Пропион кислоти (ППА), кӑмпана хирӗҫ кӗрешекен агент тата апат-ҫимӗҫри анлӑ сарӑлнӑ хушӑм, шӑшисен вар-хырӑм дисфункцийӗпе пӗрле йӗркесӗр нейроаталану кӑларса тӑратнине кӑтартнӑ, ҫакӑ вара пыршӑлӑх дисбиозӗпе пулма пултарать. Диетӑри ППА витӗмӗпе пыршӑлӑх микробиоти дисбиозӗ хушшинчи ҫыхӑнӑва сӗннӗ, анчах ӑна тӳрремӗнех тӗпчемен. Кунта эпир пыршӑлӑх микробиоти составӗнчи ППА-па ҫыхӑннӑ улшӑнусене тӗпчерӗмӗр, вӗсем дисбиоз патне илсе пыма пултараҫҫӗ. Имҫамланман апатпа (n=9) тата ППА-па пуянлатнӑ апатпа (n=13) тӑрантарнӑ шӑшисен пыршӑлӑх микробиомӗсене микробсен составӗпе бактерисен ылмашӑну ҫулӗсен уйрӑмлӑхӗсене хаклама инҫетри метагеномлӑ секвенированипе усӑ курса секвенированиленӗ. Диетӑри ППА пысӑк таксонсен йышӗ ӳснипе ҫыхӑннӑ, вӗсен шутӗнче темиҫе Bacteroides, Prevotella тата Ruminococcus тӗсӗсем, вӗсен членӗсем унччен те ППА туса кӑларассине хутшӑннӑ. ППА-па ҫыхӑннӑ шӑшисен микробиомӗсенче те липидсен ылмашӑнӑвӗпе тата стероид гормонӗсен биосинтезӗпе ҫыхӑннӑ ҫулсем ытларах пулнӑ. Пирӗн результатсем ҫакна кӑтартаҫҫӗ: ППА пыршӑлӑх микробиотине тата унпа ҫыхӑннӑ ылмашӑну ҫулӗсене улӑштарма пултарать. Ҫак улшӑнусем ҫакна палӑртаҫҫӗ: ҫиме хӑрушсӑр тесе шутланакан консервантсем пыршӑлӑх микробиотин составне, ҫавна май этем сывлӑхне те витӗм кӳме пултараҫҫӗ. Вӗсенчен анализ тӑвакан классификаци шайне кура P, G е S суйласа илеҫҫӗ. Суя лайӑх классификацисен витӗмне чакарас тесе 1e-4 (1/10,000 вулав) чи пӗчӗк относительнӑй йышлӑх чиккине йышӑннӑ. Статистика анализӗ умӗн Брэкен пӗлтернӗ относительнӑй йышлӑхсене (fraction_total_reads) центрланӑ лог-коэффициент (CLR) трансформацийӗпе усӑ курса трансформациленӗ (Aitchison, 1982). Даннӑйсене улӑштарма CLR меслетне суйласа илнӗ, мӗншӗн тесен вӑл масштаб енчен улшӑнман тата сайра мар даннӑйсен пуххисемшӗн ҫителӗклӗ (Gloor et al., 2017). CLR трансформацийӗ ҫутҫанталӑк логарифмӗпе усӑ курать. Брэкен пӗлтернӗ шутлав даннӑйӗсене относительнӑй лог-выражениепе (RLE) усӑ курса нормализациленӗ (Anders and Huber, 2010). Сӑнӳкерчӗксене matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 тата йӗркеллӗ логарифмсен комбинацийӗпе усӑ курса тунӑ (Gloor et al., 2017). 0,12,2 тата стантанотацисем v. 0,5,0 (Хантер, 2007; Васком, 2021; Шарлье тата ыттисем, 2022). Кашни пробӑшӑн нормализациленӗ бактери шучӗпе усӑ курса Bacillus/Bacteroidetes шайлашӑвне шутласа кӑларнӑ. Таблицӑсенче кӑтартнӑ хаксене 4 вуннӑмӗш пай таран ҫавралатнӑ. Симпсон тӗрлӗлӗх индексне KrakenTools v. 1.2 пакетра панӑ alpha_diversity.py скриптпа усӑ курса шутласа кӑларнӑ (Lu et al., 2022). Скриптра Брэкен отчечӗ пур, -an параметр валли Симпсон индексӗ «Si» пур. Ытлӑх енӗпе пысӑк уйрӑмлӑхсене вӑтам CLR уйрӑмлӑхӗсем ≥ 1 е ≤ -1 тесе палӑртнӑ. Вӑтам CLR уйрӑмлӑхӗ ±1 пулсан, тӗслӗх тӗсӗн йышӗ 2,7 хут ӳснине пӗлтерет. (+/-) паллӑ PPA тӗслӗхӗнче тата контроль тӗслӗхӗнче таксон ытларах пулнине кӑтартать. Пӗлтерӗшлӗхне Манн-Уитни U тестӗпе усӑ курса палӑртнӑ (Virtanen et al., 2020). Statsmodels v. 0.14 (Бенджамини тата Хохберг, 1995; Сиболд тата Перктольд, 2010) усӑ курнӑ, нумай хутчен тӗрӗсленӗ чухне тӳрлетме Бенджамини-Хохберг процедурипе усӑ курнӑ. Статистика пӗлтерӗшне палӑртма порог вырӑнне тӳрлетнӗ p-value ≤ 0,05 усӑ курнӑ.
Этем микробиомне час-часах «ӳт-пӗвӗн юлашки органӗ» теҫҫӗ, вӑл этем сывлӑхӗшӗн пысӑк вырӑн йышӑнать (Baquero and Nombela, 2012). Уйрӑмах пыршӑлӑх микробиомӗ хӑйӗн пӗтӗм тытӑмри витӗмӗпе тата нумай кирлӗ функцисенче роль вылянипе паллӑ. Комменсаллӑ бактерисем пыршӑлӑхра нумай, вӗсем нумай экологи нишисене йышӑнаҫҫӗ, апат-ҫимӗҫпе усӑ кураҫҫӗ тата пулма пултаракан патогенсемпе тупӑшаҫҫӗ (Jandhyala et al., 2015). Пыршӑлӑх микробиотин тӗрлӗ бактери компоненчӗсем витаминсем пек кирлӗ апат-ҫимӗҫ туса кӑларма тата апат ирӗлме пулӑшаҫҫӗ (Rowland et al., 2018). Бактерисен метаболичӗсем ткань аталанӑвне витӗм кӳнине тата ылмашӑну тата иммун ҫулӗсене вӑйлатнине те кӑтартнӑ (Heijtz et al., 2011; Yu et al., 2022). Этем пыршӑлӑхӗн микробиомӗн составӗ питӗ тӗрлӗ енлӗ, вӑл генетика тата тавралӑх факторӗсенчен килет, сӑмахран, апатлану, арлӑх, эмелсем тата сывлӑх шайӗ (Kumbhare et al., 2019).
Амӑшӗн апатланӑвӗ — ҫуратмалли тата ҫӗнӗ ҫуралнӑ ача аталанӑвӗн питӗ кирлӗ пайӗ тата аталанӑва витӗм кӳме пултаракан хутӑшсен ҫӑлкуҫӗ (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). Ҫавӑн пек интереслӗ хутӑшсенчен пӗри — пропион кислоти (ППА), вӑл бактери ферментацийӗнчен илекен кӗске сӑнчӑрлӑ ҫу кислоти ҫумпродукчӗ тата апат-ҫимӗҫ хушмалли япала (den Besten et al., 2013). ППА антибактериаллӑ тата антифунгальнӑй енӗсем пур, ҫавӑнпа та ӑна апат-ҫимӗҫ консервантӗ пек тата промышленноҫра кӑмпа тата бактери ӳсӗмне чарма усӑ кураҫҫӗ (Wemmenhove et al., 2016). ППА тӗрлӗ тканьсенче тӗрлӗ витӗм кӳрет. Пӗверте ППА макрофагсенчи цитокинсен экспрессине витӗм кӳрсе шыҫӑна хирӗҫле витӗм кӳрет (Kawasoe et al., 2022). Ҫак регуляторлӑ эффекта ытти иммунлӑ клеткӑсенче те асӑрханӑ, ҫакӑ шыҫӑ шайне чакарма май панӑ (Haase et al., 2021). Анчах та пуҫ миминче пачах урӑхла витӗм кӳнине асӑрханӑ. Унчченхи тӗпчевсем кӑтартнӑ тӑрӑх, ППА витӗмӗ шӑшисен аутизм евӗрлӗ тыткаларӑшне аталантарать (El-Ansary et al., 2012). Ытти тӗпчевсем кӑтартнӑ тӑрӑх, ППА глиоз пуҫарма тата пуҫ миминчи провоспалительнӑй ҫулсене активизацилеме пултарать (Abdelli et al., 2019). ППА вӑйсӑр кислота пулнӑран вӑл пыршӑлӑх эпителийӗ витӗр юн тымарӗсене сарӑлма пултарать, ҫапла вара юн-пуҫ мимин барьерӗ тата плацента хушшинчи чикӗлекен барьерсем урлӑ каҫать (Stinson et al., 2019), ҫакӑ ППА бактерисем туса кӑларакан регуляторлӑ метаболит пулнине палӑртать. Хальхи вӑхӑтра ППА-н аутизм чирӗн хӑрушлӑх факторӗ пулма пултаракан рольне тӗпчеҫҫӗ пулин те, унӑн аутизмпа чирлекен ҫынсем ҫине мӗнле витӗм кӳни нейронсен дифференциацине аталантарнинчен те ытларах пулма пултарать.
Нейроаталанӑвӗн пӑсӑлӑвӗсемпе чирлекенсен вар-хырӑм чирӗсем, сӑмахран, вар-хырӑм ыратни тата вар-хырӑм ыратни, час-часах тӗл пулаҫҫӗ (Cao et al., 2021). Унчченхи тӗпчевсем кӑтартнӑ тӑрӑх, аутизм спектрӗн чирӗсемпе (АСП) чирлекенсен микробиомӗ сывӑ ҫынсеннинчен уйрӑлса тӑрать, ҫакӑ вара пыршӑлӑх микробиоти дисбиозӗ пуррине пӗлтерет (Finegold et al., 2010). Ҫавӑн пекех пыршӑлӑх шыҫӑ чирӗсемпе, ытлашши самӑрлӑхпа, Альцгеймер чирӗпе тата ытти чирпе чирлекенсен микробиом характеристикисем те сывӑ ҫынсеннинчен уйрӑлса тӑраҫҫӗ (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). Анчах та паянхи кун тӗлне пыршӑлӑх микробиомӗпе неврологи чирӗсем е симптомсем хушшинче нимӗнле сӑлтав ҫыхӑнӑвӗ те ҫук (Yap et al., 2021), анчах та ҫак чирсенчен хӑшӗ-пӗринче темиҫе бактери тӗсӗ роль вылять тесе шутлаҫҫӗ. Сӑмахран, Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio тата ытти йӑхсем аутизмпа чирлекенсен микробиотинче ытларах тӗл пулаҫҫӗ (Томова тата ыттисем, 2015; Голубева тата ыттисем, 2017; Кристиано тата ыттисем, 2018; Зурита тата ыттисем, 2020). Палӑртмалла, ҫак йӑхсенчен хӑшӗ-пӗрин член тӗсӗсем ППА туса кӑларассипе ҫыхӑннӑ генсем пурри паллӑ (Reichardt et al., 2014; Yun and Lee, 2016; Zhang et al., 2019; Baur and Dürre, 2023). ППА антимикроблӑ енӗсене шута илсен, унӑн йышне ӳстерни ППА туса кӑларакан бактерисен ӳсӗмӗшӗн усӑллӑ пулма пултарать (Jacobson et al., 2018). Ҫапла вара, ПФА-па пуян тавралӑх пыршӑлӑх микробиоти улшӑнӑвӗсем патне илсе пыма пултарать, ҫав шутра вар-хырӑм патогенӗсем те, вӗсем вар-хырӑм симптомӗсем патне илсе пыракан потенциаллӑ факторсем пулма пултараҫҫӗ.
Микробиом тӗпчевӗн тӗп ыйтӑвӗ — микробсен составӗнчи уйрӑмлӑхсем ҫак чирсен сӑлтавӗ е палли пулса тӑраҫҫӗ-и? Диета, пыршӑлӑх микробиомӗ тата неврологи чирӗсем хушшинчи кӑткӑс ҫыхӑнӑва уҫӑмлатас енӗпе тунӑ пӗрремӗш утӑм — диета микробсен составӗ ҫине мӗнле витӗм кӳнине хакласси. Ҫак тӗллевпе эпир нумайччен вуланӑ метагеномлӑ секвенированипе усӑ курса, ППА-па пуян е ППА-па сахал апатлантарнӑ шӑшисен ҫурисен пыршӑлӑх микробиомӗсене танлаштартӑмӑр. Ачасене амӑшӗсем пекех апатлантарнӑ. Эпир ҫапла шутларӑмӑр: ППА-па пуян диета пыршӑлӑхри микробсен составне тата микробсен функциллӗ ҫулӗсене, уйрӑмах ППА ылмашӑнӑвӗпе тата/е ППА туса кӑларассипе ҫыхӑннӑскерсене, улӑштарма пултарать.
Ку тӗпчевре FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J трансгенлӑ шӑшисемпе (Jackson Laboratories) усӑ курнӑ, вӗсем глиа-спецификлӑ GFAP промоторӗн контролӗ айӗнче симӗс флуоресцентлӑ белок (GFP) ытлашши экспрессилеҫҫӗ, ҫакна Тӗп Флорида университечӗн чӗрчунсене пӑхас тата усӑ курас енӗпе ӗҫлекен институциллӗ комитечӗн (UCIA-CU) ирӗк паракан шучӗ (UCA) ПРОТО202000002). Кӑкӑртан уйӑрнӑ хыҫҫӑн шӑшисене уйрӑммӑн читлӗхсенче вырнаҫтарнӑ, кашни читлӗхре кашни арҫынпа 1–5 шӑши пулнӑ. Шӑшисене е тасатнӑ контроль диетипе (модификациленӗ уҫӑ стандартлӑ диета, 16 ккал% ҫу) е натрий пропионатӗпе хушнӑ диетӑпа (модификациленӗ уҫӑ стандартлӑ диета, 16 ккал% ҫу, 5000 ppm натрий пропионатӗ) ҫитернӗ. Натри пропионатӗн виҫи 5000 мг ПФА/кг пӗтӗмӗшле апат виҫипе танлашнӑ. Ку вӑл — апат-ҫимӗҫе упрамалли япала вырӑнне усӑ курма ирӗк панӑ ППА-н чи пысӑк концентрацийӗ. Ҫак тӗпчеве хатӗрленме ашшӗ-амӑшӗн шӑшисене мӑшӑрланиччен 4 эрне хушши икӗ диетӑпа та тӑрантарнӑ, ҫавӑн пекех вӗсем ҫав диетӑпа та тӑрантарнӑ. Ҫуралнӑ шӑшисене [22 шӑши, 9 контроль (6 арҫын, 3 ама) тата 13 ППА (4 арҫын, 9 ама)] кӑкӑртан уйӑрнӑ, унтан 5 уйӑх хушши пӗвесем пекех диетӑпа пурӑннӑ. Ҫуралнӑ шӑшисене 5 уйӑхра вӗлернӗ, вӗсен пыршӑлӑхӗнчи шӑксене пуҫтарнӑ та малтан 1,5 мл микроцентрифуга пробиркисенче -20°C температурӑра упранӑ, унтан хуҫа ДНК-не пӗтериччен тата микробсен нуклеин кислотисене кӑлариччен -80°C морозильнике куҫарнӑ.
Хуҫа ДНК-не улӑштарнӑ протоколпа кӑларса пӑрахнӑ (Charalampous et al., 2019). Кӗскен каласан, фекали содержанине 500 мкл InhibitEX (Qiagen, Cat#/ID: 19593) ҫине куҫарнӑ та шӑнтса упранӑ. Пӗр экстракцире 1-2 фекаллӑ пеллетран ытла мар ӗҫлемелле. Унтан фекал содержанине трубка ӑшӗнчи пластик пестикпа усӑ курса механически гомогенизациленӗ те шӗвек туса хунӑ. Пробӑсене 10 000 RCF температурӑра 5 минут хушши е пробӑсем грануляцилениччен центрифугӑламалла, унтан супернатант аспирацилемелле те гранулӑна 250 мкл 1× PBS шывра тепӗр хут суспендированилемелле. Пробӑна 250 мкл 4,4% сапонин ирӗлчӗкне (TCI, продукт номерӗ S0019) эукариот клеткисен мембранисене ҫемҫетме ҫӑвакан япала пек хушмалла. Пробӑсене тикӗс пуличченех ҫемҫен пӑтратнӑ та пӳлӗм температуринче 10 мин инкубациленӗ. Унтан эукариот клеткисене пӑсма пробӑна 350 мкл нуклеазӑсӑр шыв хушнӑ, 30 ҫеккунт хушши инкубациленӗ, унтан 12 мкл 5 М NaCl хушнӑ. Унтан пробӑсене 6000 RCF температурӑра 5 мин центрифугӑланӑ. Ҫӳлти шыва аспирацилемелле те 100 мкл 1X PBS шывра ҫӗнӗрен ҫаклатмалла. Хуҫа ДНК-не кӑларма 100 мкл HL-SAN буфер (12,8568 г NaCl, 4 мл 1М MgCl2, 36 мл нуклеазӑсӑр шыв) тата 10 мкл HL-SAN фермент (ArticZymes P/N 70910-202) хушмалла. Пробӑсене пипеткӑпа лайӑх хутӑштарнӑ та 37 °C температурӑра 30 мин хушши 800 об/мин ҫинче EppendorfTM ThermoMixer C ҫинче инкубациленӗ. Инкубаци хыҫҫӑн 6000 RCF температурӑра 3 мин центрифугӑланӑ та 800 мкл тата 100 мкл X1 PBS икӗ хутчен ҫуса тасатнӑ. Юлашкинчен, пеллета 100 мкл 1X PBS шывра тепӗр хут ҫаклатмалла.
Пӗтӗмӗшле бактери ДНК-не New England Biolabs Monarch Genomic DNA Purification Kit (New England Biolabs, Ipswich, MA, Cat# T3010L) усӑ курса уйӑрнӑ. Комплектпа пӗрле панӑ стандартлӑ ӗҫ йӗркине кӑштах улӑштарнӑ. Юлашки элюци валли операци умӗн нуклеазӑсӑр шыва 60°C температурӑра инкубацилемелле тата тытса тӑмалла. Кашни пробӑна 10 мкл протеиназа К тата 3 мкл РНКаза А хушмалла. Унтан 100 мкл клетка лизис буферӗ хушмалла та ҫемҫен пӑтратмалла. Унтан пробӑсене EppendorfTM ThermoMixer C ҫинче 56°C тата 1400 об/мин температурӑра 1 сехетрен кая мар тата 3 сехет таран инкубациленӗ. Инкубациленӗ пробӑсене 12 пин RCF температурӑра 3 минут хушши центрифугӑланӑ, кашни пробӑран илнӗ супернатант 1,5 мл уйрӑм микроцентрифуга пробиркине куҫарнӑ, унта 400 мкл ҫыхӑну ирӗлчӗкӗ пулнӑ. Унтан трубкӑсене 1 ҫеккунт хушши 5–10 ҫеккунт хушши импульслӑ ҫаврӑнӑшпа ҫавӑрнӑ. Кашни пробӑри пӗтӗм шӗвеке (600–700 мкл яхӑн) юхӑм пухмалли трубкӑна вырнаҫтарнӑ фильтр картриджне куҫармалла. Пробиркӑсене 1000 RCF ҫинче 3 минут центрифугӑланӑ, ҫапла майпа малтанхи ДНК ҫыхӑнӑвне май панӑ, унтан юлашки шӗвеке кӑларма 12000 RCF ҫинче 1 минут центрифугӑланӑ. Проба колонкине ҫӗнӗ пухмалли пробиркӑна куҫарнӑ, унтан икӗ хутчен ҫуса тасатнӑ. Пӗрремӗш хут ҫуса тасатма кашни пробиркӑна 500 мкл ҫуса тасатмалли буфер хушмалла. Пробиркӑна 3–5 хутчен ҫавӑрмалла та 12 пин RCF температурӑра 1 минут центрифугӑламалла. Шӗвеке пухмалли трубкӑран кӑларса пӑрахӑр та фильтр картриджне каллех ҫав пухмалли трубкӑнах лартӑр. Иккӗмӗш хут ҫуса тасатма 500 мкл ҫуса тасатмалли буфер фильтра ҫавӑрса ямасӑр хушмалла. Пробӑсене 12 пин RCF температурӑра 1 минут хушши центрифугӑланӑ. Фильтра 1,5 мл LoBind® пробиркӑна куҫармалла та 100 мкл малтанах ӑшӑтнӑ нуклеазӑсӑр шыв хушмалла. Фильтрсене пӳлӗм температуринче 1 минут хушши инкубациленӗ, унтан 12 пин RCF температурӑра 1 минут хушши центрифугӑланӑ. Элюциленӗ ДНК-на -80°C температурӑра упранӑ.
ДНК концентрацине QubitTM 4.0 флюорометрпа усӑ курса виҫнӗ. ДНК-на QubitTM 1X dsDNA High Sensitivity Kit (Cat. No. Q33231) хатӗрӗпе усӑ курса, производитель инструкцийӗпе килӗшӳллӗн хатӗрленӗ. ДНК фрагменчӗн тӑршшӗ пайланӑвне AglientTM 4150 е 4200 TapeStation хатӗрӗпе виҫнӗ. ДНК-на AgilentTM Genomic DNA Reagents (Cat. No. 5067-5366) тата Genomic DNA ScreenTape (Cat. No. 5067-5365) хатӗрӗсемпе усӑ курса хатӗрленӗ. Библиотекӑна хатӗрлес ӗҫе Oxford Nanopore TechnologiesTM (ONT) Rapid PCR Barcoding Kit (SQK-RPB004) комплектпа (SQK-RPB004) усӑ курса, производитель инструкцийӗпе килӗшӳллӗн туса пынӑ. ДНК-на ONT GridIONTM Mk1 секвенаторпа Min106D юхӑм клеткипе (R 9.4.1) секвенировани тунӑ. Секвенировани настройкисем ҫаксем пулнӑ: пысӑк тӗрӗслӗхлӗ никӗс чӗнӗвӗ, чи пӗчӗк q хакӗ 9, штрих-код настройки тата штрих-код тримӗ. Тӗслӗхсене 72 сехет хушши секвенировани тунӑ, унтан малалла ӗҫлеме тата анализ тума никӗс чӗнӗвӗн даннӑйӗсене тӑратнӑ.
Биоинформатика ӗҫне малтан ҫырса кӑтартнӑ меслетсемпе усӑ курса тунӑ (Greenman et al., 2024). Секвенированирен илнӗ FASTQ файлсене кашни тӗслӗх валли каталогсем ҫине пайланӑ. Биоинформатика анализӗ умӗн даннӑйсене ҫак конвейерпа усӑ курса ӗҫленӗ: малтан пробӑсен FASTQ файлӗсене пӗр FASTQ файла пӗрлештернӗ. Унтан 1000 bp-ран кӗскерех вулавсене Filtlong v. 0.2.1 программӑпа усӑ курса фильтрланӑ, пӗртен-пӗр параметр улшӑннӑ –min_length 1000 (Wick, 2024). Малалла фильтрацилес умӗн вулав пахалӑхне NanoPlot v. 1.41.3 программӑпа усӑ курса ҫак параметрсемпе тӗрӗсленӗ: –fastq –plots dot –N50 -o
Таксономиллӗ классификаци валли вуланӑ тата пухнӑ контигсене Kraken2 v. 2.1.2 ( Wood et al., 2019 ) программӑпа усӑ курса классификациленӗ. Вуланисемпе пухусем валли отчетсем тата тухӑҫ файлӗсем генерировать тӑвӑр. Вуланисене тата пухусене тишкерме –use-names опципе усӑ курӑр. –gzip-compressed тата –paired опцисене вуланӑ сегментсем валли палӑртнӑ. Метагеномсенчи таксонсен шайлашуллӑ йышлӑхне Bracken v. 2.8 ( Lu et al., 2017 ) программӑпа усӑ курса хакланӑ. Эпир малтан bracken-build меслечӗпе усӑ курса 1000 никӗсрен тӑракан kmer базине ҫак параметрсемпе турӑмӑр: -d
Ген аннотацине тата относительнӑй йышлӑха хаклама Maranga тата ыттисем ҫырса кӑтартнӑ протоколӑн улӑштарнӑ версийӗпе усӑ курса тунӑ. (Маранга тата ыттисем, 2023). Малтанах 500 bp-ран кӗскерех контигсене SeqKit v. 2.5.1 (Shen et al., 2016) программӑпа усӑ курса пур пухусенчен те кӑларса пӑрахнӑ. Суйласа илнӗ пухусене вара пан-метагеном туса пӗрлештернӗ. Уҫӑ вулав рамкисене (ORF) Prodigal v. 1.0.1 (Prodigal v. 2.6.3 параллельлӗ версийӗ) ҫак параметрсемпе усӑ курса палӑртнӑ: -d
Генсене малтанах Киото генӗсемпе геномӗсен энциклопедийӗн (KEGG) ортолог (KO) идентификаторӗсем тӑрӑх ушкӑнланӑ, вӗсене eggNOG генсен ҫулӗн йышне танлаштарма уйӑрнӑ. Анализ умӗн нокаутсӑр е нумай нокаутлӑ генсене кӑларса пӑрахнӑ. Унтан кашни пробӑра кашни КО вӑтам йышлӑхне шутласа кӑларнӑ та статистика анализӗ тунӑ. PPA ылмашӑнӑвӗн генӗсене KEGG_Pathway колонкинче ko00640 йӗрке уйӑрнӑ кирек мӗнле ген тесе палӑртнӑ, ҫакӑ KEGG тӑрӑх пропионат ылмашӑнӑвӗнче роль вылянине кӑтартать. ППА туса кӑларассипе ҫыхӑннӑ тесе палӑртнӑ генсене 1-мӗш хушма таблицӑра кӑтартнӑ (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017). Кашни пробӑра палӑрмаллах ытларах пулнӑ ППА ылмашӑнӑвӗпе производство генӗсене тупса палӑртас тӗллевпе пермутаци тӗрӗслевӗсем туса пӑхнӑ. Кашни анализланӑ геншӑн пиншер пермутаци тунӑ. Статистика пӗлтерӗшне палӑртма 0,05 p-пӗлтерӗшне чикӗ вырӑнне хунӑ. Функциллӗ аннотацисене кластер ӑшӗнчи уйрӑм генсене кластер ӑшӗнчи представительлӗ генсен аннотацийӗсем тӑрӑх уйӑрнӑ. ППА ылмашӑнӑвӗпе тата/е ППА туса кӑларассипе ҫыхӑннӑ таксонсене Kraken2 тухӑҫ файлисенчи контиг идентификаторӗсене eggNOG меслечӗпе усӑ курса функциллӗ аннотаци вӑхӑтӗнче сыхланса юлнӑ контиг идентификаторӗсемпе танлаштарса палӑртма пулать. Пӗлтерӗшлӗх тӗрӗслевне маларах ҫырса кӑтартнӑ Манн-Уитни U тестӗпе усӑ курса тунӑ. Нумай хутчен тӗрӗсленӗ чухне тӳрлетӗве Бенджамини-Хохберг процедурипе усӑ курса тунӑ. Статистика пӗлтерӗшне палӑртма ≤ 0,05 p-пӗлтерӗшне чикӗ вырӑнне хунӑ.
Шӑшисен пыршӑлӑх микробиомӗн тӗрлӗлӗхне Симпсон тӗрлӗлӗх индексӗпе усӑ курса хакланӑ. Контроль тата ППА пробисем хушшинче йӑх тата тӗс тӗрлӗлӗхӗ тӗлӗшӗнчен пысӑк уйрӑмлӑхсем пулман (йӑхӑн p-пӗлтерӗшӗ: 0,18, тӗсӗн p-пӗлтерӗшӗ: 0,16) (1-мӗш ӳкерчӗк). Унтан микробсен составне тӗп компонентсен анализӗпе (ТКА) танлаштарнӑ. 2-мӗш ӳкерчӗкре тӗслӗхсене вӗсен йышӗсем тӑрӑх ушкӑнланине кӑтартнӑ, ҫакӑ ППА тата контроль тӗслӗхӗсем хушшинче микробиомсен тӗс составӗнче уйрӑмлӑхсем пуррине кӑтартать. Ҫак кластеризаци йӑх шайӗнче сахалрах палӑрнӑ, ҫакӑ ППА хӑш-пӗр бактерисене витӗм кӳнине пӗлтерет (Хушма ӳкерчӗк 1).
1-мӗш ӳкерчӗк. Шӑши пырши микробиомӗн йӑхӗсемпе тӗсӗсен альфа тӗрлӗлӗхӗ. ППА тата контроль тӗслӗхӗсенчи йӑхсен (А) тата тӗссен (В) Симпсон тӗрлӗлӗх индексӗсене кӑтартакан ещӗк графикӗсем. Пӗлтерӗшлӗхне Манн-Уитни U тестӗпе усӑ курса палӑртнӑ, Бенджамини-Хохберг процедурипе усӑ курса нумай хутчен тӳрлетнӗ. ns, p-value пӗлтерӗшлӗ пулман (p>0.05).
2-мӗш ӳкерчӗк. Тӗс шайӗнчи шӑши пырши микробиомӗн составӗн тӗп компонент анализӗн результачӗсем. Тӗп компонент анализӗн графикӗ тӗслӗхсен малтанхи икӗ тӗп компоненчӗ тӑрӑх мӗнле пайланнине кӑтартать. Тӗссем тӗслӗх тӗсне кӑтартаҫҫӗ: ППА-па ҫыхӑннӑ шӑшисем — хӗрлӗ, контроль шӑшисем — сарӑ. тата 2-мӗш тӗп компонентсене х-тӗнӗлӗпе у-тӗнӗлӗ ҫинче ӳкернӗ, вӗсене ӑнлантарса панӑ дисперси шайлашӑвӗ пек кӑтартнӑ.
RLE трансформациленӗ шутлав даннӑйӗсемпе усӑ курса, контроль тата PPA шӑшисенче Bacteroidetes/Bacilli шайлашӑвӗн вӑтам шайӗ палӑрмаллах чакнине асӑрханӑ (контроль: 9,66, PPA: 3,02; p-value = 0,0011). Ку уйрӑмлӑх PPA шӑшисенче контрольпе танлаштарсан Bacteroidetes ытларах пулнипе ҫыхӑннӑ, уйрӑмлӑх пысӑках мар пулин те (контроль вӑтам CLR: 5,51, PPA вӑтам CLR: 6,62; p-value = 0,054), Bacteroidetes йышӗ вара пӗр пек пулнӑ (контроль вӑтам CLR: 7,76, PPA-value: p-value: 0,66). = 0,18).
Пыршӑлӑх микробиомӗн таксономи членӗсен йышлӑхне тишкерни 1 тип тата 77 тӗс ППА тата контроль пробисем хушшинче палӑрмаллах уйрӑлса тӑнине палӑртнӑ (2-мӗш хушма таблица). ППА пробисенче 59 тӗсӗн йышӗ контроль пробисенчен палӑрмаллах пысӑкрах пулнӑ, контроль пробисенче вара 16 тӗс кӑна ППА пробисенчен пысӑкрах пулнӑ (3-мӗш ӳкерчӗк).
3-мӗш ӳкерчӗк. ППА тата контроль шӑшисен пыршӑлӑх микробиомӗнчи таксонсен дифференциаллӑ йышлӑхӗ. Вулкан графикӗсем ППА тата контроль пробисем хушшинчи йӑхсен (А) е тӗссен (В) йышлӑхӗн уйрӑмлӑхӗсене кӑтартаҫҫӗ. Сӑрӑ пӑнчӑсем таксонсен йышӗнче пысӑк уйрӑмлӑх ҫуккине кӑтартаҫҫӗ. Тӗслӗ пӑнчӑсем йышлӑхӑн пысӑк уйрӑмлӑхӗсене кӑтартаҫҫӗ (p-значени ≤ 0,05). Тӗслӗх тӗсӗсем хушшинче йышлӑх енӗпе чи пысӑк уйрӑмлӑхсем пур малти 20 таксона хӗрлӗ тата ҫутӑ кӑвак тӗспе (контроль тата ППА тӗслӗхӗсем) кӑтартнӑ. Сарӑ тата хӗрлӗ пӑнчӑсем контроль е ППА пробисенче контроль пробисенчен сахалтан та 2,7 хут ытларах пулнӑ. Хура пӑнчӑсем палӑрмаллах тӗрлӗ йышлӑ таксонсене кӑтартаҫҫӗ, вӑтам CLR уйрӑмлӑхӗсем -1 тата 1 хушшинче. P хакӗсене Манн-Уитни U тестӗпе шутласа кӑларнӑ тата Бенджамини-Хохберг процедурипе усӑ курса нумай хутчен тӗрӗсленӗ чухне тӳрлетнӗ. Хулӑн вӑтам CLR уйрӑмлӑхӗсем йышлӑхӑн пысӑк уйрӑмлӑхӗсене кӑтартаҫҫӗ.
Пыршӑлӑхри микробсен составне тишкернӗ хыҫҫӑн эпир микробиомӑн функциллӗ аннотацине турӑмӑр. Пахалӑхсӑр генсене сӑрӑхтарнӑ хыҫҫӑн пур пробӑра та 378 355 хӑйне евӗрлӗ ген тупса палӑртнӑ. Ҫак генсен трансформациленӗ йышлӑхне тӗп компонентсен анализӗ валли (ТКА) усӑ курнӑ, результатсем вара вӗсен функциллӗ профилӗсем тӑрӑх проба тӗсӗсен пысӑк шайри кластеризацине кӑтартнӑ (4-мӗш ӳкерчӗк).
4-мӗш ӳкерчӗк. Шӑши пырши микробиомӗн функциллӗ профилӗпе усӑ курса ПКА результачӗсем. PCA графикӗ тӗслӗхсен малтанхи икӗ тӗп компоненчӗ тӑрӑх мӗнле пайланнине кӑтартать. Тӗссем тӗслӗх тӗсне кӑтартаҫҫӗ: ППА-па ҫыхӑннӑ шӑшисем — хӗрлӗ, контроль шӑшисем — сарӑ. тата 2-мӗш тӗп компонентсене х-тӗнӗлӗпе у-тӗнӗлӗ ҫинче ӳкернӗ, вӗсене ӑнлантарса панӑ дисперси шайлашӑвӗ пек кӑтартнӑ.
Унтан эпир тӗрлӗ тӗслӗхсенче KEGG нокаутсен йышлӑхне тӗпчерӗмӗр. Пурӗ 3648 хӑйне евӗрлӗ нокаут тупса палӑртнӑ, вӗсенчен 196-шӗ контроль пробисенче палӑрмаллах ытларах, 106-шӗ ППА пробисенче ытларах пулнӑ (5-мӗш ӳкерчӗк). Контроль пробисенче пурӗ 145 ген тата ППА пробисенче 61 ген тупса палӑртнӑ, вӗсен йышӗ палӑрмаллах тӗрлӗрен пулнӑ. ППА пробисенче липидсемпе тата аминосахӑрсен ылмашӑнӑвӗпе ҫыхӑннӑ ҫулсем палӑрмаллах пуянрах пулнӑ (3-мӗш хушма таблица). Азот ылмашӑнӑвӗпе тата кӳкӗрт реле системисемпе ҫыхӑннӑ ҫулсем контроль пробисенче палӑрмаллах пуянрах пулнӑ (3-мӗш хушма таблица). ППА пробисенче аминосахӑр/нуклеотид ылмашӑнӑвӗпе (ko:K21279) тата инозитол фосфат ылмашӑвӗпе (ko:K07291) ҫыхӑннӑ генсен йышӗ палӑрмаллах пысӑкрах пулнӑ (5-мӗш ӳкерчӗк). Контроль пробисенче бензоат ылмашӑвӗпе (ko:K22270), азот ылмашӑвӗпе (ko:K00368) тата гликолиз/глюконеогенезпа (ko:K00131) ҫыхӑннӑ генсем палӑрмаллах ытларах пулнӑ ( 5-мӗш ӳкерчӗк ).
5-мӗш ӳкерчӗк. ППА тата контроль шӑшисен пыршӑлӑх микробиомӗнчи КОсен дифференциаллӑ йышлӑхӗ. Вулкан графикӗ функциллӗ ушкӑнсен (ФУ) йышлӑхӗн уйрӑмлӑхӗсене кӑтартать. Сӑрӑ пӑнчӑсем KO-сене кӑтартаҫҫӗ, вӗсен йышӗ тӗслӗхсен тӗсӗсем хушшинче палӑрмаллах уйрӑлса тӑман (p-value > 0.05). Тӗслӗ пӑнчӑсем йышлӑхӑн пысӑк уйрӑмлӑхӗсене кӑтартаҫҫӗ (p-значени ≤ 0,05). Тӗслӗх тӗсӗсем хушшинчи йышлӑх енӗпе чи пысӑк уйрӑмлӑхлӑ 20 КО хӗрлӗ тата ҫутӑ кӑвак тӗспе кӑтартнӑ, вӗсем контроль тата ППА тӗслӗхӗсемпе килӗшсе тӑраҫҫӗ. Сарӑ тата хӗрлӗ пӑнчӑсем контроль тата ППА пробисенче сахалтан та 2,7 хут ытларах пулнӑ КОсене кӑтартаҫҫӗ. Хура пӑнчӑсем палӑрмаллах тӗрлӗ йышлӑ KO-сене кӑтартаҫҫӗ, вӑтам CLR уйрӑмлӑхӗсем -1 тата 1 хушшинче. P хакӗсене Манн-Уитни U тестӗпе шутласа кӑларнӑ тата Бенджамини-Хохберг процедурипе усӑ курса нумай хут танлаштарма тӳрлетнӗ. NaN KO KEGG-ри ҫул-йӗре кӗменнине кӑтартать. Хулӑн вӑтам CLR уйрӑмлӑхӗн хакӗсем йышлӑхӑн пысӑк уйрӑмлӑхӗсене кӑтартаҫҫӗ. Списокри КОсем мӗнле ҫулсем ҫине кӗни ҫинчен тӗплӗнрех пӗлес тесен, 3-мӗш хушма таблицӑна пӑхӑр.
Аннотациленӗ генсенчен 1601 генӑн тӗслӗх тӗсӗсем хушшинче палӑрмаллах тӗрлӗ йышлӑх пулнӑ (p ≤ 0,05), кашни ген сахалтан та 2,7 хут ытларах пулнӑ. Ҫак генсенчен 4-шӗ контроль пробисенче ытларах пулнӑ, 1597-шӗ ППА пробисенче ытларах пулнӑ. ППА антимикроблӑ енӗсем пуррипе эпир проба тӗсӗсем хушшинче ППА ылмашӑнӑвӗн тата туса кӑларакан генсен йышлӑхне тӗпчерӗмӗр. 1332 ППА ылмашӑнӑвӗпе ҫыхӑннӑ генсенчен 27 ген контроль пробисенче палӑрмаллах ытларах пулнӑ, 12 ген вара ППА пробисенче ытларах пулнӑ. ППА туса кӑларассипе ҫыхӑннӑ 223 ген хушшинче 1 ген ППА пробисенче палӑрмаллах ытларах пулнӑ. 6А ӳкерчӗкре малалла ППА ылмашӑнӑвӗнче хутшӑнакан генсен йышӗ пысӑкрах пулнине кӑтартнӑ, контроль пробисенче вӗсен йышӗ палӑрмаллах пысӑкрах тата эффект калӑпӑшӗсем пысӑкрах, 6В ӳкерчӗкре вара ППА пробисенче палӑрмаллах пысӑкрах йышлӑ уйрӑм генсене палӑртнӑ.
6-мӗш ӳкерчӗк. Шӑши пырши микробиомӗнчи ППА-па ҫыхӑннӑ генсен дифференциаллӑ йышлӑхӗ. Вулкан графикӗсем ППА ылмашӑнӑвӗпе (А) тата ППА туса кӑларассипе (В) ҫыхӑннӑ генсен йышлӑхӗн уйрӑмлӑхӗсене кӑтартаҫҫӗ. Сӑрӑ пӑнчӑсем генсен йышӗ проба тӗсӗсем хушшинче палӑрмаллах уйрӑлса тӑманнине кӑтартаҫҫӗ (p-value > 0.05). Тӗслӗ пӑнчӑсем йышлӑхӑн пысӑк уйрӑмлӑхӗсене кӑтартаҫҫӗ (p-значени ≤ 0,05). Ытлӑх енчен чи пысӑк уйрӑмлӑхлӑ 20 гена хӗрлӗ тата ҫутӑ кӑвак тӗспе (контроль тата ППА пробисем) кӑтартнӑ. Сарӑ тата хӗрлӗ пӑнчӑсен йышӗ контроль тата ППА пробисенче контроль пробисенчен сахалтан та 2,7 хут пысӑкрах пулнӑ. Хура пӑнчӑсем палӑрмаллах тӗрлӗ йышлӑ генсене кӑтартаҫҫӗ, вӑтам CLR уйрӑмлӑхӗсем -1 тата 1 хушшинче. Р хакӗсене Манн-Уитни U тестӗпе шутласа кӑларнӑ тата Бенджамини-Хохберг процедурипе усӑ курса нумай хут танлаштарнӑ чухне тӳрлетнӗ. Генсем ытлашши мар генсен каталогӗнчи представительлӗ генсемпе пӗр килеҫҫӗ. Ген ячӗсем KO генне пӗлтерекен KEGG символӗнчен тӑраҫҫӗ. Хулӑн вӑтам CLR уйрӑмлӑхӗсем палӑрмаллах тӗрлӗ йышлӑха кӑтартаҫҫӗ. Тире (-) KEGG базинче генӑн символӗ ҫуккине пӗлтерет.
ППА ылмашӑнӑвӗпе тата/е туса кӑларассипе ҫыхӑннӑ генсемлӗ таксонсене контигсен таксономиллӗ пӗрпеклӗхне генӑн контиг ID-ӗпе танлаштарса палӑртнӑ. Йӑх шайӗнче 130 йӑхра ППА ылмашӑнӑвӗпе ҫыхӑннӑ генсем пуррине тата 61 йӑхра ППА туса кӑларассипе ҫыхӑннӑ генсем пуррине тупнӑ (4-мӗш хушма таблица). Анчах та пӗр йӑх та йышлӑх енчен пысӑк уйрӑмлӑхсем кӑтартман (p > 0,05).
Тӗс шайӗнче 144 бактери тӗсӗн ППА ылмашӑнӑвӗпе ҫыхӑннӑ генсем пуррине тата 68 бактери тӗсӗн ППА туса кӑларассипе ҫыхӑннӑ генсем пуррине тупса палӑртнӑ (5-мӗш хушма таблица). ППА метаболизаторӗсенчен сакӑр бактери проба тӗсӗсем хушшинче палӑрмаллах ӳснине кӑтартнӑ, пурте витӗм енчен палӑрмаллах улшӑнусем кӑтартнӑ (6-мӗш хушма таблица). ППА пробисенче йышлӑх енчен пысӑк уйрӑмлӑхсем пур тупса палӑртнӑ ППА метаболизаторӗсем те ытларах пулнӑ. Тӗс шайӗнчи классификаци тӗслӗх тӗсӗсем хушшинче палӑрмаллах уйрӑлса тӑман йӑхсен представителӗсене тупса палӑртнӑ, ҫав шутра темиҫе Bacteroides тата Ruminococcus тӗсӗсем, ҫавӑн пекех Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus тата Alcaligenes polymorpha. ППА туса кӑларакан бактерисем хушшинче тӑватӑ бактери проба тӗсӗсем хушшинче йышлӑх енчен пысӑк уйрӑмлӑхсем кӑтартнӑ. Ытлӑх енчен пысӑк уйрӑмлӑхсем пур тӗссем шутне Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis тата Ruminococcus bovis кӗнӗ.
Ку тӗпчевре эпир ППА витӗмӗ шӑшисен пыршӑлӑх микробиоти ҫине мӗнле витӗм кӳнине тӗпчерӗмӗр. ППА бактерисенче тӗрлӗ реакци кӑларса тӑратма пултарать, мӗншӗн тесен ӑна хӑш-пӗр тӗссем туса кӑлараҫҫӗ, ытти тӗссем апат-ҫимӗҫ ҫӑлкуҫӗ вырӑнне усӑ кураҫҫӗ е микробсене хирӗҫле витӗм кӳрет. Ҫавӑнпа та ӑна апат-ҫимӗҫ хушса пыршӑлӑх тавралӑхне хушни тӳсӗмлӗхрен, сисӗмлӗхрен тата ӑна апат-ҫимӗҫ ҫӑлкуҫӗ пек усӑ курма пултарнинчен килет. Сисӗмлӗ бактери тӗсӗсене пӗтерме тата вӗсен вырӑнне ППА-на ытларах чӑтӑмлӑ е ӑна апат-ҫимӗҫ ҫӑлкуҫӗ вырӑнне усӑ курма пултараканнисемпе улӑштарма пулать, ҫакӑ вара пыршӑлӑх микробиоти составне улӑштарма май парать. Пирӗн результатсем микробсен составӗнче палӑрмаллах уйрӑмлӑхсем пуррине, анчах та микробсен пӗтӗмӗшле тӗрлӗлӗхне витӗм кӳменнине кӑтартрӗҫ. Чи пысӑк витӗмсене тӗс шайӗнче асӑрханӑ, 70 ытла таксон PPA тата контроль пробисем хушшинче палӑрмаллах уйрӑлса тӑнӑ (Хушма таблица 2). ППА-па ҫыхӑннӑ пробӑсен составне малалла хакланӑ май микробсен тӗсӗсен ытларах гетерогенлӑхӗ палӑрнӑ, ҫакӑ вара ППА бактерисен ӳсӗмӗн характеристикине ӳстерме тата ППА-па пуян хутлӑхра пурӑнма пултаракан бактерисен популяцийӗсене чакарма пултарнине пӗлтерет. Ҫапла вара, ППА пыршӑлӑх микробиоти тӗрлӗлӗхне анлӑн пӑсма мар, суйласа илсе улшӑнусем кӑларса тӑратма пултарать.
Апат-ҫимӗҫ консерванчӗсем, сӑмахран, ППА, унччен те пыршӑлӑх микробиомӗн компоненчӗсен йышлӑхне пӗтӗмӗшле тӗрлӗлӗхе витӗм кӳмесӗрех улӑштарнине кӑтартнӑ (Nagpal et al., 2021). Кунта эпир Bacteroidetes йышши Bacteroidetes тӗсӗсем хушшинчи чи паллӑ уйрӑмлӑхсене асӑрхарӑмӑр (унччен вӗсем Bacteroidetes ятлӑ пулнӑ), вӗсем PPA-па ҫыхӑннӑ шӑшисенче палӑрмаллах пуянланнӑ. Bacteroides тӗсӗсен йышӗ ӳсни шӑк ҫӗмӗрӗлнипе ҫыхӑннӑ, ҫакӑ вара инфекци хӑрушлӑхне ӳстерме тата шыҫӑ аталанӑвне аталантарма пултарать (Cornick et al., 2015; Desai et al., 2016; Penzol et al., 2019). Пӗр тӗпчев ҫакна палӑртнӑ: Bacteroides fragilis препаратпа сипленӗ ҫӗнӗ ҫуралнӑ арҫын шӑшисем аутизм спектрӗнчи йӗркесӗрлӗхе (ASD) аса илтерекен социаллӑ тыткаларӑш кӑтартнӑ (Carmel et al., 2023), ытти тӗпчевсем вара Bacteroides тӗсӗсем иммун ӗҫне улӑштарма тата аутоиммунлӑ шыҫӑ кардиоматине илсе пыма пултарнине кӑтартнӑ (Carmel et al., Ruz et al., 2023). 2019). ППА лекнӗ шӑшисенче Ruminococcus, Prevotella тата Parabacteroides йӑхӗсене кӗрекен тӗссем те палӑрмаллах ӳснӗ (Coretti et al., 2018). Хӑш-пӗр Ruminococcus тӗсӗсем провоспалительнӑй цитокинсем туса кӑларнипе Крон чирӗ пек чирсемпе ҫыхӑннӑ (Henke et al., 2019), Prevotella тӗсӗсем, сӑмахран, Prevotella humani, гипертони тата инсулин сисӗмлӗхӗ пек ылмашӑну чирӗсемпе ҫыхӑннӑ (Pedersen et al., 2016; Li et al., 2017). Юлашкинчен, эпир ҫакна тупрӑмӑр: Bacteroidetes (унччен Firmicutes ятлӑ пулнӑ) тата Bacteroidetes шайлашӑвӗ PPA-па ҫыхӑннӑ шӑшисенче контроль шӑшисенчен палӑрмаллах пӗчӗкрех пулнӑ, мӗншӗн тесен Bacteroidetes тӗсӗсен пӗтӗмӗшле йышӗ пысӑкрах пулнӑ. Ку шайлашу унччен те пыршӑлӑх гомеостазӗн пӗлтерӗшлӗ кӑтартӑвӗ пулнине кӑтартнӑ, ҫак шайлашу пӑсӑлни тӗрлӗ чир-чӗрпе ҫыхӑннӑ (Turpin et al., 2016; Takezawa et al., 2021; An et al., 2023), ҫав шутра шыҫӑ чирӗсемпе те (Stojanov et al., 2020). Пӗтӗмӗшле илсен, Bacteroidetes йышши тӗссем диетӑри PPA шайӗ ӳснипе ытларах шар кураҫҫӗ. Ку ППА-на ытларах чӑтӑмлӑ пулнипе е ППА-на энерги ҫӑлкуҫӗ пек усӑ курма пултарнипе ҫыхӑннӑ пулма пултарать, ҫакӑ вара пӗр тӗсшӗн те пулин, Hoylesella enocea (Hitch et al., 2022) тӗрӗс пулнине кӑтартса панӑ. Унсӑр пуҫне, амӑшӗн ППА витӗмӗ шӑши ӑрӑвӗн пыршине Bacteroidetes колонизацине ытларах сисӗмлӗ туса хурса ҫуратмалли аталанӑва лайӑхлатма пултарать; анчах та пирӗн тӗпчев дизайнӗ ҫакӑн пек хаклав тума май памарӗ.
Метагеномлӑ содержанине хакланӑ чухне ППА ылмашӑнӑвӗпе тата туса кӑларассипе ҫыхӑннӑ генсен йышӗнче пысӑк уйрӑмлӑхсем пуррине палӑртнӑ, ППА-па ҫыхӑннӑ шӑшисенче ППА туса кӑларассишӗн яваплӑ генсен йышӗ пысӑкрах пулнӑ, ППА-па ҫыхӑнман шӑшисенче вара ППА ылмашӑнӑвӗшӗн яваплӑ генсен йышӗ пысӑкрах пулнӑ (6-мӗш ӳкерчӗк). Ҫак кӑтартусем ҫакна палӑртаҫҫӗ: ППА микробсен составӗ ҫине мӗнле витӗм кӳни унпа усӑ курнипе кӑна ҫыхӑнман, унсӑрӑн ППА ылмашӑнӑвӗпе ҫыхӑннӑ генсен йышӗ ППА-па ҫыхӑннӑ шӑшисен пыршӑлӑх микробиомӗнче ытларах пулнине кӑтартмалла пулнӑ. Пӗр ӑнлантарӑвӗ ҫакӑнта: ППА бактерисен йышлӑхне тӗпрен илсен унӑн антимикроблӑ витӗмӗ урлӑ йӗркелет, ӑна бактерисем апат-ҫимӗҫ вырӑнне усӑ курнипе мар. Унчченхи тӗпчевсем кӑтартнӑ тӑрӑх, ППА Salmonella Typhimurium ӳсӗмне дозӑран килекен майпа чарать (Jacobson et al., 2018). ППА-н пысӑкрах концентрацийӗпе усӑ курни унӑн микробсене хирӗҫле енӗсене чӑтӑмлӑ бактерисене суйласа илме пултарать, вӗсем ӑна ылмаштарма е туса кӑларма пултараймаҫҫӗ. Сӑмахран, темиҫе Parabacteroides тӗсӗ PPA пробисенче палӑрмаллах ытларах пулнине кӑтартнӑ, анчах та PPA ылмашӑнӑвӗпе е туса кӑларассипе ҫыхӑннӑ генсем тупӑнман (Хушма таблицӑсем 2, 4 тата 5). Унсӑр пуҫне, ферментаци ҫумпродукчӗ пек ППА туса кӑларасси тӗрлӗ бактерисем хушшинче анлӑ сарӑлнӑ (Gonzalez-Garcia et al., 2017). Бактерисен тӗрлӗлӗхӗ пысӑкрах пулни контроль пробисенче ППА ылмашӑнӑвӗпе ҫыхӑннӑ генсен йышӗ пысӑкрах пулнин сӑлтавӗ пулма пултарать (Averina et al., 2020). Унсӑр пуҫне, 1332 генран 27-шӗ (2,14%) кӑна ППА ылмашӑнӑвӗпе кӑна ҫыхӑннӑ генсем пулнине малтанах пӗлтернӗ. ППА ылмашӑнӑвӗпе ҫыхӑннӑ нумай ген ытти ылмашӑну ҫулӗсенче те хутшӑнать. Ҫакӑ тата ҫакна та кӑтартса парать: ППА ылмашӑнӑвӗнче хутшӑнакан генсен йышӗ контроль пробисенче пысӑкрах пулнӑ; ҫак генсем ППА-на усӑ курма е ҫумпродукт пек йӗркелеме май паман ҫулсемпе ӗҫлеме пултараҫҫӗ. Ку тӗслӗхре ППА генерацийӗпе ҫыхӑннӑ пӗр ген кӑна проба тӗсӗсем хушшинче йышлӑх енӗпе пысӑк уйрӑмлӑхсем кӑтартнӑ. ППА ылмашӑнӑвӗпе ҫыхӑннӑ генсенчен уйрӑлса тӑракан ППА туса кӑлармалли маркер генӗсене суйласа илнӗ, мӗншӗн тесен вӗсем ППА туса кӑлармалли бактери ҫулӗпе тӳрремӗнех хутшӑнаҫҫӗ. ППА-па ҫыхӑннӑ шӑшисенче пур тӗссен те ППА туса кӑларма тата вӗсен йышӗ палӑрмаллах ӳснине тупса палӑртнӑ. Ҫакӑ ППАсем ППА туса кӑларакансене суйласа илессине тата ҫавна май ППА туса кӑлармалли хӑват ӳсессине малтанах пӗлтерессине ҫирӗплетет. Анчах та генсен йышӗ генсен экспрессийӗпе ҫыхӑнман; ҫапла вара, ППА ылмашӑнӑвӗпе ҫыхӑннӑ генсен йышӗ контроль пробисенче пысӑкрах пулин те, экспресси хӑвӑртлӑхӗ тӗрлӗрен пулма пултарать (Shi et al., 2014). ППА туса кӑларакан генсен сарӑлӑвӗпе ППА туса кӑларасси хушшинчи ҫыхӑнӑва ҫирӗплетме ППА туса кӑларассине хутшӑнакан генсен экспрессине тӗпчесси кирлӗ.
ППА тата контроль метагеномӗсен функциллӗ аннотацийӗ хӑш-пӗр уйрӑмлӑхсене тупса палӑртнӑ. Ген содержанине ПКА анализӗ ППА тата контроль пробисем хушшинчи уйрӑм кластерсене тупса палӑртнӑ (5-мӗш ӳкерчӗк). Тӗслӗх ӑшӗнчи кластеризаци контроль генӗсен содержанийӗ тӗрлӗ енлӗрех пулнине кӑтартнӑ, ҫав вӑхӑтрах ППА тӗслӗхӗсем пӗрле кластеризациленнӗ. Генсен содержанийӗ тӑрӑх кластеризацилени тӗссен составӗ тӑрӑх кластеризациленипе танлашнӑ. Ҫапла вара, ҫул-йӗр йышлӑхӗн уйрӑмлӑхӗсем вӗсен хушшинчи уйрӑм тӗссемпе штаммсен йышлӑхӗн улшӑнӑвӗсемпе килӗшсе тӑраҫҫӗ. ППА пробисенче палӑрмаллах пысӑкрах икӗ ҫул аминосахӑр/нуклеотид сахӑр ылмашӑнӑвӗпе (ko:K21279) тата нумай липид ылмашӑнӑвӗн ҫулӗсемпе (ko:K00647, ko:K03801; хушма таблица 3) ҫыхӑннӑ. ko:K21279 генсемпе ҫыхӑннӑ генсем Bacteroides йӑхӗпе ҫыхӑннӑ пулни паллӑ, вӑл PPA пробисенче палӑрмаллах пысӑкрах тӗслӗ йӑхсенчен пӗри. Ку фермент капсулӑллӑ полисахаридсене экспрессилесе иммунлӑ хуравран пӑрӑнма пултарать (Wang et al., 2008). Ҫакӑ PPA-па ҫыхӑннӑ шӑшисенче Bacteroidetes ӳснине ӑнлантарса пама пултарать. Ҫакӑ ППА микробиомӗнче сӑнанӑ ҫу кислотисен синтезӗ ӳснине тултарать. Бактерисем FASIIko:K00647 (fabB) ҫулӗпе усӑ курса ҫу кислотисем туса кӑлараҫҫӗ, вӗсем хуҫа ылмашӑнӑвӗн ҫулӗсене витӗм кӳме пултараҫҫӗ (Yao and Rock, 2015; Johnson et al., 2020), липидсен ылмашӑнӑвӗн улшӑнӑвӗсем вара нейроаталанура пысӑк вырӑн йышӑнма пултараҫҫӗ (Yu et al., 2020). ППА пробисенче ытларах йышлӑ пулнине кӑтартакан тепӗр ҫул — стероид гормонӗсен биосинтезӗ (ko:K12343). Пыршӑлӑх микробиоти гормон шайне витӗм кӳме тата гормонсем витӗм кӳме пултарни хушшинче хирӗҫле ҫыхӑну пуррине кӑтартакан ҫирӗплетӳсем ӳссе пыраҫҫӗ, ҫавӑнпа та стероидсен шайӗ ӳсни сывлӑхшӑн сиенлӗ пулма пултарать (Tetel et al., 2018).
Ку тӗпчев чикӗсемсӗр тата шухӑшсемсӗр мар. Пысӑк уйрӑмлӑх вӑл — эпир чӗрчунсен физиологи хаклавӗсене туманни. Çавӑнпа та микробиомри улшӑнусем мӗнле те пулин чирпе ҫыхӑннӑ-и тесе тӳрремӗнех пӗтӗмлетме май ҫук. Тепӗр шухӑшӗ — ҫак тӗпчеври шӑшисене амӑшӗсем пекех апатлантарнӑ. Малашнехи тӗпчевсем PPA-па пуян диетӑран PPA-сӑр диетӑна куҫни микробиом ҫине витӗм кӳнине лайӑхлатнине палӑртма пултараҫҫӗ. Пирӗн тӗпчевӗн пӗр чикки, ытти нумай тӗпчевӗн пекех, тӗслӗхсен шучӗ чакни. Тӗрӗс пӗтӗмлетӳсем тума пулать пулин те, пысӑкрах тӗслӗх результатсене тишкернӗ чухне пысӑкрах статистика вӑйӗ парӗччӗ. Эпир пыршӑлӑх микробиомӗнчи улшӑнусемпе кирек мӗнле чир хушшинчи ҫыхӑну пирки пӗтӗмлетӳсем тума та асӑрхануллӑ (Yap et al., 2021). Ҫулӗ, арлӑхӗ тата апат-ҫимӗҫӗ пек пӑтрашуллӑ факторсем микроорганизмсен составне палӑрмаллах витӗм кӳме пултараҫҫӗ. Ҫак факторсем пыршӑлӑх микробиомӗн кӑткӑс чирсемпе ҫыхӑнӑвӗ пирки литературӑра асӑрханӑ ҫыхӑнусӑрлӑхсене ӑнлантарса пама пултараҫҫӗ (Johnson et al., 2019; Lagod and Naser, 2023). Сӑмахран, Bacteroidetes йӑхӗн членӗсем АСДпа чирлекен чӗрчунсемпе ҫынсенче е ӳснине, е чакнине кӑтартнӑ (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). Ҫавӑн пекех, пыршӑлӑх шыҫӑ чирӗсемпе чирлекенсен пыршӑлӑх составне тӗпчесе пӗлни пӗр таксонсенче ӳснине те, чакнине те тупнӑ (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). Арҫынпа хӗрарӑм хушшинчи уйрӑмлӑхсен витӗмне чакарас тесе эпир арҫынсемпе хӗрарӑмсем пӗртан пулнине тивӗҫтерме тӑрӑшрӑмӑр, ҫапла вара уйрӑмлӑхсем, тен, апат-ҫимӗҫпе ҫыхӑннӑ. Функциллӗ аннотацин пӗр йывӑрлӑхӗ — ытлашши ген йӗркисене кӑларса пӑрахасси. Пирӗн генсен кластеризаци меслечӗ 95% йӗрке пӗрпеклӗхне тата 85% тӑршшӗ пӗрпеклӗхне, ҫавӑн пекех суя кластеризацие пӗтерме 90% ҫыхӑну хупӑлчине ыйтать. Анчах та хӑш-пӗр чухне эпир пӗр пек аннотациллӗ (тӗслӗхрен, MUT) COG-сене сӑнарӑмӑр (6-мӗш ӳкерчӗк). Ҫак ортологсем уйрӑм-и, уйрӑм йӑхсемпе ҫыхӑннӑ-и е ку генсен кластеризацийӗн меслечӗн чикки пулнине палӑртма малалла тӗпчевсем кирлӗ. Функциллӗ аннотацин тепӗр чикки — йӑнӑш классификаци пулма пултарасси; бактери генӗ mmdA — пропионат синтезне хутшӑнакан паллӑ фермент, анчах KEGG ӑна пропионат ылмашӑнӑвӗн ҫулӗпе ҫыхӑнтармасть. Ун вырӑнне scpB тата mmcD ортологӗсем пӗр-пӗринпе ҫыхӑннӑ. Палӑртнӑ нокаутсемсӗр генсен йышӗ пысӑк пулни генсен йышне хакланӑ чухне ППАпа ҫыхӑннӑ генсене тупса палӑртма май памасть. Малашнехи тӗпчевсем метатранскриптом анализӗпе усӑ курӗҫ, вӑл пыршӑлӑх микробиотин функциллӗ характеристикисене тарӑнрах ӑнланма тата генсен экспрессине пулма пултаракан аялти эффектсемпе ҫыхӑнтарма май парать. Ятарлӑ нейроаталану пӑсӑлӑвӗсемпе е пыршӑлӑх шыҫӑ чирӗсемпе ҫыхӑннӑ тӗпчевсем валли чӗрчунсен физиологи тата хӑтланӑвӗн хаклавӗсем кирлӗ, вӗсем микробиом составӗнчи улшӑнусене ҫак пӑсӑлусемпе ҫыхӑнтарма кирлӗ. Микробсӑр шӑшисене пыршӑлӑх микробиомне куҫарса лартнӑ хушма тӗпчевсем те микробиом чирӗн драйверӗ е характеристики пулнине палӑртма усӑллӑ пулӗччӗҫ.
Пӗтӗмлетсе каласан, эпир апат-ҫимӗҫри ППА пыршӑлӑх микробиоти составне улӑштарас ӗҫре фактор пулса тӑнине кӑтартрӑмӑр. ППА — FDA ҫирӗплетнӗ консервант, вӑл тӗрлӗ апат-ҫимӗҫре анлӑ сарӑлнӑ, вӑл нумай вӑхӑт хушши ӗҫленӗ чухне пыршӑлӑхӑн йӗркеллӗ флорине пӑсма пултарать. Эпир темиҫе бактери йышӗнче улшӑнусем тупрӑмӑр, ҫакӑ ППА пыршӑлӑх микробиоти составне витӗм кӳме пултарнине пӗлтерет. Микробиота улшӑнни хӑш-пӗр ылмашӑну ҫулӗсен шайне улӑштарма пултарать, ҫакӑ вара хуҫа сывлӑхӗшӗн кирлӗ физиологи улшӑнӑвӗсем патне илсе пыма пултарать. Апат-ҫимӗҫри ППА микробсен составӗ ҫине мӗнле витӗм кӳни дисбиоз е ытти чирсем патне илсе пыма пултарнине палӑртма малалла тӗпчевсем кирлӗ. Ку тӗпчев малашнехи тӗпчевсен никӗсне хывать, мӗншӗн тесен ППА пыршӑлӑх составӗ ҫине мӗнле витӗм кӳни этем сывлӑхне мӗнле витӗм кӳме пултарать.
Ҫак тӗпчевре кӑтартнӑ даннӑйсен пуххисене онлайн-репозиторисенче тупма пулать. Репозитори ячӗ тата унӑн номерӗ: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Ку чӗрчунсене тӗпчес ӗҫе Тӗп Флорида университечӗн чӗрчунсене пӑхас тата усӑ курас енӗпе ӗҫлекен институциллӗ комитечӗ (UCF-IACUC) ҫирӗплетнӗ (Чӗрчунсемпе усӑ курма ирӗк паракан номер: PROTO202000002). Ку тӗпчев вырӑнти саккунсене, йӗркесене тата учрежденисен требованийӗсене тивӗҫтерет.
NG: Концептуализаци, Даннӑйсене пухасси, Формаллӑ анализ, Тӗпчев, Методика, Программӑсем, Визуализаци, Ҫыру (оригинал черновикӗ), Ҫыру (рецензи тата редакци). Л.А.: Концептуализаци, Даннӑйсене пухасси, Методика, Ресурссем, Ҫыру (рецензи тата редакци). SH: Формӑллӑ анализ, программӑллӑ хатӗрсем, ҫыру (рецензи тата редакци). С.А.: Тӗпчев, Ҫыру (рецензи тата редакци). Тӗп судья: тӗпчев, ҫыру (тишкерӳ тата редакци). SN: Концептуализаци, Проект администрацийӗ, Ресурссем, Надзор, Ҫыру (рецензи тата редакци). ТА: Концептуализаци, Проект администрацийӗ, Надзор, Ҫыру (рецензи тата редакци).
Авторсем ҫак статьяна тӗпчеме, автор пулма тата/е пичетлеме укҫа-тенкӗ пулӑшӑвӗ илменни ҫинчен пӗлтернӗ.
Авторсем ҫакна пӗлтереҫҫӗ: тӗпчев ӗҫне нимӗнле суту-илӳ е финанс ҫыхӑнӑвӗсем те пулман чухне туса пынӑ, ҫав ҫыхӑнусене интерессен хирӗҫӗвӗ тесе шутлама пулать. юрӑхсӑр.
Ҫак статьяра палӑртнӑ шухӑшсем пурте авторсен шухӑшӗсем кӑна, вӗсем вӗсен учрежденийӗсен, издательствин, редакторӗсен е рецензентсен шухӑшӗсене палӑртмаҫҫӗ. Ҫак статьяра хакланӑ кирек мӗнле продукцие те, ӑна туса кӑларакансем тунӑ кирек мӗнле претензие те издатель гарантилемест е ҫирӗплетмест.
Ҫак статья валли хушма материалсене интернетра тупма пулать: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Абделли Л. С., Самсам А., Насер С. А. (2019). Пропион кислоти аутизм спектрӗнчи чирсенче PTEN/AKT ҫулне йӗркелесе глиоз тата нейроинфламацие пуҫарать. Ӑслӑлӑх отчечӗсем 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
Айчисон, Дж. (1982). Композициллӗ даннӑйсене статистика тӗлӗшӗнчен тишкерни. JR Стат Соц Сер Б Метод. 44, 139–160. doi: 10.1111/j.2517-6161.1982.tb01195.x
Ан Дж., Квон Х., Ким Ю. Дж. (2023). Фирмикутсем/Бактероидетсен шайлашӑвӗ кӑкӑр шыҫҫин хӑрушлӑх факторӗ пулса тӑрать. Клиника медицини журналӗ, 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
Андерс С., Хубер В. (2010). Секвенци шучӗн даннӑйӗсен дифференциаллӑ экспресси анализӗ. Нат Прев. 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. тата ыттисем. (2013). Аутизмпа тата аталану аталанӑвӗн анлӑ сарӑлнӑ ачасен фекали микробиоти тата метаболомӗ, вӗсене урӑхла палӑртман. 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 спектрӗнчи чирсемпе аптӑракан пӗчӗк ачасен пыршӑлӑх микробиотин бактериллӗ нейрометаболизм характеристики. Медицина микробиологийӗн журналӗ 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
Бакеро Ф., Номбела К. (2012). Микробиом этем органӗ пек. Клиника микробиологийӗ тата инфекци 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
Баур Т., Дюрре П. (2023). Пропион кислоти туса кӑларакан бактерисен физиологийӗ ҫинчен ҫӗнӗ пӗлӳсем: Anaerotignum propionicum тата Anaerotignum neopropionicum (унчченхи Clostridium propionicum тата Clostridium neopropionicum). Микроорганизмсем 11, 685. doi: 10.3390/микроорганизмсем11030685
Базер Ф. В., Спенсер Т. Е., Ву Г., Кадд Т. А., Мейнингер С. Дж. (2004). Амӑшӗн апатланӑвӗ тата ҫуратмалли ача аталанӑвӗ. J Nutr. 134, 2169–2172. doi: 10.1093/jn/134.9.2169
Бенджамини, Ю., тата Хохберг, Дж. (1995). Суя-положительнӑй шайне тӗрӗслесе тӑрасси: нумай хутчен тӗрӗслесе пӑхмалли практикӑллӑ та тухӑҫлӑ меслет. JR Стат Соц Сер Б Метод. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
Ҫыру вӑхӑчӗ: 2025 ҫулхи ҫурла уйӑхӗн 18-мӗшӗ