдтэ микробиомой бүридэлэй хубилалтануудые эдэ эмгэгүүдтэй холбохын тулада амитадай физиологическа болон абари зангай сэгнэлтэнүүд хэрэгтэй. Гэдэһэнэй микробиомые микробгүй хулганануудта һуулгаха нэмэлтэ шэнжэлэлнүүд микробиом үбшэнэй жолоошо гү, али шэнжэ тэмдэг гү гэжэ тодорхойлходо туһатай байха.
Дүн гаргахада, бидэ хоол хүнэһэнэй PPA гэдэһэнэй микробиотын бүридэлые хубилгаха үүргэтэй гэжэ харуулаабди. PPA хадаа FDA-гай зүбшөөрһэн консервант болоод элдэб эдеэндэ үргэнөөр дайралдадаг ба удаан хугасаанай туршада хэрэглэхэдээ гэдэһэнэй энгын ургамалай һандаралда хүргэхэ аргатай. Бидэ хэдэн бактериин элбэг дэлбэг байдалда хубилалтануудые олообди, энэнь PPA гэдэһэнэй микробиотын бүридэлдэ нүлөөлжэ шадаха гэжэ тэмдэглэнэ. Микробиотын хубилалтанууд тодорхой бодосой солилсооной замуудай хэмжээнэй хубилалтада хүргэжэ болохо ба энэнь эзэнэй элүүр мэндэдэ хамааралтай физиологиин хубилалтада хүргэхэ аргатай. Хоол хүнэһэнэй PPA-гай микробуудай бүридэлдэ үзүүлхэ нүлөөнь дисбиоз гү, али бусад үбшэнүүдтэ хүргэхэ гү гэжэ тодорхойлохын тулада саашанхи шэнжэлэлнүүд хэрэгтэй. Энэ шэнжэлэлгэ гэдэһэнэй бүридэлдэ PPA-гай нүлөө хүнэй элүүр мэндэдэ ямар нүлөө үзүүлхэб гэһэн ерээдүйн шэнжэлэлгын үндэһэ табина.
Энэ шэнжэлэлгын дурадхагдаһан мэдээсэлэй суглуулбаринууд онлайн хадагаламжануудта бии. Репозиториин нэрэ ба нэбтэрэлгын дугаар иимэ: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Энэ амитадай шэнжэлэлгэ Түб Флоридын университедэй амитадые харууһалха ба хэрэглэхэ хорооной (UCF-IACUC) зүбшөөрһэн байна (Амитадые хэрэглэхэ зүбшөөлэй дугаар: PROTO202000002). Энэ шэнжэлэлгэ нютагай хуули, дүримүүд болон байгуулгын эрилтэнүүдтэ тааруу.
NG: Концептуализаци, Мэдээлэлэй суглуулбари, Албан ёһоной шэнжэлэл, Мүрдэлгэ, Методико, Программна хангамжа, Дүрсэлэлгэ, Бэшэлгэ (анханай түсэл), Бэшэлгэ (шүүмжэлэл ба заһабарилга). Л.А.: Концептуализаци, Мэдээлэлэй суглуулбари, Методико, Нөөсэ баялиг, Бэшэлгэ (шүүмжэлэл ба заһабарилга). SH: Албан ёһоной шэнжэлэл, Программна хангамжа, Бэшэлгэ (шүүмжэлэл ба заһабарилга). SA: Мүрдэлгэ, бэшэлгэ (шүүмжэлэл ба заһабарилга). Ахамад шүүгшэ: Мүрдэлгэ, бэшэлгэ (шүүмжэлэл ба заһабарилга). SN: Концептуализаци, Түсэлэй захиргаан, Нөөсэ баялиг, Хүтэлбэри, Бэшэлгэ (шүүмжэлэл ба заһабарилга). ТА: Концептуализаци, Түсэлэй захиргаан, Хүтэлбэри, Бэшэлгэ (шүүмжэлэл ба заһабарилга).
Авторнууд энэ үгүүлэлэй шэнжэлэлгэ, авторство, ба/гү, али хэблэлдэ ямаршье мүнгэн тэдхэмжэ абаагүйбди гэжэ мэдүүлээ.
Авторнууд шэнжэлэлгэ ямаршье олзын хэрэг эрхилэлгын гү, али мүнгэн һангай харилсаагүйгөөр үнгэргэгдэһэн гэжэ мэдүүлнэ, энэнь ашаг хонжооной зүрилдөөн гэжэ ойлгогдохо аргатай. хэрэглэгдэхэгүй.
Энэ үгүүлэл соо хэлэгдэһэн бүхы һанамжанууд гансал зохёогшодой һанамжанууд болоод тэдэнэй эмхи зургаануудай, хэблэлэй, заһабарилагшадай, шүүмжэлэгшэдэй һанамжа заатагүй харуулнагүй. Энэ үгүүлэл соо сэгнэгдэһэн ямаршье бүтээлнүүд, али тэдэнэй үйлэдбэрилэгшэдэй хэһэн мэдүүлэлнүүд хэблэлэй баталамжагүй, дэмжэлгэгүй.
Энэ үгүүлэлэй нэмэлтэ материалнуудые онлайнаар олохо аргатайт: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Абделли Л.С., Самсам А., Насер С.А. (2019). Пропионой хүшэлтүрэгшэ аутизмын спектрэй эмгэгүүдтэ PTEN/AKT замые зохисуулха замаар глиоз ба нейроинфламациие үүсхэнэ. Эрдэмэй мэдээсэлнүүд 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
Айчисон, Ж. (1982). Композициин мэдээсэлэй статистикын шэнжэлэл. JR Stat Soc Ser B Методол. 44, 139–160. doi: 10.1111/j.2517-6161.1982.tb01195.x
Ан Ж, Квон Х, Ким ЮЖ (2023). Хүхын хорото хабдарай эрсдэлэй хүшэлтүрэгшэ болохо Firmicutes/Bacteroidetes харисаа. Эмнэлгын эмнэлгын сэтгүүл, 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
Андерс С., Хубер В. (2010). Дараалал тоололгын мэдээсэлэй дифференциальна илгаралгын шэнжэлэл. Нат Урда 1–1, 1–10. doi: 10.1038/npre.2010.4282.1
Анджелис, М.Д., Пикколо, М., Ваннини, Л., Сирагуса, С., Джакомо, А.Д., Серразанетти, Д.И., м.н. (2013). Аутизмтай ба дэлгэрһэн хүгжэлэй эмгэгтэй үхибүүдэй ялгадаһанай микробиота ба метаболом ондоогоор тодорхойлогдоогүй. 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). Аутизмын спектрын эмгэгтэй бага наһанай үхибүүдэй гэдэһэнэй микробиотын бактериальна нейрометаболическа шэнжэ шанар. Эмнэлгын микробиологиин сэтгүүл 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
Бакеро Ф., Номбела К. (2012). Хүнэй эрхэтэн мэтэ микробиом. Клиническэ микробиологи ба халдабари 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
Баур Т., Дюрре П. (2023). Пропионой хүшэлтүрэгшэ үйлэдбэрилдэг бактериин физиологи тухай шэнэ ойлгосонууд: Анаэротигнум пропионикум ба Анаэротигнум неопропионикум (урдань Clostridium propionicum ба Clostridium neopropionicum). Бишыхан организмууд 11, 685. doi: 10.3390/микроорганизмууд11030685
Базер Ф.В., Спенсер Т.Э., Ву Г., Кадд Т.А., Мейнингер С.Ж. (2004). Эхын эдеэ хоол ба урагай хүгжэлтэ. J Nutr. 134, 2169–2172. doi: 10.1093/jn/134.9.2169
Бенджамини, Ю., ба Хохберг, Ж. (1995). Хуурамша эерэг хэмжээе хянаха: Олон шалгалтада практическа ба үрэ дүнтэй арга. JR Stat Soc Ser B Методол. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
Саг: 2025 оной 4 һарын 18