Пропион кислотаһы (ППА), бәшмәккә ҡаршы агент һәм дөйөм рацион өҫтәмәһе, сысҡандарҙа ашҡаҙан-эсәк дисфункцияһы менән бергә нейроүҫештең аномалияһын тыуҙыра, был эсәк дисбиозы сәбәпле булыуы мөмкин. Диетик ППА экспозицияһы һәм эсәк микробиотаһы дисбиозы араһындағы бәйләнеш тәҡдим ителә, әммә туранан-тура тикшерелмәгән. Бында, беҙ тикшерҙек ППА-ассоциированный үҙгәрештәр эсәк микробиота составы, дисбиозға килтерергә мөмкин. Эшкәртелмәгән рацион (n=9) һәм ППА менән байытылған рацион (n=13) менән туҡландырылған сысҡандарҙағы эсәк микробиомдары микробтар составында һәм бактериялар алмашыныу юлдарындағы айырмаларҙы баһалау өсөн алыҫ арауыҡтағы метагеномлы секвенирование ярҙамында секвенировать ителгән. Диетик ППА әһәмиәтле таксондар күплеге артыуы менән бәйле булған, шул иҫәптән бер нисә Bacteroides, Prevotella һәм Ruminococcus төрҙәре, улар ағзалары быға тиклем ППА етештереүҙә ҡатнашҡан. ППА-ға дусар булған сысҡандар микробиомдарында шулай уҡ липидтар алмашыныуы һәм стероид гормондары биосинтезы менән бәйле юлдар күберәк булған. Беҙҙең һөҙөмтәләр күрһәтеүенсә, ППА эсәк микробиотаһын һәм уның менән бәйле метаболизм юлдарын үҙгәртә ала. Был күҙәтелгән үҙгәрештәр ҡулланыу өсөн хәүефһеҙ тип иҫәпләнгән консерванттар эсәк микробиотаһы составына, үҙ сиратында, кеше һаулығына йоғонто яһай алыуын асыҡлай.
Кеше микробиомы йыш ҡына “тәндең һуңғы ағзаһы” тип атала һәм кеше һаулығында мөһим роль уйнай (Бакеро һәм Номбела, 2012). Атап әйткәндә, эсәк микробиомы үҙенең система кимәлендәге йоғонтоһо һәм күп мөһим функцияларҙа роле менән таныла. Комменсаль бактериялар эсәктәрҙә күп, бер нисә экологик ниша биләй, туҡлыҡлы матдәләрҙе файҙалана һәм потенциаль патогендар менән конкурентлыҡ итә (Jandhyala һәм башҡалар, 2015). Эсәк микробиотаһының төрлө бактериаль компоненттары витаминдар кеүек кәрәкле туҡлыҡлы матдәләр етештереүгә һәм аш һеңдереүҙе тәьмин итеүгә һәләтле (Роуланд һәм башҡалар, 2018). Бактериаль метаболиттар шулай уҡ туҡыма үҫешенә йоғонто яһай һәм метаболизм һәм иммун юлдарын көсәйтә (Heijtz һәм башҡалар, 2011; Ю һәм башҡалар, 2022). Кеше эсәк микробиомы составы ифрат төрлө һәм генетик һәм экологик факторҙарға бәйле, мәҫәлән, рацион, енес, дарыуҙар, һаулыҡ торошо (Kumbhare et al., 2019).
Әсә рационы - сабый һәм яңы тыуған сабыйҙар үҫешенең мөһим компоненты һәм үҫешкә йоғонто яһай алған берләшмәләрҙең фаразланған сығанағы (Базер һәм башҡалар, 2004; Иннис, 2014). Ҡыҙыҡһыныу тыуҙырған шундай берләшмәләрҙең береһе булып пропион кислотаһы (ППА), бактериялар әсеткәндән алынған ҡыҫҡа сылбырлы май кислотаһы өҫтәмә продукты һәм аҙыҡ-түлек өҫтәмәһе тора (ден Бестен һәм башҡалар, 2013). ППА бактерияларға һәм бәшмәккә ҡаршы үҙенсәлектәргә эйә, шуға күрә аҙыҡ-түлек консерванты булараҡ һәм сәнәғәт ҡулланыуында көкөрт һәм бактериялар үҫешен тормошҡа ашырыу өсөн ҡулланыла (Wemmenhove һәм башҡалар, 2016). ППА төрлө туҡымаларҙа төрлө тәьҫир итә. Бауырҙа, ППА макрофагтарҙа цитокин экспрессияһына йоғонто яһап, ялҡынһыныуға ҡаршы тәьҫир итә (Kawasoe һәм башҡалар, 2022). Был көйләүсе эффект шулай уҡ башҡа иммун күҙәнәктәрендә күҙәтелә, ялҡынһыныуҙы түбәнгә көйләүгә килтерә (Haase һәм башҡалар, 2021). Әммә мейелә кире тәьҫир күҙәтелгән. Алдағы тикшеренеүҙәр күрһәтеүенсә, ППА экспозицияһы сысҡандарҙа аутизмға оҡшаш тәртипте индуцирует (Эль-Ансари һәм башҡалар, 2012). Башҡа тикшеренеүҙәр күрһәтеүенсә, ППА глиоз индуцировать һәм мейелә провоспалительный юлдарҙы әүҙемләштереү мөмкин (Abdelli һәм башҡалар, 2019). Сөнки ППА көсһөҙ кислота, ул эсәк эпителийы аша ҡанға диффузия ала һәм, шулай итеп, сикләүсе барьерҙарҙы аша үтә, шул иҫәптән ҡан-мейе барьеры, шулай уҡ плацента (Стинсон һәм башҡалар, 2019), әһәмиәтен билдәләп, ППА бактериялар етештергән көйләүсе метаболит булараҡ. Аутизм өсөн хәүеф факторы булараҡ ППА-ның потенциаль роле әлеге ваҡытта тикшерелһә лә, уның аутизм менән ауырыған кешеләргә йоғонтоһо нейрон дифференциацияһын индукциялауҙан тыш та һуҙылыуы ихтимал.
Ашҡаҙан-эсәк симптомдары, мәҫәлән, эс китеү һәм эс ҡатыу нейроүҫеш боҙолоуҙары менән ауырығандарҙа йыш осрай (Цао һәм башҡалар, 2021). Алдағы тикшеренеүҙәр күрһәтеүенсә, аутизм спектры боҙолоуҙары менән ауырығандар микробиомы (АСД) һау кешеләрҙән айырыла, эсәк микробиота дисбиозы булыуы тураһында һөйләй (Finegold һәм башҡалар, 2010). Шулай уҡ, микробиом үҙенсәлектәре менән ауырығандар ялҡынһыныу эсәк ауырыуҙары, һимереүҙе, Альцгеймер ауырыуы һ.б. Әммә бөгөнгө көнгә тиклем эсәк микробиомы менән неврологик ауырыуҙар йәки симптомдар араһында сәбәп-эҙемтә бәйләнеше асыҡланмаған (Яп һәм башҡалар, 2021), әммә был сирҙәрҙең ҡайһы бер хәлдәрендә бер нисә бактерия төрө роль уйнай тип уйлана. Мәҫәлән, аутизм менән ауырығандар микробиотаһында Аккермансия, Бактероидтар, Клостридий, Лактобацилла, Десульфовибрион һәм башҡа нәҫелдәр күберәк (Томова һәм башҡалар, 2015; Голубева һәм башҡалар, 2017; Криштиану һәм башҡалар, 2018, Зурита20 һәм башҡалар). Бигерәк тә, был нәҫелдәрҙең ҡайһы берҙәренең ағза төрҙәре ППА етештереү менән бәйле гендарға эйә булыуы билдәле (Рейхардт һәм башҡалар, 2014; Юнь һәм Ли, 2016; Чжан һәм башҡалар, 2019; Баур һәм Дюрре, 2023). Микробтарға ҡаршы үҙенсәлектәрен иҫәпкә алып, ППА, уның күплеген арттырыу ППА етештереүсе бактериялар үҫеше өсөн файҙалы булыуы мөмкин (Джейкобсон һәм башҡалар, 2018). Шулай итеп, ПФА-ға бай мөхит эсәк микробиотаһында, шул иҫәптән ашҡаҙан-эсәк патогендарында үҙгәрештәргә килтерергә мөмкин, улар ашҡаҙан-эсәк симптомдарына килтергән потенциаль факторҙар булыуы мөмкин.
Микробиомды тикшергәндә үҙәк һорау — микробтар составындағы айырмалар нигеҙендә ятҡан сирҙәрҙең сәбәбе йәки симптомы булып торамы? Диета, эсәк микробиомы һәм неврологик ауырыуҙар араһындағы ҡатмарлы бәйләнеште асыҡлауҙа тәүге аҙым булып диетаның микроб составына йоғонтоһон баһалау тора. Бының өсөн беҙ оҙаҡ уҡылған метагеномлы секвенирование ҡулланып, сысҡандар тоҡомоноң эсәк микробиомдарын сағыштырҙыҡ, улар ППА-ға бай йәки ППА-ға бай рацион менән туҡландырылған. Тоҡомдарҙы әсәләре менән бер үк рацион менән туҡландырғандар. Беҙ гипотеза, тип PPA-бай рацион һөҙөмтәһендә үҙгәрештәр эсәк микроб составы һәм микроб функциональ юлдар, бигерәк тә PPA алмашыныу һәм/йәки PPA етештереү менән бәйле.
Был тикшеренеүҙе ҡулланған FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J трансген сысҡандар (Джексон лабораториялары), тип overexpress йәшел флуоресцентный аҡһым (GFP) контроле аҫтында глиа-специфик GFAP промоутер йүнәлештәре буйынса Үҙәк Флорида университеты институциональ хайуандарҙы ҡарау һәм ҡулланыу- ПРОТО202000002). Һөттән айырғандан һуң сысҡандарҙы айырым-айырым кәштәләргә урынлаштырғандар, бер кәштәгә һәр енестән 1—5 сысҡан тура килә. Сысҡандарҙы йә таҙартылған контроль рационы (модификацияланған асыҡ стандарт рационы, 16 ккал% май) йәки натрий пропионаты менән тулыландырылған рационы (модификацияланған асыҡ стандарт рационы, 16 ккал% май, составында 5000 ppm натрий пропионаты) менән ad libitum туҡландырғандар. Ҡулланылған натрий пропионатының күләме 5000 мг ПФА/кг дөйөм аҙыҡ-түлек ауырлығына тиң булған. Был аҙыҡ-түлек консерванты булараҡ ҡулланыу өсөн раҫланған ППА-ның иң юғары концентрацияһы. Был тикшеренеүҙе әҙерләү өсөн ата-әсә сысҡандарҙы 4 аҙна буйы ҡауышыу алдынан ике рацион менән дә туҡландырғандар һәм быуаның ауырлылығы дауамында дауам иткәндәр. Тоҡом сысҡандар [22 сысҡан, 9 контроль (6 ата, 3 инә) һәм 13 ППА (4 ата, 9 инә)] имеҙгәндәр, һуңынан 5 ай дауамында быуалар менән бер үк рационда дауам иткәндәр. айлыҡ нәҫел сысҡандарҙы ҡорбанға килтерәләр һәм уларҙағы эсәктәрҙәге фекал составы йыйыла һәм тәүҙә 1,5 мл микроцентрифуга пробиркаларында -20°С температурала һаҡлана, һуңынан хужа ДНК-һы кәмегәнсе һәм микроб нуклеин кислоталары сығарылғансы -80°С температурала туңдырғысҡа күсерелә.
Хужа ДНК үҙгәртелгән протокол буйынса сығарылған (Чаралампус һәм башҡалар, 2019). Ҡыҫҡаһы, фекал составы 500 мкл InhibitEX (Qiagen, Cat#/ID: 19593) күсерелгән һәм туңдырылған килеш һаҡланған. Бер экстракцияға иң күбе 1-2 фекал гранула эшкәртергә. Артабан фекал составын ҡоролма эсендәге пластик ҡырҡҡыс ярҙамында механик рәүештә гомогенлаштырып, шлам барлыҡҡа килтерәләр. 000 RCF өлгөләрен 5 минут йәки өлгөләр гранулаланғанға тиклем центрифугалау, һуңынан супернатант аспирациялау һәм 250 мкл 1× PBS гранула ресуспендировать. Өлгөгә эукариот күҙәнәк мембраналарын йомшартыу өсөн йыуыу сараһы булараҡ 250 мкл 4,4% сапонин иретмәһе (TCI, продукт номеры S0019) өҫтәйҙәр. Өлгөләрҙе ипләп кенә тигеҙ булғансы ҡатыштырып, бүлмә температураһында 10 минут инкубациялайҙар. Артабан эукариот күҙәнәктәрҙе боҙоу өсөн өлгөгә 350 мкл нуклеазаһыҙ һыу өҫтәйҙәр, 30 с инкубациялайҙар, һуңынан 12 мкл 5 М NaCl өҫтәйҙәр. Һуңынан өлгөләрҙе 6000 РКФ-та 5 минут центрифугалайҙар. Супернатантты аспирациялайҙар һәм 100 мкл 1Х ПФС-та пеллетты ресуспендировать итәләр. Хужа ДНК-һын сығарыу өсөн 100 мкл HL-SAN буферы (12,8568 г NaCl, 4 мл 1М MgCl2, 36 мл нуклеазаһыҙ һыу) һәм 10 мкл HL-SAN ферменты (ArticZymes P/N 70910-202) өҫтәйҙәр. Өлгөләр ентекле ҡатнаштырылған пипетка һәм инкубировать 37 °C 30 минут 800 rpm өҫтөндә Eppendorf TM ThermoMixer C. Инкубациянан һуң, центрифугировать 6000 RCF 3 минут һәм ике тапҡыр йыуылған 800 мк0 мкл һәм P0101. Ниһайәт, 100 мкл 1Х ПФС-та грануланы ресуспендировать итәләр.
Дөйөм бактериаль ДНК айырып алынған ҡулланыу Яңы Англия Biolabs Монарх геном ДНК таҙартыу комплекты (Яңы Англия Biolabs, Ипсвич, MA, Cat # T3010L). Комплект менән бирелгән стандарт эш тәртибе бер аҙ үҙгәртелгән. Һуңғы элюция өсөн эшләү алдынан нуклеазаһыҙ һыуҙы 60°C температурала инкубациялау һәм һаҡлау. Һәр өлгөгә 10 мкл Протеиназа К һәм 3 мкл РНКаза А өҫтәйҙәр. Артабан 100 мкл күҙәнәк лизисы буферы өҫтәп, ипләп кенә бутайбыҙ. Һуңынан өлгөләрҙе 56°С һәм 1400 әйләнеш/мин температурала кәмендә 1 сәғәт һәм 3 сәғәткә тиклем EppendorfTM ThermoMixer C ҡоролмаһында инкубациялайҙар. Инкубацияланған өлгөләрҙе 12 000 РКФ-та 3 минут центрифугалайҙар һәм һәр өлгөнән супернатант айырым 1,5 мл микроцентрифуга пробиркаһына күсерелә, унда 400 мкл бәйләүсе иретмә бар. Һуңынан трубкаларҙы 1 секунд арауыҡта 5–10 секунд импульслы әйләндерәләр. Һәр өлгөнөң бөтә шыйыҡса составын (яҡынса 600–700 мкл) ағымлы йыйыу торбаһына урынлаштырылған фильтр картриджына күсерергә. минут дауамында 1000 RCF температураһында пробиркаларҙы центрифугалайҙар, ДНК-ны тәүге бәйләү мөмкинлеге бирә, һуңынан 12000 RCF температураһында 1 минут дауамында ҡалдыҡ шыйыҡсаны сығаралар. Өлгө колонкаһын яңы йыйыу трубкаһына күсергәндәр, һуңынан ике тапҡыр йыуғандар. Беренсе йыуыу өсөн һәр пробиркаға 500 мкл йыуыу буферы өҫтәйҙәр. Пробирканы 3-5 тапҡыр кире ҡайтарып, һуңынан 12 000 RCF температураһында 1 минут центрифугалағыҙ. Йыйыу торбаһынан шыйыҡсаны ташларға һәм фильтр картриджын кире шул уҡ йыйыу торбаһына һалырға. Икенсе йыуыу өсөн 500 мкл йыуыу буферы фильтрға инверсияһыҙ өҫтәйҙәр. Өлгөләрҙе 12 000 РКФ-та 1 минут центрифугалайҙар. Фильтрҙы 1,5 мл LoBind® пробиркаһына күсерергә һәм 100 мкл алдан йылытылған нуклеазаһыҙ һыу өҫтәргә. Фильтрҙарҙы бүлмә температураһында 1 минут инкубациялайҙар, һуңынан 12 000 РКФ-та 1 минут центрифугалайҙар. Элюирланған ДНК -80°С температурала һаҡлана.
ДНК концентрацияһы QubitTM 4.0 флюорометры ярҙамында һанлаштырылған. ДНК етештереүсенең күрһәтмәләре буйынса QubitTM 1X dsDNA юғары һиҙгерлек комплекты (Кат. No Q33231) ҡулланып әҙерләнгән. ДНК фрагменттарының оҙонлоғо таралыуын AglientTM 4150 йәки 4200 TapeStation ярҙамында үлсәгәндәр. ДНК әҙерләнгән AgilentTM геномлы ДНК реагенттары (кат. No 5067-5366) һәм геномлы ДНК экран лентаһы (кат. No 5067-5365) ҡулланып. Китапхана әҙерләү етештереүсенең күрһәтмәләре буйынса Оксфорд нанопор технологиялары TM (ONT) тиҙ ПЦР штрих-кодлау комплекты (SQK-RPB004) ҡулланып башҡарылған. ДНК-ны ONT GridION TM Mk1 секвенаторы ярҙамында Min106D ағым күҙәнәге (R 9.4.1) менән секвенировать иткәндәр. Секвенирование параметрҙары булды: юғары теүәллек базаһы шылтыратыу, минималь q ҡиммәте 9, штрих-код ҡуйыу, һәм штрих-код ҡырҡыу. Өлгөләр 72 сәғәт дауамында эҙмә-эҙлекле рәүештә үткәрелгән, шунан һуң база шылтыратыу мәғлүмәттәре артабан эшкәртелеү һәм анализлау өсөн тапшырылған.
Биоинформатика эшкәртелеүе алдан һүрәтләнгән ысулдар ҡулланып башҡарылған (Гринман һәм башҡалар, 2024). FASTQ файлдары эҙмә-эҙлеклелектән алынған һәр өлгө өсөн каталогтарға бүленгән. Биоинформатика анализы алдынан мәғлүмәттәр түбәндәге торба ярҙамында эшкәртелгән: тәүҙә өлгөләрҙең FASTQ файлдары бер FASTQ файлына берләштерелгән. Һуңынан, 1000 бп-нан ҡыҫҡараҡ уҡыуҙар Фильтлонг v. 1.41.3 түбәндәге параметрҙар менән NanoPlot v.(Де Костер һәм Радемейкерс, 2023). 2.24-r1122 ярҙамында сысҡан һылтанма геномы GRCm39 (GCF_000001635.27) ҡулланып, түбәндәге параметрҙар менән хост-бысранған уҡыуҙарҙы юйыу өсөн уҡыуҙар тура килтерелгән: -L -ax map-ont(Ли, 2018 йыл). 1.16.1-се версияла генерацияланған тура килтереүҙең файлдары samtools view -b ҡулланып BAM форматына үҙгәртелгән (Данечек һәм башҡалар, 2021). Һуңынан samtools view -b -f 4 ярҙамында тура килмәгән уҡыуҙар билдәләнгән, был уҡыуҙар хужа геномына ҡарамауын күрһәтә. FASTQ форматына тура килмәгән уҡыуҙар samtools bam2fq ҡулланып, ғәҙәттәге параметрҙар менән кире үҙгәртелде. NanoPlot артабанғы фильтрланған уҡыуҙарҙа алдан һүрәтләнгән параметрҙарҙы ҡулланып яңынан эшләтелгән. 2.8.2-b1689 түбәндәге параметрҙар менән metaflye v.–мета (Колмогоров һәм башҡалар, 2020). Ҡалған параметрҙарҙы үҙҙәренең ғәҙәттәге ҡиммәттәрендә ҡалдырырға. Йыйылғандан һуң фильтрланған уҡыуҙар minimap2 ярҙамында йыйылмаға картаға төшөрөлгән, ә -ax map-ont параметры SAM форматында тура килтереүҙең файлын генерациялау өсөн ҡулланылған. Йыйылма тәүге тапҡыр ракон ҡулланып рафинировать v. 1.4.20 түбәндәге параметрҙар менән: -м 8 -х -6 -г -8 -w 500 -у ( Вазер һәм башҡалар, 2017 ). 1.7.2 менән medaka_consesus ҡулланып, medaka_consesus ҡулланып, -m параметрынан башҡа бөтә параметрҙар ҙа үҙҙәренең ғәҙәттәге ҡиммәттәрендә ҡалдырылған. -m параметры r941_min_hac_g507 тип ҡуйыла, беҙҙең мәғлүмәттәр өсөн ҡулланылған ағым күҙәнәк химияһын һәм юғары теүәллектәге база саҡырыуын күрһәтеү өсөн (нанопоретех/медака, 2024). Артабанғы анализ өсөн фильтрланған мәғлүмәттәр (артабан микроб мәғлүмәттәре тип атала) һәм һуңғы таҙартылған йыйылма ҡулланылған.
Таксономик классификация өсөн, уҡый һәм йыйылған контигтар ҡулланып классификацияланған Kraken2 v. 2.1.2 ( Вуд һәм башҡалар, 2019 ). Отчеттар һәм сығыш файлдарын генерациялау өсөн уҡыу һәм йыйылмалар, ярашлы рәүештә. Ҡулланыу –use-names вариантын анализлау өсөн уҡыу һәм йыйылмалар. –gzip-ҡыҫылған һәм –парлы варианттар уҡыу сегменттары өсөн күрһәтелгән. Метагеномдарҙа таксондар сағыштырмаса күплеге Брэкен ҡулланып баһаланды v. 2.8 ( Лу һәм башҡалар, 2017 ). Беҙ тәүҙә kmer базаһын булдырҙыҡ, унда 1000 база бар, bracken-build ҡулланып, түбәндәге параметрҙар менән: -d .-k 35 -l 1000 Бер төҙөлгән, bracken kraken2 генерацияланған отчет нигеҙендә эшләй һәм түбәндәге варианттарҙы ҡулланып мәғлүмәттәрҙе фильтрлай: -d . -I -O-р 1000 -л

Улар араһынан анализланған классификация кимәленә ҡарап P, G йәки S һайлана. Ялған ыңғай классификациялар йоғонтоһон минималь кимәлгә еткерер өсөн 1е-4 (1/10 000 уҡыу) минималь сағыштырмаса күплек сиге ҡабул ителгән. Статистик анализға тиклем Брэкен хәбәр иткән сағыштырмаса күплектәр (fraction_total_reads) үҙәкләштерелгән лог-нисбәт (CLR) үҙгәртеп ҡороу ярҙамында үҙгәртелә (Эйчисон, 1982). CLR ысулы мәғлүмәттәрҙе үҙгәртеп ҡороу өсөн һайланды, сөнки ул масштаблы үҙгәрмәй һәм һирәк булмаған мәғлүмәттәр йыйылмаһы өсөн етерлек (Gloor һәм башҡалар, 2017). CLR үҙгәртеп ҡороуында тәбиғи логарифм ҡулланыла. Брэкен хәбәр иткән иҫәп мәғлүмәттәре сағыштырмаса логик аңлатма (RLE) ҡулланып нормалаштырылған (Андерс һәм Хубер, 2010). Һандар генерацияланған комбинацияһы ҡулланып matplotlib v. 3.7.1, диңгеҙҙә тыуған v. 3.7.2 һәм эҙмә-эҙлекле логарифмдар (Глоор һәм башҡалар, 2017). 0,12,2 һәм стантанотациялар 0,5,0 ҡаршы (Хантер, 2007; Васком, 2021; Шарлье һәм башҡалар, 2022). Бацилла/Bacteroidetes нисбәте һәр өлгө өсөн нормалаштырылған бактериялар һаны ҡулланып иҫәпләнгән. Таблицаларҙа хәбәр ителгән ҡиммәттәр 4 унлыҡҡа тиклем түңәрәкләнә. Симпсон төрлөлөгө индексы иҫәпләнгән alpha_diversity.py скрипты ҡулланып, KrakenTools v. 1.2 пакетында бирелгән (Лу һәм башҡалар, 2022). Брэкен отчеты сценарийҙа бирелгән һәм Симпсон индексы “Si” -an параметры өсөн бирелгән. йәки ≤ -1 уртаса CLR айырмаһы тип билдәләнгән. Уртаса CLR айырмаһы ±1 өлгө тибы күплегенең 2,7 тапҡырға артыуын күрһәтә. (+/-) билдәһе таксондың ярашлы рәүештә ППА өлгөһөндә һәм контроль өлгөһөндә күберәк булыуын күрһәтә. Әһәмиәтлелек Манн-Уитни U тесты ярҙамында билдәләнгән (Виртанен һәм башҡалар, 2020). Statsmodels v. 0.14 (Бенджамини һәм Хохберг, 1995; Сиболд һәм Перктольд, 2010) ҡулланылған, һәм Бенджамини-Хохберг процедураһы ҡулланылған өсөн төҙәтеү өсөн күп тапҡыр һынау. Статистик әһәмиәтте билдәләү өсөн сик булараҡ ≤ 0,05 көйләнгән р-ҡиммәте ҡулланылған.
Ген аннотацияһы һәм сағыштырмаса күплекте баһалау Maranga һәм башҡалар тарафынан һүрәтләнгән протоколдың үҙгәртелгән версияһын ҡулланып башҡарылған. (Маранга һәм башҡалар, 2023). Беренсенән, 500 бп-нан ҡыҫҡараҡ контигтар SeqKit v. 2.5.1 ҡулланып бөтә йыйылмаларҙан сығарылған (Шен һәм башҡалар, 2016). Артабан һайланған йыйылмаларҙы пан-метагеномға берләштерәләр. Асыҡ уҡыу рамкалары (ОРФ) Prodigal v. 1.0.1 (Prodigal v. 2.6.3 параллель версияһы) ҡулланып билдәләнгән, түбәндәге параметрҙар менән: -d .-ф гфф-и -O-Т 24 -р мета -С 10000 (Хьетт һәм башҡалар, 2012; Яенике, 2024). Һөҙөмтәлә барлыҡҡа килгән нуклеотид файлдарын Python ярҙамында фильтрлап, бөтә тулы булмаған гендарҙы юйғандар. 4.8.1 артабан гендарҙы түбәндәге параметрҙар менән кластерлаштырыу өсөн ҡулланылған: cd-hit-est -i . -O-с 0,95 -с 0,85 -аС 0,9 -н 10 -д 256 -М 350000 -Т 24 -л 100 -г 1 (Фу и др., 2012). Генерацияланған артыҡ булмаған гендар каталогы гендар күплеген баһалау һәм аннотациялау өсөн ҡулланылған. Сағыштырмаса ген күплеге баһаланды ҡулланыу КМА v. 1.4.9 (Клаусен һәм башҡалар, 2018). Беренсенән, түбәндәге параметрҙар менән KMA индексы ярҙамында индекс файлын булдырыу: -i . -OҺуңынан, индекс ҡулланып, генерацияланған менән бергә микроб уҡый һәр өлгө өсөн, нисек һүрәтләнгән Биоинформатика торба бүлеге, KMA түбәндәге параметрҙар менән эшләй: -i . -O-т_дб-bcNano -bc 0.7 -ef -t 24. Һуңынан, гендар һаны CLR ҡулланып нормалаштырылған, һәм төп компонент анализы (ПКА) класы Sci-kit өйрәнергә ҡулланылған (Педрегоса һәм башҡалар, 2011). 2.1.12 һәм eggNOG базаһы 5.0.2 версияһы менән түбәндәге параметрҙар менән гендар каталогында артыҡ булмаған гендар аннотацияһы башҡарылған: –itype CDS –cpu 24 -i .– Мәғлүмәттәр каталогы-go_evidence Электрон булмаған - сығыш– Сығыш каталогы–маҡсатлы_ортологтар бөтәһе лә –орлоҡ_ортолог_баһаһы 0,001 –орлоҡ_ортолог_балл 60 –эҙләү_тышлығы 20 –тема_тышлығы 0 –тәржемә –өҫтөнә –темп_дир(Канталапиедра һәм башҡалар, 2021). КМА һөҙөмтәләре етерлек шаблон ҡаплау һәм шаблон үҙенсәлеге (≥ 90%) һәм күплек (тәрәнлек ≥ 3) менән гендарҙы һайлау өсөн скрининг үткәрелгән. КМА тәрәнлеге һөҙөмтәләре CLR ҡулланып үҙгәртеп ҡоролған, нисек өҫтә һүрәтләнгән. Һуңынан КМА һөҙөмтәләре һәр ген өсөн контиг сығанағын ҡулланып функциональ аннотация һәм классификация һөҙөмтәләренән контиг идентификаторҙары менән сағыштырыла. Таксондар кеүек үк, гендар күплегендәге әһәмиәтле айырмалар уртаса CLR айырмаһы ≥ 1 йәки ≤ -1 булған гендар тип билдәләнгән, уларҙа гендың ППА йәки контроль өлгөләрендә ярашлы рәүештә күберәк булыуын күрһәткән билдә (+/-) бар.
Гендар тәүҙә Киото гендар һәм геномдар энциклопедияһы (KEGG) ортолог (KO) идентификаторҙары буйынса төркөмләнгән, уларҙы гендар юлының күплеген сағыштырыу өсөн eggNOG тәғәйенләй. Анализ алдынан нокаутһыҙ йәки күп тапҡыр нокаутлы гендарҙы алып ташлағандар. Артабан бер өлгөгә һәр КО-ның уртаса күплеге иҫәпләнгән һәм статистик анализ үткәрелгән. ППА алмашыныу гендары теләһә ниндәй ген тип билдәләнде, тип тәғәйенләнгән рәт ko00640 KEGG_Pathway бағанаһы, роль күрһәтә пропионат алмашыныуы буйынса KEGG. Гендар билдәләнгән, тип, етештереү менән бәйле ППА өҫтәмә таблицала күрһәтелгән 1 (Рейхардт һәм башҡалар, 2014; Янг һәм башҡалар, 2017). Пермутация һынауҙары үткәрелгән, улар һәр өлгө типында һиҙелерлек күберәк булған ППА алмашыныуын һәм етештереү гендарын асыҡлау өсөн. Анализланған һәр ген өсөн мең алмаштырыу эшләнгән. Статистик әһәмиәтте билдәләү өсөн 0,05 р-ҡиммәте өҙөклөк булараҡ ҡулланылған. Функциональ аннотациялар кластер эсендәге айырым гендарға кластер эсендәге вәкиллекле гендар аннотацияларына нигеҙләнеп бирелгән. ППА алмашыныуы һәм/йәки ППА етештереү менән бәйле таксондарҙы Kraken2 сығыш файлдарында контиг идентификаторҙарын тап килтереп, eggNOG ҡулланып функциональ аннотация ваҡытында һаҡланған шул уҡ контиг идентификаторҙары менән билдәләргә мөмкин ине. Әһәмиәтлелекте тикшергәндән һуң, алдан һүрәтләнгән Манн-Уитни U тесты ҡулланылған. Күп тапҡыр һынау өсөн төҙәтеү Бенджамини-Хохберг процедураһы ярҙамында башҡарылған. Статистик әһәмиәтте билдәләү өсөн ≤ 0,05 p-ҡиммәте өҙөклөк булараҡ ҡулланылған.
Сысҡандар эсәк микробиомының төрлөлөгө Симпсон төрлөлөгө индексы ярҙамында баһаланған. Контроль һәм ППА өлгөләре араһында нәҫел һәм төрҙәр төрлөлөгө буйынса һиҙелерлек айырма күҙәтелмәгән (нәҫел өсөн р-ҡиммәт: 0,18, төрҙәр өсөн р-ҡиммәт: 0,16) (1-се һүрәт). Һуңынан микробтар составын төп компонент анализы (ПКА) ярҙамында сағыштырғандар. 2-се һүрәттә өлгөләрҙең уларҙы типтары буйынса кластерлаштырылыуы күрһәтелгән, был ППА һәм контроль өлгөләр араһында микробиомдар төр составында айырмалар булыуын күрһәтә. Был кластерлаштырыу нәҫел кимәлендә әҙерәк һиҙелә, тип фаразлай ППА айырым бактерияларға йоғонто яһай (өҫтәмә һүрәт. 1).
1-се һүрәт. Сысҡан эсәк микробиомының нәҫелдәренең һәм төрҙәр составының альфа-төрлөлөгө. Ҡаҙанлыҡ графиктары күрһәтеү Симпсон төрлөлөгө индексы нәҫелдәр (А) һәм төрҙәре (В) ППА һәм контроль өлгөләрендә. Әһәмиәтлелек Манн-Уитни U тесты ярҙамында билдәләнгән, ә күп тапҡыр төҙәтеү Бенджамини-Хохберг процедураһы ярҙамында башҡарылған. нс, р-ҡиммәте әһәмиәтле булмаған (р> 0,05).
2-се һүрәт. Төрҙәр кимәлендә сысҡан эсәк микробиомы составын төп компонентлы анализ һөҙөмтәләре. Төп компонент анализ графигы өлгөләрҙең уларҙы тәүге ике төп компонент буйынса таралыуын күрһәтә. Төҫтәр өлгө тибын күрһәтә: ППА-ҡа дусар сысҡандар ҡыҙыл төҫтә, ә контроль сысҡандар һары төҫтә. һәм 2-се төп компоненттар ярашлы рәүештә х һәм у күсәрҙәрендә төшөрөлгән һәм уларҙы аңлатылған дисперсия нисбәте тип бирелгән.
Ҡулланыу RLE трансформацияланған иҫәп мәғлүмәттәре, һиҙелерлек кәмеүе медиана Bacteroidetes/Бацилла нисбәте күҙәтелгән контроль һәм ППА сысҡандар (контроль: 9,66, ППА: 3,02; р-ҡиммәте = 0,0011). Был айырма юғары күплек менән бәйле булған Бактероидтар ППА сысҡандар менән сағыштырғанда контроль, айырма әһәмиәтле булмаһа ла (контроль уртаса CLR: 5.51, ППА уртаса CLR: 6.62; р-ҡиммәте = 0.054), шул уҡ ваҡытта Бактероидтар күплеге оҡшаш булған (контроль уртаса CLR7an, PLR6PA: PPA уртаса: 7.7. р-ҡиммәте = 0,18).
Эсәк микробиомының таксономик ағзаларының күплеген анализлау 1 тип һәм 77 төрҙөң ППА һәм контроль өлгөләре араһында ныҡ айырылыуын асыҡланы (2-се өҫтәмә таблица). төрҙөң күплеге ППА өлгөләрендә контроль өлгөләренә ҡарағанда һиҙелерлек юғарыраҡ булған, ә контроль өлгөләрендә ни бары 16 төрҙөң күплеге ППА өлгөләренә ҡарағанда юғарыраҡ булған (3-сө һүрәт).
3-сө һүрәт. ППА һәм контроль сысҡандар эсәк микробиомында таксондар дифференциаль күплеге. Вулкан участкаларында ППА һәм контроль өлгөләр араһында нәҫелдәр (А) йәки төрҙәр (В) күплегендә айырмалар күренә. Һоро нөктәләр таксондар күплегендә һиҙелерлек айырма булмауын күрһәтә. Төҫлө нөктәләр күплектә һиҙелерлек айырмаларҙы күрһәтә (р-ҡиммәте ≤ 0,05). Өлгө төрҙәре араһында күплектә иң ҙур айырма булған 20 өҫкө таксон ярашлы рәүештә ҡыҙыл һәм асыҡ күк төҫтәрҙә күрһәтелгән (контроль һәм ППА өлгөләре). Һары һәм ҡыҙыл нөктәләр контроль йәки ППА өлгөләрендә контроль өлгөләргә ҡарағанда кәмендә 2,7 тапҡырға күберәк булған. Ҡара нөктәләр һиҙелерлек төрлө күплек менән таксондарҙы күрһәтә, уртаса CLR айырмаһы -1 һәм 1. Р ҡиммәттәре Манн-Уитни U тесты ярҙамында иҫәпләнгән һәм Бенджамини-Хохберг процедураһы ярҙамында күп тапҡыр тикшерелгән өсөн төҙәтелгән. Ҡалын уртаса CLR айырмалары күплектә һиҙелерлек айырмаларҙы күрһәтә.
Эсәк микроб составын анализлағандан һуң, микробиомға функциональ аннотация эшләнек. Түбән сифатлы гендарҙы фильтрлағандан һуң, бөтә өлгөләр буйынса дөйөм алғанда 378 355 уникаль ген асыҡланған. Был гендар трансформацияланған күплек төп компонент анализы (ПКА) өсөн ҡулланылған, һәм һөҙөмтәләр уларҙы функциональ профилдәренә нигеҙләнеп өлгө типтарының юғары дәрәжәлә кластерлашыуын күрһәткән (4-се һүрәт).
Һүрәт 4. ПКА һөҙөмтәләре сысҡан эсәк микробиомының функциональ профилен ҡулланып. ПКА графикында өлгөләрҙең уларҙы тәүге ике төп компонент буйынса таралыуы күрһәтелгән. Төҫтәр өлгө тибын күрһәтә: ППА-ҡа дусар сысҡандар ҡыҙыл төҫтә, ә контроль сысҡандар һары төҫтә. һәм 2-се төп компоненттар ярашлы рәүештә х һәм у күсәрҙәрендә төшөрөлгән һәм уларҙы аңлатылған дисперсия нисбәте тип бирелгән.
Беҙ артабан төрлө өлгөләрҙә KEGG нокауттарының күплеген тикшерҙек. Дөйөм алғанда 3648 уникаль нокаут асыҡланған, уларҙан 196-һы контроль өлгөләрҙә һиҙелерлек күберәк, ә 106-һы ППА өлгөләрендә күберәк булған (5-се һүрәт). 145 ген контроль өлгөләрҙә һәм 61 ген ППА өлгөләрендә асыҡланған, улар һиҙелерлек айырылып торған күплек менән. Юлдар менән бәйле липидтар һәм аминошәкәр алмашыныуы һиҙелерлек күберәк байытылған ППА өлгөләре (өҫтәмә таблица 3). Азот алмашыныуы һәм көкөрт реле системалары менән бәйле юлдар контроль өлгөләрҙә һиҙелерлек байытылған (3-сө өҫтәмә таблица). Аминошәкәр/нуклеотидтар алмашыныуы менән бәйле гендар күплеге (ко:K21279) һәм инозитол фосфаты алмашыныуы (ko:K07291) ППА өлгөләрендә һиҙелерлек юғарыраҡ булған (5-се һүрәт). Контроль өлгөләре бензоат алмашыныуы менән бәйле гендар һиҙелерлек күберәк булды (ко:K22270), азот алмашыныуы (ко:K00368), һәм гликолиз/глюконеогенез (ко:K00131) ( һүрәт 5 ).
5-се һүрәт. ППА һәм контроль сысҡандар эсәк микробиомында КО-лар дифференциаль күплеге. Вулкан графигында функциональ төркөмдәрҙең (КО) күплеге айырмаһы һүрәтләнә. Һоро нөктәләр өлгө типтары араһында күплеге һиҙелерлек айырылмаған КО-ларҙы күрһәтә (р-ҡиммәте > 0,05). Төҫлө нөктәләр күплектә һиҙелерлек айырмаларҙы күрһәтә (р-ҡиммәте ≤ 0,05). КО өлгө төрҙәре араһында күплектә иң ҙур айырма менән ҡыҙыл һәм асыҡ күк төҫтә күрһәтелгән, контроль һәм ППА өлгөләренә тап килә, ярашлы рәүештә. Һары һәм ҡыҙыл нөктәләр күрһәтә KOs, улар кәмендә 2.7 тапҡырға күберәк контроль һәм ППА өлгөләрендә, ярашлы рәүештә. Ҡара нөктәләр һиҙелерлек төрлө күплек менән KOs күрһәтә, уртаса CLR айырмаһы менән -1 һәм 1. Р ҡиммәттәре Манн-Уитни U тесты ярҙамында иҫәпләнгән һәм Бенджамини-Хохберг процедураһы ярҙамында күп тапҡыр сағыштырыу өсөн көйләнгән. NaN KO-ның КЭГГ-лағы юлға ҡарамауын күрһәтә. Ҡалын уртаса CLR айырма ҡиммәттәре күплектә һиҙелерлек айырмаларҙы күрһәтә. 3-сө өҫтәмә таблицаны ҡарағыҙ.
Аннотацияланған гендар араһында 1601 гендың өлгө типтары араһында күплеге һиҙелерлек айырыла (р ≤ 0,05), һәр ген кәмендә 2,7 тапҡырға күберәк була. Был гендарҙан 4 ген контроль өлгөләрҙә күберәк, ә 1597 ген ППА өлгөләрендә күберәк булған. Сөнки ППА микробтарға ҡаршы үҙенсәлектәргә эйә, беҙ өлгө типтары араһында ППА алмашыныуы һәм етештереү гендарының күплеген тикшерҙек. 1332 ППА алмашыныуына бәйле гендар араһында 27 ген контроль өлгөләрҙә һиҙелерлек күберәк, ә ППА өлгөләрендә 12 ген күберәк булған. 223 ППА етештереү менән бәйле гендар араһында 1 ген ППА өлгөләрендә һиҙелерлек күберәк булған. 6А һүрәтендә артабан күрһәтелгән юғары күплек гендар ҡатнашҡан ППА алмашыныу, һиҙелерлек юғары күплек контроль өлгөләрендә һәм ҙур эффект күләмдәре, шул уҡ ваҡытта 6В һүрәтендә айырым гендар һиҙелерлек юғары күплек менән күҙәтелгән ППА өлгөләрендә айырып күрһәтелә.
6-сы һүрәт. Сысҡан эсәге микробиомында ППА-ға бәйле гендар дифференциаль күплеге. Вулкан участкаларында ППА алмашыныуы (А) һәм ППА етештереү (В) менән бәйле гендар күплегенең айырмаһы һүрәтләнә. Һоро нөктәләр өлгө типтары араһында күплеге һиҙелерлек айырылмаған гендарҙы күрһәтә (р-ҡиммәте > 0,05). Төҫлө нөктәләр күплектә һиҙелерлек айырмаларҙы күрһәтә (р-ҡиммәте ≤ 0,05). Күплектә иң ҙур айырма булған 20 ген ярашлы рәүештә ҡыҙыл һәм асыҡ күк төҫтә (контроль һәм ППА өлгөләре) күрһәтелгән. Һары һәм ҡыҙыл нөктәләрҙең күплеге контроль һәм ППА өлгөләрендә контроль өлгөләргә ҡарағанда кәмендә 2,7 тапҡырға күберәк булған. Ҡара нөктәләр һиҙелерлек төрлө күплек менән гендарҙы күрһәтә, уртаса CLR айырмаһы -1 һәм 1. Р ҡиммәттәре Манн-Уитни U тесты ярҙамында иҫәпләнгән һәм Бенджамини-Хохберг процедураһы ярҙамында күп тапҡыр сағыштырыу өсөн төҙәтелгән. Гендар артыҡ булмаған гендар каталогындағы вәкиллекле гендарға тура килә. Ген исемдәре KO генын белдергән KEGG символынан тора. Ҡалын уртаса CLR айырмалары һиҙелерлек төрлө күплектәрҙе күрһәтә. Һыҙыҡ (-) KEGG базаһында гендың символы булмауын күрһәтә.
ППА алмашыныуы һәм/йәки етештереү менән бәйле гендар менән таксондар контигтар таксономик үҙенсәлеген гендың контиг идентификаторы менән тап килтереп билдәләнгән. Ғаилә кимәлендә 130 нәҫелдә ППА алмашыныуына бәйле гендар, 61 нәҫелдә ППА етештереүгә бәйле гендар табылған (4-се өҫтәмә таблица). Әммә бер нәҫел дә күплек буйынса һиҙелерлек айырма күрһәтмәгән (р > 0,05).
Төрҙәр кимәлендә 144 бактерия төрөндә ППА алмашыныуы менән бәйле гендар һәм 68 бактерия төрөндә ППА етештереү менән бәйле гендар табылған (5-се өҫтәмә таблица). ППА метаболизаторҙары араһында һигеҙ бактерия өлгө типтары араһында күплектең һиҙелерлек артыуын күрһәтте, һәм барыһы ла эффектта һиҙелерлек үҙгәрештәр күрһәтте (өҫтәмә таблица 6). Бөтә асыҡланған ППА метаболизаторҙары менән һиҙелерлек айырмалар күплек ППА өлгөләрендә күберәк булған. Төрҙәр кимәлендә классификациялау өлгө типтары араһында һиҙелерлек айырылмаған нәҫел вәкилдәрен асыҡлай, шул иҫәптән бер нисә Bacteroides һәм Ruminococcus төрҙәре, шулай уҡ Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pektinolyticus һәм Alcaligenes polymorpha. ППА етештереүсе бактериялар араһында дүрт бактерия өлгө төрҙәре араһында күплектә һиҙелерлек айырма күрһәткән. Күплеге буйынса һиҙелерлек айырмалы төрҙәргә яңы бактериялар, данканиялар, эсәк бактериялары һәм руминококктар инә.
Был тикшеренеүҙең, беҙ тикшерҙе эффекты ППА экспозицияһы эсәк микробиотаһы сысҡандар. ППА бактерияларҙа төрлө яуаптар тыуҙыра ала, сөнки ул айырым төрҙәр тарафынан етештерелә, башҡа төрҙәр тарафынан аҙыҡ сығанағы булараҡ ҡулланыла йәки микробтарға ҡаршы тәьҫир итә. Шуға күрә, уның өҫтәүе аша эсәк мөхитенә диетик өҫтәмәләр төрлө эффекттар булыуы мөмкин, толерантлыҡҡа бәйле, һиҙгерлек, һәм уны туҡлыҡлы матдәләр сығанағы булараҡ файҙаланыу мөмкинлеге. Һиҙгер бактерия төрҙәрен бөтөрөү һәм ППА-ға ҡаршы тороусаныраҡ йәки уны аҙыҡ сығанағы булараҡ файҙалана алғандары менән алмаштырыу мөмкин, был эсәк микробиотаһы составында үҙгәрештәргә килтерә. Беҙҙең һөҙөмтәләр микробтар составында һиҙелерлек айырмаларҙы асыҡланы, әммә дөйөм микробтар төрлөлөгөнә йоғонто яһаманы. Иң ҙур эффекттар төрҙәр кимәлендә күҙәтелә, 70-тән ашыу таксон ППА һәм контроль өлгөләре араһында күплек буйынса һиҙелерлек айырыла (2-се өҫтәмә таблица). ППА-ҡа дусар ителгән өлгөләрҙең составын артабан баһалау микроб төрҙәренең ҡағылмаған өлгөләр менән сағыштырғанда ҙурыраҡ гетерогенлығын асыҡлай, был ППА бактериялар үҫеш үҙенсәлектәрен көсәйтергә һәм ППА-ға бай мөхиттә йәшәй алған бактериялар популяцияһын сикләргә мөмкин тип фаразлай. Шулай итеп, ППА һайлап үҙгәрештәр тыуҙыра ала, ә эсәк микробиотаһы төрлөлөгөн киң таралған боҙоу сәбәпсе түгел.
Аҙыҡ-түлек консерванттары, мәҫәлән, ППА быға тиклем күрһәтелгән, дөйөм төрлөлөккә йоғонто яһамайынса, эсәк микробиомы компоненттарының күплеген үҙгәртә (Nagpal һәм башҡалар, 2021). Бында беҙ Bacteroidetes типтары эсендәге Bacteroidetes төрҙәре араһында иң шаҡ ҡатырғыс айырмаларҙы күҙәттек (элек Bacteroidetes тип аталған), улар ППА-ға дусар булған сысҡандарҙа һиҙелерлек байытылған. Bacteroides төрҙәренең күплеге лайлалы деградацияның артыуы менән бәйле, был инфекция хәүефен арттырыуы һәм ялҡынһыныуға булышлыҡ итеүе мөмкин (Корник һәм башҡалар, 2015; Десаи һәм башҡалар, 2016; Пензол һәм башҡалар, 2019). Бер тикшеренеүҙең асыҡлауынса, яңы тыуған ир-ат сысҡандар менән дауаланған Bacteroides fragilis күрһәткән социаль тәртиптәрҙе хәтерләтә аутизм спектры боҙолоу (АСД) (Кармель һәм башҡалар, 2023), һәм башҡа тикшеренеүҙәр күрһәтеүенсә, Bacteroides төрҙәре иммун эшмәкәрлеген үҙгәртә ала һәм аутоиммун ялҡынһыныу килтерә alCyoomruz (кардиоммун- alGyopail. 2019 йыл). Ruminococcus, Prevotella һәм Parabacteroides нәҫелдәренә ҡараған төрҙәр ҙә ППА-ға дусар булған сысҡандарҙа һиҙелерлек артҡан (Коретти һәм башҡалар, 2018). Ҡайһы бер Ruminococcus төрҙәре менән бәйле ауырыуҙар, мәҫәлән, Крон ауырыуы аша етештереү провоспалительный цитокиндар (Хенке һәм башҡалар, 2019), шул уҡ ваҡытта Prevotella төрҙәре, мәҫәлән, Prevotella humani матдәләр алмашыныуы ауырыуҙары менән бәйле, мәҫәлән, гипертония һәм инсулин һиҙгерлеге.2 al.1. 2017 йыл). Ниһайәт, беҙ асыҡланыҡ, нисбәте Bacteroidetes (элек Firmicutes тип аталған) һәм Bacteroidetes һиҙелерлек түбән булған PPA-экспозиция сысҡандар ҡарағанда контроль сысҡандар арҡаһында юғары дөйөм күплек Bacteroidetes төрҙәре. Был нисбәт быға тиклем эсәк гомеостазы мөһим күрһәткесе булып күрһәтелгән, һәм был нисбәттә боҙолоуҙар төрлө сирҙәр хәлдәре менән бәйле булған (Турпин һәм башҡалар, 2016; Такезава һәм башҡалар, 2021; Ан һәм башҡалар, 2023), шул иҫәптән ялҡынһыныу эсәк ауырыуҙары (Stov ,2.0). Йыйынтыҡта ҡарағанда, Bacteroidetes тибы төрҙәре диетик ППА-ның күтәрелеүенә иң көслө йоғонто яһай кеүек. Был ППА-ға юғары толерантлыҡ йәки ППА-ны энергия сығанағы булараҡ файҙаланыу мөмкинлеге менән бәйле булыуы мөмкин, был кәмендә бер төр өсөн дөрөҫ булыуы күрһәтелгән, Hoylesella enocea (Хитч һәм башҡалар, 2022). Йәки әсәнең ППА-ға эләгеүе сысҡан тоҡомоноң эсәктәрен Bacteroidetes колонизацияһына һиҙгерерәк итеү юлы менән сабый үҫешен көсәйтергә мөмкин; әммә беҙҙең тикшеренеүҙең дизайны бындай баһа бирергә мөмкинлек бирмәне.
Метагеномный йөкмәткеһен баһалау асыҡланды әһәмиәтле айырмалар гендар күплеге менән бәйле ППА алмашыныу һәм етештереү, ППА-сысҡандар менән күрһәтеү юғары күплек гендар өсөн яуаплы ППА етештереү, шул уҡ ваҡытта гендар булмаған ППА-сысҡандар күрһәткән юғары күплек гендар өсөн яуаплы PAA metabolism (Fig6). Был һөҙөмтәләр ППА-ның микроб составына йоғонтоһо уны ҡулланыу менән генә бәйле булмауы ихтимал тип фаразлай, юғиһә ППА алмашыныуы менән бәйле гендар күплеге ППА-ға дусар булған сысҡандар эсәк микробиомында юғарыраҡ күплек күрһәтергә тейеш ине. Бер аңлатма шунда: ППА бактериялар күплеген тәү сиратта микробтарға ҡаршы тәьҫире аша түгел, ә бактериялар тарафынан туҡлыҡлы матдә булараҡ ҡулланыу аша медиациялай. Алдағы тикшеренеүҙәр күрһәтеүенсә, ППА үҫешен тотҡарлай Salmonella Typhimurium дозаға бәйле рәүештә (Якобсон һәм башҡалар, 2018). Юғары концентрациялы ППА ҡағылыуы бактериялар өсөн һайлау мөмкин, улар уның микробтарға ҡаршы үҙенсәлектәренә тотороҡло һәм мотлаҡ рәүештә уны алмаштырыу йәки етештереү мөмкинлеге булмауы мөмкин. Мәҫәлән, бер нисә Parabacteroides төрө ППА өлгөләрендә һиҙелерлек юғары күплек күрһәткән, әммә ППА алмашыныуы йәки етештереү менән бәйле гендар асыҡланмаған (өҫтәмә таблицалар 2, 4 һәм 5). Бынан тыш, ППА етештереү ферментация өҫтәмә продукт булараҡ, төрлө бактериялар араһында киң таралған (Гонсалес-Гарсия һәм башҡалар, 2017). Юғары бактериаль төрлөлөгө контроль өлгөләрендә ППА алмашыныуы менән бәйле гендар күплегенең сәбәбе булыуы мөмкин (Аверина һәм башҡалар, 2020). Бынан тыш, 1332 гендың ни бары 27-һе (2,14%) тик ППА алмашыныуы менән бәйле гендар тип күҙаллана. ППА алмашыныуы менән бәйле күп гендар шулай уҡ башҡа алмашыныу юлдарында ҡатнаша. Был артабан күрһәтә, гендар күплеге ҡатнашҡан ППА алмашыныуы контроль өлгөләрендә юғары булған; был гендар юлдарҙа эшләй ала, улар һөҙөмтәлә ППА утилләштереү йәки өҫтәмә продукт булараҡ барлыҡҡа килтермәй. Был осраҡта ППА быуын менән бәйле бер генә ген өлгө төрҙәре араһында күплектә һиҙелерлек айырмалар күрһәткән. ППА алмашыныуы менән бәйле гендарҙан айырмалы рәүештә, ППА етештереү өсөн маркер гендар һайланған, сөнки улар ППА етештереү өсөн бактериаль юлда туранан-тура ҡатнаша. ППА-ға дусар булған сысҡандарҙа бөтә төрҙәрҙә лә ППА етештереү һәләте һәм күплеге һиҙелерлек артҡан. Был фаразды хуплай, тип PPAs һайлайсаҡ PPA етештереүселәр һәм, тимәк, күҙаллау, тип PPA етештереү ҡәҙере артасаҡ. Әммә гендар күплеге гендар экспрессияһы менән мотлаҡ рәүештә бәйле түгел; шулай итеп, гендар күплеге менән бәйле ППА алмашыныуы контроль өлгөләрендә юғары булһа ла, экспрессия тиҙлеге төрлө булыуы мөмкин (Ши һәм башҡалар, 2014). ППА етештереүсе гендар таралыуы һәм ППА етештереү араһындағы бәйләнеште раҫлау өсөн ППА етештереүҙә ҡатнашҡан гендар экспрессияһын өйрәнеү кәрәк.
ППА һәм контроль метагеномдарының функциональ аннотацияһы ҡайһы бер айырмаларҙы асыҡлай. ПКА анализ ген содержаниеһы асыҡланды дискрет кластерҙар араһында ППА һәм контроль өлгөләре (һүрәт 5). Өлгө эсендә кластерлаштырыу контроль гендар составы төрлөрәк булыуын асыҡланы, ә ППА өлгөләре бергә кластерлаштырылған. Гендар составы буйынса кластерлаштырыу төрҙәр составы буйынса кластерлаштырыу менән сағыштырырлыҡ булған. Шулай итеп, юлдар күплегенең айырмаһы улар эсендәге айырым төрҙәр һәм штаммдар күплегенең үҙгәргәненә тап килә. ППА өлгөләрендә, һиҙелерлек юғары күплек менән ике юл аминошәкәр/нуклеотид шәкәр алмашыныуы менән бәйле булды (ко:K21279) һәм күп липидтар алмашыныуы юлдары (ко:K00647, ко:K03801; өҫтәмә таблица 3). ko:K21279 менән бәйле гендар Bacteroides нәҫеле менән бәйле булыуы билдәле, был нәҫелдәрҙең береһе, ППА өлгөләрендә төрҙәре һиҙелерлек күберәк. Был фермент иммун яуаптан ҡаса ала, капсуляр полисахаридтарҙы экспрессиялай (Ванг һәм башҡалар, 2008). Был PPA-ҡа дусар булған сысҡандарҙа күҙәтелгән Bacteroidetes артыуын иҫәпкә алырға мөмкин. Был ППА микробиомында күҙәтелгән май кислоталары синтезының артыуын тулыландыра. Бактериялар FASIIko:K00647 (fabB) юлды файҙаланып, май кислоталары етештереү өсөн, улар хужа матдәләр алмашыныуы юлдарына йоғонто яһай ала (Яо һәм Рок, 2015; Джонсон һәм башҡалар, 2020), ә липидтар алмашыныуында үҙгәрештәр нейроүҫештә роль уйнай ала (Ю20 һәм башҡалар, 20). Тағы бер юл күрһәтеүсе күплекте арттырыу ППА өлгөләре стероид гормон биосинтезы булды (ко:K12343). Үҫешкән дәлилдәр бар, тип, эсәк микробиотаһы гормон кимәленә йоғонто яһау мөмкинлеге һәм гормондар йоғонто яһау мөмкинлеге араһында кире бәйләнеш бар, шундай, стероидтар кимәленең күтәрелеүе һаулыҡҡа эҙемтәләргә килтерергә мөмкин (Тетел һәм башҡалар, 2018).
Был тикшеренеүҙең сикләүҙәре һәм уйланыуҙары юҡ түгел. Мөһим айырма шунда: беҙ хайуандарға физиологик баһалау үткәрмәнек. Шуға күрә микробиомдағы үҙгәрештәрҙең ниндәйҙер сир менән бәйле булыуы тураһында туранан-тура һығымта яһап булмай. Тағы бер нәмәне иҫәпкә алырға кәрәк: был тикшеренеүҙең сысҡандарын әсәләре менән бер үк рацион менән туҡландырғандар. Киләсәктә тикшеренеүҙең билдәләүе мөмкин, тип күсеү PPA-бай диета PPA-бушлай диета яҡшыртыу өсөн уның йоғонтоһо микробиом. Беҙҙең тикшеренеүҙең бер сикләүе, башҡа күптәр кеүек үк, өлгөләрҙең сикләнгән күләме. Дөрөҫ һығымталар яһарға мөмкин булһа ла, ҙурыраҡ өлгө күләме һөҙөмтәләрҙе анализлағанда ҙурыраҡ статистик көс бирер ине. Беҙ шулай уҡ эсәк микробиомындағы үҙгәрештәр һәм теләһә ниндәй ауырыу араһындағы бәйләнеш тураһында һығымталар яһауҙа һаҡбыҙ (Яп һәм башҡалар, 2021). Йәш, енес һәм рацион кеүек бутау факторҙары микроорганизмдар составына һиҙелерлек йоғонто яһай ала. Был факторҙар эсәк микробиомының ҡатмарлы ауырыуҙар менән бәйләнешенә бәйле әҙәбиәттә күҙәтелгән тура килмәүсәнлектәрҙе аңлатырға мөмкин (Джонсон һәм башҡалар, 2019; Лагод һәм Насер, 2023). Мәҫәлән, Bacteroidetes ырыуы ағзаларының АСД менән ауырыған хайуандарҙа һәм кешеләрҙә йә артыуы, йә кәмеүе күрһәтелгән (Анджелис һәм башҡалар, 2013; Кушак һәм башҡалар, 2017). Шулай уҡ, ялҡынһыныу эсәк ауырыуҙары менән ауырығандарҙа эсәк составын тикшергәндә бер үк таксондарҙа артыу ҙа, кәмеү ҙә асыҡланған (Уолтерс һәм башҡалар, 2014; Форбс һәм башҡалар, 2018; Упадхяй һәм башҡалар, 2023). Ғаилә йүнәлешенең йоғонтоһон сикләү өсөн, беҙ енестәрҙең тигеҙ күрһәтелеүен тәьмин итергә тырыштыҡ, айырмалар, ихтимал, диета менән бәйле булды. Функциональ аннотацияның бер проблемаһы — артыҡ ген эҙмә-эҙлеклелеген бөтөрөү. Беҙҙең гендарҙы кластерлаштырыу ысулы 95% эҙмә-эҙлеклелек оҡшашлығын һәм 85% оҙонлоҡ оҡшашлығын, шулай уҡ ялған кластерлаштырыуҙы бөтөрөү өсөн 90% тура килтереп ҡаплауҙы талап итә. Әммә ҡайһы бер осраҡтарҙа беҙ бер үк аннотациялар менән КОГ-тарҙы күҙәттек (мәҫәлән, МУТ) (6-сы һүрәт). Был ортологтар айырым, аныҡ нәҫелдәр менән бәйлеме, йәки был гендарҙы кластерлаштырыу алымының сикләүеме икәнлеген асыҡлау өсөн артабанғы тикшеренеүҙәр кәрәк. Функциональ аннотацияның тағы бер сикләүе — потенциаль дөрөҫ булмаған классификациялау; бактерия гены mmdA — пропионат синтезында ҡатнашҡан билдәле фермент, әммә KEGG уны пропионат алмашыныу юлы менән бәйләмәй. Ә scpB һәм mmcD ортологтары үҙ-ара бәйле. Тәғәйенләнгән нокауттарһыҙ гендар күп булыуы гендар күплеген баһалағанда ППА-ға бәйле гендарҙы асыҡлай алмауға килтерергә мөмкин. Киләсәктә тикшеренеүҙең метатранскриптом анализы файҙа килтерәсәк, ул эсәк микробиотаһының функциональ үҙенсәлектәрен тәрән аңлау мөмкинлеген бирә һәм гендар экспрессияһын потенциаль түбәнге эффекттар менән бәйләй ала. Ҡайһы бер нейроүҫеш боҙолоуҙары йәки эсәктәрҙең ялҡынһыныу ауырыуҙары менән бәйле тикшеренеүҙәр өсөн микробиом составындағы үҙгәрештәрҙе был боҙолоуҙар менән бәйләү өсөн хайуандарҙы физиологик һәм тәртип баһалау кәрәк. Өҫтәмә тикшеренеүҙең эсәк микробиомын микробһыҙ сысҡандарға күсереп ултыртыуы ла микробиомдың сирҙең драйверы йәки үҙенсәлеге булыуын асыҡлау өсөн файҙалы булыр ине.
Йәмғеһе, беҙ күрһәткәнсә, диета ППА эсәк микробиотаһы составын үҙгәртеү факторы булып сығыш яһай. ППА-был FDA-раҫланған консервант киң осрай төрлө аҙыҡ-түлек, оҙайлы ваҡыт өҫтөндә, ғәҙәти эсәк флораһы боҙолоуына килтерергә мөмкин. Беҙ бер нисә бактерияның күплегендә үҙгәрештәр таптыҡ, был ППА эсәк микробиотаһы составына йоғонто яһай ала тип фаразлай. Микробиота үҙгәрештәре ҡайһы бер матдәләр алмашыныу юлдарының кимәле үҙгәрештәренә килтерергә мөмкин, был хужа һаулығы өсөн мөһим булған физиологик үҙгәрештәргә килтерергә мөмкин. Артабан тикшеренеүҙең диетик ППА-ның микроб составына йоғонтоһо дисбиозға йәки башҡа ауырыуҙарға килтерергә мөмкинлеген асыҡлау өсөн кәрәк. Был тикшеренеүҙең нигеҙен киләсәктә нисек PPA эффекты эсәк составы кеше һаулығына йоғонто яһай ала.
Был тикшеренеүҙең мәғлүмәттәре йыйылмаһы онлайн-һаҡлағыстарҙа бар. Һаҡлағыс исеме һәм ҡушылыу номеры: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Был хайуандарҙы өйрәнеү Үҙәк Флорида университеты институциональ хайуандарҙы ҡарау һәм ҡулланыу комитеты (UCF-IACUC) тарафынан раҫланды (хайуандарҙы ҡулланыу рөхсәт номеры: PROTO202000002). Был тикшеренеүҙең урындағы закондарға, норматив хоҡуҡи акттарға һәм институциональ талаптарға ярашлы.
NG: Концептуализация, Мәғлүмәттәр курацияһы, Формаль анализ, Тикшереү, Методика, Программа тәьминәте, Визуализация, Яҙыу (оригиналь проект), Яҙыу (тикшерергә & мөхәррирләү). LA: Концептуализация, Мәғлүмәттәр курацияһы, Методика, Ресурстар, Яҙыу (тикшерергә & мөхәррирләү). SH: Формаль анализ, Программа тәьминәте, Яҙыу (тикшерергә & мөхәррирләү). С.А.: Тикшереү, Яҙыу (рецензия & мөхәррирләү). Баш судья: Тикшереү, Яҙыу (тикшерергә & мөхәррирләү). SN: Концептуализация, Проект идаралығы, Ресурстар, Күҙәтеү, Яҙыу (тикшерергә & мөхәррирләү). Т.А.: Концептуализация, Проект менән идара итеү, Күҙәтеү, Яҙыу (тикшерергә & мөхәррирләү).
Авторҙар был мәҡәләне тикшерергә, авторлыҡ итергә һәм/йәки баҫтырырға финанс ярҙамы алмауҙары тураһында иғлан итте.
Авторҙар тикшеренеүҙең ниндәй ҙә булһа коммерция йәки финанс мөнәсәбәттәре булмағанда үткәрелгәнен иғлан итә, уларҙы потенциаль мәнфәғәттәр конфликты тип аңларға мөмкин. ҡулланылмай.
Был мәҡәләлә әйтелгән бөтә фекерҙәр ҙә авторҙарҙыҡы ғына һәм уларҙы учреждениелар, нәшриәттәр, мөхәррирҙәр йәки рецензенттар фекерен мотлаҡ сағылдырмай. Был мәҡәләлә баһаланған ниндәй ҙә булһа продукция, йәки уларҙы етештереүселәр тарафынан ниндәй ҙә булһа дәғүәләр, нәшриәт тарафынан гарантияланмай йәки раҫланмай.
Был мәҡәлә өсөн өҫтәмә материалды интернетта табырға мөмкин:
Абделли Л.С., Самсам А., Насер С.А. (2019). Пропион кислотаһы аутизм спектры боҙолоуҙарында ПТЭН/АКТ юлын көйләү юлы менән глиоз һәм нейроялҡынһыныуҙы индуцирлай. Ғилми отчеттар 9, 8824—8824. 10.1038/с41598-019-45348-з
1982 йылда Айтчисон Дж. Композицион мәғлүмәттәрҙе статистик анализлау. JR Стат Соц Сер Б Методол. 44, 139—160. 10.1111/j.2517-6161.1982.тб01195.х
Ань Дж, Квон Х, Ким Ю. Дж. (2023). Фирмикуттар/Бактероидтар нисбәте күкрәк яман шеше өсөн хәүеф факторы булараҡ. 10.3390/jcm12062216
Андерс С., Хубер В. (2010). Эҙмә-эҙлеклелек һаны мәғлүмәттәрен дифференциаль экспрессив анализлау. Нат Прев. 1–1, 1–10. 10.1038/нпре.2010.4282.1
Анджелис, М.Д., Пикколо, М., Ваннини, Л., Сирагуза, С., Джакомо, А.Д., Серразанетти, Д.И., һ.б. (2013). Аутизм һәм первазив үҫеш боҙолоуҙары менән ауырыған балаларҙа фекал микробиота һәм метаболом башҡаса күрһәтелмәгән. ПлоС Оне 8, е76993. 10.1371/журнал.поне.0076993
Аверина О.В., Ковтун А.С., Полякова С.И., Савилова А.М., Ребриков Д.В., Даниленко В.Н. (2020). Аутизм спектры боҙолоуҙары менән ауырыған бәләкәй балаларҙа эсәк микробиотаһының бактериаль нейрометаболизм үҙенсәлектәре. 69, 558-571. Медицина микробиологияһы журналы. 10.1099/джмм.0.001178
Бакеро Ф., Номбела К. (2012). Микробиом кеше ағзаһы булараҡ. Клиник микробиология һәм инфекция 18, 2–4. 1469-0691.2012.03916.х
Баур Т., Дюрре П. (2023). Пропион кислотаһы етештереүсе бактериялар физиологияһы буйынса яңы төшөнсәләр: Анаэротигнум пропионикум һәм Анаэротигнум неопропионикум (элекке Клостридий пропионикум һәм Клостридий неопропионикум). 10.3390/микроорганизмдар11030685
Базер Ф.В., Спенсер Т.Э., Ву Г., Кадд Т.А., Мейнингер С.Дж. (2004). Әсәнең туҡланыуы һәм сабый үҫеше. J Нутр. 134, 2169—2172. 10.1093/йн/134.9.2169
1995 йылда Бенджамини Ю. һәм Хохберг Дж. Ялған ыңғай ставканы контролдә тотоу: күп тапҡыр тикшерергә практик һәм һөҙөмтәле алым. JR Стат Соц Сер Б Методол. 57, 289—300. 10.1111/j.2517-6161.1995.тб02031.х