Asid propionik (PPA), yon ajan antifonjik ak yon aditif dyetetik komen, te montre li lakòz devlopman newolojik anòmal nan sourit akonpaye pa malfonksyonman gastwoentestinal, ki ka koze pa disbyoz entesten. Yo te sijere yon lyen ant ekspozisyon PPA dyetetik ak disbyoz mikwobyota entesten, men yo pa t mennen nan yon envestigasyon dirèk sou li. La a, nou te envestige chanjman ki asosye ak PPA nan konpozisyon mikwobyota entesten an ki ka mennen nan disbyoz. Mikwobyom entesten sourit ki te manje yon rejim alimantè san tretman (n=9) ak yon rejim alimantè anrichi ak PPA (n=13) yo te sekansye lè l sèvi avèk sekans metajenomik alontèm pou evalye diferans ki genyen nan konpozisyon mikwòb ak chemen metabolik bakteri yo. PPA dyetetik te asosye avèk yon ogmantasyon nan abondans takson enpòtan, ki gen ladan plizyè espès Bacteroides, Prevotella, ak Ruminococcus, manm ki te deja enplike nan pwodiksyon PPA. Mikwobyom sourit ki ekspoze a PPA yo te genyen tou plis chemen ki gen rapò ak metabolis lipid ak byosentèz òmòn esteroyid. Rezilta nou yo endike ke PPA ka modifye mikwobyota entesten an ak chemen metabolik ki asosye avèk li yo. Chanjman sa yo obsève yo mete aksan sou lefèt ke préservatifs ki klase kòm san danje pou konsomasyon yo ka enfliyanse konpozisyon mikwobyota entesten an e, kidonk, sante moun.
Mikwobyòm imen an souvan refere a kòm "dènye ògàn nan kò a" epi li jwe yon wòl vital nan sante moun (Baquero ak Nombela, 2012). An patikilye, mikwobyòm entesten an rekonèt pou enfliyans li sou tout sistèm nan ak wòl li nan anpil fonksyon esansyèl. Bakteri komensal yo abondan nan trip la, yo okipe plizyè nich ekolojik, yo itilize eleman nitritif yo, epi yo fè konpetisyon ak patojèn potansyèl yo (Jandhyala et al., 2015). Divès konpozan bakteri nan mikwobyòt entesten an kapab pwodui eleman nitritif esansyèl tankou vitamin epi ankouraje dijesyon (Rowland et al., 2018). Metabolit bakteri yo te montre tou enfliyanse devlopman tisi epi amelyore chemen metabolik ak iminitè yo (Heijtz et al., 2011; Yu et al., 2022). Konpozisyon mikwobyòm entesten imen an trè divès epi li depann de faktè jenetik ak anviwònman tankou rejim alimantè, sèks, medikaman, ak eta sante (Kumbhare et al., 2019).
Rejim alimantè matènèl la se yon eleman kritik nan devlopman fetis la ak neonatal la epi li se yon sous swadizan konpoze ki ka enfliyanse devlopman an (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). Youn nan konpoze enteresan sa yo se asid propionik (PPA), yon sou-pwodwi asid gra chèn kout ki jwenn nan fèmantasyon bakteri ak yon aditif manje (den Besten et al., 2013). PPA gen pwopriyete antibakteri ak antifonjik e pakonsekan li itilize kòm yon konsèvatè manje ak nan aplikasyon endistriyèl pou anpeche kwasans mwazi ak bakteri (Wemmenhove et al., 2016). PPA gen diferan efè nan diferan tisi. Nan fwa a, PPA gen efè anti-enflamatwa lè li afekte ekspresyon sitokin nan makrofaj yo (Kawasoe et al., 2022). Yo te obsève efè regilasyon sa a tou nan lòt selil iminitè, sa ki mennen nan yon diminisyon enflamasyon (Haase et al., 2021). Sepandan, yo te obsève efè opoze a nan sèvo a. Etid anvan yo te montre ke ekspozisyon PPA pwovoke konpòtman ki sanble ak otis nan sourit (El-Ansary et al., 2012). Lòt etid yo te montre ke PPA ka pwovoke gliyoz epi aktive chemen pro-enflamatwa nan sèvo a (Abdelli et al., 2019). Paske PPA se yon asid fèb, li ka difize nan epitelyòm entesten an nan san an e konsa travèse baryè restriksyon tankou baryè san-sèvo a ansanm ak plasenta a (Stinson et al., 2019), sa ki mete aksan sou enpòtans PPA kòm yon metabolit regilatwa ki pwodui pa bakteri. Malgre ke wòl potansyèl PPA kòm yon faktè risk pou otis aktyèlman anba envestigasyon, efè li sou moun ki gen otis ka ale pi lwen pase pwovoke diferansyasyon newòn.
Sentòm gastwoentestinal tankou dyare ak konstipasyon yo komen nan pasyan ki gen twoub newodevlopman (Cao et al., 2021). Etid anvan yo te montre ke mikwobyòm pasyan ki gen twoub spectre otis (TSA) diferan de sa moun ki an sante, sa ki sijere prezans disbyoz mikwobyòm entesten (Finegold et al., 2010). Menm jan an tou, karakteristik mikwobyòm pasyan ki gen maladi enflamatwa entesten, obezite, maladi alzaymè, elatriye diferan tou de sa moun ki an sante (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). Sepandan, jiska prezan, pa gen okenn relasyon kozatif ki te etabli ant mikwobyòm entesten an ak maladi oswa sentòm newolojik (Yap et al., 2021), byenke yo panse plizyè espès bakteri jwe yon wòl nan kèk nan eta maladi sa yo. Pa egzanp, Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio ak lòt fanmi yo pi abondan nan mikwobyota pasyan ki gen otis (Tomova et al., 2015; Golubeva et al., 2017; Cristiano et al., 2018; Zurita et al., 2020). Li enpòtan pou note ke espès manm kèk nan fanmi sa yo li te ye pou posede jèn ki asosye ak pwodiksyon PPA (Reichardt et al., 2014; Yun ak Lee, 2016; Zhang et al., 2019; Baur ak Dürre, 2023). Etandone pwopriyete antimikwòb PPA yo, ogmante abondans li ka benefik pou kwasans bakteri ki pwodui PPA (Jacobson et al., 2018). Kidonk, yon anviwònman ki rich an PFA ka mennen nan chanjman nan mikwobyota entesten an, ki gen ladan patojèn gastwoentestinal yo, ki ka faktè potansyèl ki mennen nan sentòm gastwoentestinal yo.
Yon kesyon santral nan rechèch sou mikwobyòm se si diferans nan konpozisyon mikwòb yo se yon kòz oswa yon sentòm maladi kache. Premye etap pou klarifye relasyon konplèks ki genyen ant rejim alimantè, mikwobyòm entesten an, ak maladi newolojik se evalye efè rejim alimantè sou konpozisyon mikwòb. Pou sa, nou te itilize sekans metajenomik lekti long pou konpare mikwobyòm entesten pitit sourit ki te manje yon rejim rich an PPA oswa yon rejim ki pa gen PPA. Pitit yo te manje menm rejim ak manman yo. Nou te fè ipotèz ke yon rejim rich an PPA ta lakòz chanjman nan konpozisyon mikwòb entesten an ak nan chemen fonksyonèl mikwòb yo, patikilyèman sa yo ki gen rapò ak metabolis PPA ak/oswa pwodiksyon PPA.
Etid sa a te itilize sourit transjenik FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J (Jackson Laboratories) ki twòp eksprime pwoteyin fliyoresan vèt (GFP) anba kontwòl pwomotè GFAP espesifik pou gli a, swivan direktiv Komite Swen ak Itilizasyon Animal Enstitisyonèl Inivèsite Florid Santral (UCF-IACUC) (Nimewo Pèmi Itilizasyon Animal: PROTO202000002). Apre sevraj, yo te loje sourit yo endividyèlman nan kaj ak 1-5 sourit nan chak sèks pa kaj. Yo te ba yo manje ad libitum swa ak yon rejim kontwòl pirifye (rejim estanda ouvè modifye, 16 kcal% grès) oswa yon rejim complétée ak propionate sodyòm (rejim estanda ouvè modifye, 16 kcal% grès, ki gen 5,000 ppm propionate sodyòm). Kantite propionate sodyòm ki te itilize a te ekivalan a 5,000 mg PFA/kg pwa total manje. Sa a se pi gwo konsantrasyon PPA ki apwouve pou itilize kòm yon konsèvatè manje. Pou prepare pou etid sa a, yo te bay paran yo tou de rejim alimantè yo pandan 4 semèn anvan kwazman epi yo te kontinye pandan tout gwosès manman an. Yo te sevre pitit sourit yo [22 sourit, 9 temwen (6 mal, 3 fi) ak 13 PPA (4 mal, 9 fi)] epi yo te kontinye ak menm rejim alimantè ak manman yo pandan 5 mwa. Yo te sakrifye pitit sourit yo lè yo te gen 5 mwa epi yo te kolekte kontni fekal entesten yo epi yo te estoke yo okòmansman nan tib mikrosantrifij 1.5 ml a -20°C epi answit yo te transfere yo nan yon frizè a -80°C jiskaske ADN lame a te vid epi yo te ekstrè asid nikleyik mikwòb yo.
Yo te retire ADN lame a dapre yon pwotokòl modifye (Charalampous et al., 2019). An brèf, yo te transfere kontni fekal la nan 500 µl InhibitEX (Qiagen, Cat#/ID: 19593) epi yo te estoke l nan frizè. Trete yon maksimòm de 1-2 grenn fekal pou chak ekstraksyon. Apre sa, yo te omojeneize kontni fekal la mekanikman lè l sèvi avèk yon pilon plastik andedan tib la pou fòme yon sispansyon. Santrifije echantiyon yo a 10,000 RCF pandan 5 minit oswa jiskaske echantiyon yo fin fòme yon grenn, answit aspire sipènatan an epi resispann grenn nan nan 250 µl 1× PBS. Ajoute 250 µl solisyon saponin 4.4% (TCI, nimewo pwodwi S0019) nan echantiyon an kòm yon detèjan pou dekole manbràn selil eukaryotik yo. Yo te melanje echantiyon yo dousman jiskaske yo vin lis epi yo te enkube yo nan tanperati chanm pandan 10 minit. Apre sa, pou deranje selil ekaryotik yo, yo te ajoute 350 μl dlo san nikleaz nan echantiyon an, yo te enkube l pandan 30 s, epi answit yo te ajoute 12 μl 5 M NaCl. Apre sa, yo te santrifije echantiyon yo a 6000 RCF pandan 5 min. Aspire sipènatant la epi resispann grenn nan nan 100 μl 1X PBS. Pou retire ADN lame a, ajoute 100 μl tanpon HL-SAN (12.8568 g NaCl, 4 ml 1M MgCl2, 36 ml dlo san nikleaz) ak 10 μl anzim HL-SAN (ArticZymes P/N 70910-202). Echantiyon yo te byen melanje lè yo pipete epi yo te enkube yo a 37 °C pandan 30 minit a 800 rpm sou yon Eppendorf™ ThermoMixer C. Apre enkubasyon an, yo te santrifije yo a 6000 RCF pandan 3 minit epi yo te lave yo de fwa ak 800 µl ak 1000 µl 1X PBS. Finalman, yo te resispann grenn nan nan 100 µl 1X PBS.
Yo te izole ADN bakteri total la lè l sèvi avèk Twous Pirifikasyon ADN Jenomik New England Biolabs Monarch la (New England Biolabs, Ipswich, MA, Cat# T3010L). Pwosedi operasyon estanda ki vini ak twous la yon ti jan modifye. Enkube epi kenbe dlo san nikleaz a 60°C anvan operasyon an pou elisyon final la. Ajoute 10 µl Proteinaz K ak 3 µl RNase A nan chak echantiyon. Apre sa, ajoute 100 µl Tanpon Liz Selilè epi melanje dousman. Apre sa, yo te enkube echantiyon yo nan yon Eppendorf™ ThermoMixer C a 56°C ak 1400 rpm pou omwen 1 èdtan epi jiska 3 èdtan. Echantiyon enkube yo te santrifije a 12,000 RCF pandan 3 minit epi yo te transfere sipènatant ki soti nan chak echantiyon nan yon tib mikwosantrifij 1.5 mL apa ki gen 400 µL solisyon lyezon. Apre sa, yo te brase tib yo ak yon toubiyon pulsasyon pandan 5-10 segonn nan entèval 1 segonn. Transfere tout kontni likid chak echantiyon (apeprè 600–700 µL) nan yon katouch filtè ki mete nan yon tib koleksyon ki pase nan yon lòt. Tib yo te santrifije a 1,000 RCF pandan 3 minit pou pèmèt premye lyezon ADN nan epi answit santrifije a 12,000 RCF pandan 1 minit pou retire likid ki rete a. Kolòn echantiyon an te transfere nan yon nouvo tib koleksyon epi answit lave li de fwa. Pou premye lave a, ajoute 500 µL tanpon lave nan chak tib. Envèse tib la 3–5 fwa epi answit santrifije a 12,000 RCF pandan 1 minit. Jete likid ki nan tib koleksyon an epi mete katouch filtè a tounen nan menm tib koleksyon an. Pou dezyèm lave a, ajoute 500 µL tanpon lave nan filtè a san envèse li. Echantiyon yo te santrifije a 12,000 RCF pandan 1 minit. Transfere filtè a nan yon tib LoBind® 1.5 mL epi ajoute 100 µL dlo san nikleaz ki te chofe alavans. Filtè yo te enkube nan tanperati chanm pandan 1 minit epi answit santrifije yo a 12,000 RCF pandan 1 minit. ADN ki te elimine a te estoke nan -80°C.
Yo te mezire konsantrasyon ADN nan lè l sèvi avèk yon Fluorometer Qubit™ 4.0. Yo te prepare ADN nan lè l sèvi avèk Kit Qubit™ 1X dsDNA High Sensitivity (Nimewo Katalòg Q33231) dapre enstriksyon manifakti a. Yo te mezire distribisyon longè fragman ADN nan lè l sèvi avèk yon Aglient™ 4150 oswa 4200 TapeStation. Yo te prepare ADN nan lè l sèvi avèk Agilent™ Genomic DNA Reagents (Nimewo Katalòg 5067-5366) ak Genomic DNA ScreenTape (Nimewo Katalòg 5067-5365). Yo te fè preparasyon bibliyotèk la lè l sèvi avèk Kit Kodaj Bar PCR Rapid Oxford Nanopore Technologies™ (ONT) (SQK-RPB004) dapre enstriksyon manifakti a. Yo te sekansye ADN nan lè l sèvi avèk yon sekansè ONT GridION™ Mk1 ak yon selil koule Min106D (R 9.4.1). Paramèt sekans yo te: apèl baz ki gen gwo presizyon, valè q minimòm 9, konfigirasyon kòd bar, ak taye kòd bar. Yo te sekansye echantiyon yo pandan 72 èdtan, apre sa yo te soumèt done apèl debaz yo pou plis tretman ak analiz.
Yo te fè tretman byoenformatik la avèk metòd ki te dekri deja (Greenman et al., 2024). Yo te divize fichye FASTQ yo te jwenn nan sekans lan an anyè pou chak echantiyon. Anvan analiz byoenformatik la, yo te trete done yo avèk metòd sa a: premyèman, yo te mete fichye FASTQ echantiyon yo ansanm nan yon sèl fichye FASTQ. Apre sa, yo te filtre lekti ki pi kout pase 1000 bp avèk Filtlong v. 0.2.1, sèl paramèt ki te chanje a se te –min_length 1000 (Wick, 2024). Anvan yo te kontinye filtraj la, yo te kontwole kalite lekti a avèk NanoPlot v. 1.41.3 avèk paramèt sa yo: –fastq –plots dot –N50 -o(De Coster ak Rademakers, 2023). Lekti yo te aliyen ak jenòm referans sourit GRCm39 la (GCF_000001635.27) lè l sèvi avèk minimap2 v. 2.24-r1122 pou retire lekti ki kontamine pa lame a avèk paramèt sa yo: -L -ax map-ont(Lee, 2018). Fichye aliyman yo te pwodui yo te konvèti an fòma BAM lè l sèvi avèk samtools view -b (Danecek et al., 2021) nan samtools v. 1.16.1. Lekti ki pa aliyen yo te idantifye lè l sèvi avèk samtools view -b -f 4, sa ki endike ke lekti sa yo pa t fè pati jenòm lame a. Lekti ki pa aliyen yo te konvèti tounen an fòma FASTQ lè l sèvi avèk samtools bam2fq ak paramèt default. NanoPlot te re-egzekite sou lekti filtre ki te vin apre yo lè l sèvi avèk paramèt ki te dekri deja. Apre filtraj la, done metajenomik yo te rasanble lè l sèvi avèk metaflye v. 2.8.2-b1689 ak paramèt sa yo: –nano-raw–meta (Kolmogorov et al., 2020). Kite rès paramèt yo nan valè defo yo. Apre asanblaj la, lekti filtre yo te konekte ak asanblaj la lè l sèvi avèk minimap2, epi paramèt -ax map-ont la te itilize pou jenere yon fichye aliyman nan fòma SAM. Asanblaj la te premye rafine lè l sèvi avèk racon v. 1.4.20 ak paramèt sa yo: -m 8 -x -6 -g -8 -w 500 -u (Vaser et al., 2017). Apre racon te fini, li te plis rafine ak medaka v. 1.7.2, lè l sèvi avèk medaka_consesus, ak tout paramèt eksepte paramèt -m la kite nan valè defo yo. Paramèt -m lan fikse sou r941_min_hac_g507 pou presize chimi selil koule a ak apèl baz wo presizyon ki itilize pou done nou yo (nanoporetech/medaka, 2024). Done filtre yo (ki pral rele done mikwòb apre sa) ak asanblaj final netwaye a te itilize pou analiz ki vin apre.
Pou klasifikasyon taksonomik, nou te klase lekti ak kontig ki reyini yo lè l sèvi avèk Kraken2 v. 2.1.2 (Wood et al., 2019). Jenere rapò ak fichye rezilta pou lekti ak asanblaj, respektivman. Sèvi ak opsyon -use-names pou analize lekti ak asanblaj yo. Opsyon -gzip-compressed ak -paired yo espesifye pou segman lekti yo. Nou te estime abondans relatif taksa nan metajenòm yo lè l sèvi avèk Bracken v. 2.8 (Lu et al., 2017). Nou te premye kreye yon baz done kmer ki gen 1000 baz lè l sèvi avèk bracken-build ak paramèt sa yo: -d-k 35 -l 1000 Yon fwa li fin konstwi, bracken ap fonksyone dapre rapò kraken2 te pwodui a epi li filtre done yo lè l sèvi avèk opsyon sa yo: -d -I -O-p 1000 -l

Pami yo, yo chwazi P, G oubyen S selon nivo klasifikasyon y ap analize a. Pou minimize enpak klasifikasyon fo pozitif yo, yo te adopte yon papòt abondans relatif minimòm 1e-4 (1/10,000 lekti). Anvan analiz estatistik la, yo te transfòme abondans relatif Bracken te rapòte yo (fraction_total_reads) lè l sèvi avèk transfòmasyon santre logaritmik-rapò (CLR) la (Aitchison, 1982). Yo te chwazi metòd CLR a pou transfòmasyon done yo paske li pa varyab nan echèl epi li sifizan pou ansanm done ki pa ra (Gloor et al., 2017). Transfòmasyon CLR a itilize logaritm natirèl la. Done kontaj Bracken te rapòte yo te nòmalize lè l sèvi avèk ekspresyon logaritmik relatif (RLE) la (Anders ak Huber, 2010). Yo te pwodui figi yo lè l sèvi avèk yon konbinezon matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 ak logaritm sekansyèl (Gloor et al., 2017). 0.12.2 ak stantanotasyon v. 0.5.0 (Hunter, 2007; Waskom, 2021; Charlier et al., 2022). Yo te kalkile rapò Bacillus/Bacteroidetes la pou chak echantiyon lè l sèvi avèk konte bakteri nòmalize. Valè ki rapòte nan tablo yo awondi a 4 plas desimal. Yo te kalkile endèks divèsite Simpson an lè l sèvi avèk script alpha_diversity.py ki bay nan pake KrakenTools v. 1.2 la (Lu et al., 2022). Yo bay rapò Bracken nan script la epi yo bay endèks Simpson "Si" pou paramèt -an an. Yo te defini diferans enpòtan nan abondans kòm diferans CLR mwayèn ≥ 1 oswa ≤ -1. Yon diferans CLR mwayèn ±1 endike yon ogmantasyon 2.7 fwa nan abondans yon kalite echantiyon. Siy la (+/-) endike si takson an pi abondan nan echantiyon PPA a ak echantiyon kontwòl la, respektivman. Yo te detèmine siyifikasyon an lè l sèvi avèk tès Mann-Whitney U a (Virtanen et al., 2020). Yo te itilize Statsmodels v. 0.14 (Benjamini ak Hochberg, 1995; Seabold ak Perktold, 2010), epi yo te aplike pwosedi Benjamini-Hochberg la pou korije tès miltip yo. Yo te itilize yon valè p ajiste ≤ 0.05 kòm papòt pou detèmine siyifikasyon estatistik la.
Yo te fè anotasyon jèn ak estimasyon abondans relatif la lè l sèvi avèk yon vèsyon modifye nan pwotokòl Maranga et al. dekri a (Maranga et al., 2023). Premyèman, yo te retire kontig ki pi kout pase 500 bp nan tout asanblaj yo lè l sèvi avèk SeqKit v. 2.5.1 (Shen et al., 2016). Apre sa, yo te konbine asanblaj yo te chwazi yo nan yon pan-metajenom. Yo te idantifye kad lekti ouvè (ORF) yo lè l sèvi avèk Prodigal v. 1.0.1 (yon vèsyon paralèl Prodigal v. 2.6.3) avèk paramèt sa yo: -d-f gff-i -O-T 24 -p meta -C 10000 (Hyett et al., 2012; Jaenicke, 2024). Fichye nikleotid ki te sòti yo te filtre lè l sèvi avèk Python pou retire tout jèn enkonplè yo. Apre sa, yo te itilize CD-HIT v. 4.8.1 pou gwoupe jèn yo ak paramèt sa yo: cd-hit-est -i -O-c 0.95 -s 0.85 -aS 0.9 -n 10 -d 256 -M 350000 -T 24 -l 100 -g 1 (Fu et al., 2012). Katalòg jèn ki pa redondan ki te pwodui a te itilize pou estime abondans jèn ak anotasyon. Abondans relatif jèn nan te estime lè l sèvi avèk KMA v. 1.4.9 (Clausen et al., 2018). Premyèman, kreye yon fichye endèks lè l sèvi avèk endèks KMA ak paramèt sa yo: -i -OApre sa, lè l sèvi avèk endèks ki te pwodui ansanm ak lekti mikwòb yo pou chak echantiyon jan sa dekri nan seksyon Bioinformatics Pipeline, KMA te fèt ak paramèt sa yo: -i -O-t_db-bcNano -bc 0.7 -ef -t 24. Apre sa, yo te nòmalize kantite jèn yo lè l sèvi avèk CLR, epi yo te itilize klas analiz konpozan prensipal (PCA) Sci-kit learn nan (Pedregosa et al., 2011). Yo te fè anotasyon jèn prevwa a sou katalòg jèn ki pa redondan an lè l sèvi avèk script emapper.py nan eggNOG v. 2.1.12 ak baz done eggNOG vèsyon 5.0.2 avèk paramèt sa yo: –itype CDS –cpu 24 -i– Katalòg done–go_evidence Pwodiksyon ki pa elektwonik– Anyè pwodiksyon an–target_orthologs tout –seed_ortholog_evalue 0.001 –seed_ortholog_score 60 –query_cover 20 –subject_cover 0 –translate –override –temp_dir(Cantalapiedra et al., 2021). Yo te egzamine rezilta KMA yo pou chwazi jèn ki gen ase pwoteksyon modèl ak idantite modèl (≥ 90%) ak abondans (pwofondè ≥ 3). Yo te transfòme rezilta pwofondè KMA yo lè l sèvi avèk CLR jan sa dekri pi wo a. Apre sa, yo te konpare rezilta KMA yo ak ID kontig yo ki soti nan rezilta anotasyon fonksyonèl ak klasifikasyon yo lè l sèvi avèk sous kontig la pou chak jèn. Menm jan ak taksa yo, yo te defini diferans enpòtan nan abondans jèn kòm jèn ki gen yon diferans CLR mwayèn ≥ 1 oswa ≤ -1, ak yon siy (+/-) ki endike ke jèn nan te pi abondan nan echantiyon PPA yo oswa echantiyon kontwòl yo, respektivman.
Yo te premye gwoupe jèn yo dapre idantifikatè òtolog (KO) Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) ke eggNOG te bay pou konpare abondans chemen jèn yo. Yo te retire jèn ki pa gen knockout oswa jèn ki gen plizyè knockout anvan analiz la. Apre sa, yo te kalkile abondans mwayèn chak KO pou chak echantiyon epi yo te fè analiz estatistik. Yo te defini jèn metabolis PPA kòm nenpòt jèn ki te resevwa yon ranje ko00640 nan kolòn KEGG_Pathway la, ki endike yon wòl nan metabolis propionate dapre KEGG. Jèn yo idantifye kòm asosye avèk pwodiksyon PPA yo nan Tablo Siplemantè 1 (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017). Yo te fè tès pèmitasyon pou idantifye jèn metabolis ak pwodiksyon PPA ki te siyifikativman pi abondan nan chak kalite echantiyon. Yo te fè mil pèmitasyon pou chak jèn yo te analize. Yo te itilize yon valè p 0.05 kòm yon papòt pou detèmine siyifikasyon estatistik. Yo te asiyen anotasyon fonksyonèl bay jèn endividyèl nan yon gwoup ki baze sou anotasyon jèn reprezantatif nan gwoup la. Yo te kapab idantifye taksa ki asosye avèk metabolis PPA ak/oswa pwodiksyon PPA lè yo te fè matche ID kontig ki nan fichye rezilta Kraken2 yo ak menm ID kontig yo te kenbe pandan anotasyon fonksyonèl la lè l sèvi avèk eggNOG. Yo te fè tès siyifikasyon an lè l sèvi avèk tès Mann-Whitney U ki te dekri deja. Yo te fè koreksyon pou tès miltip yo lè l sèvi avèk pwosedi Benjamini-Hochberg la. Yo te itilize yon valè p ≤ 0.05 kòm yon papòt pou detèmine siyifikasyon estatistik la.
Yo te evalye divèsite mikwobyòm entesten sourit yo lè l sèvi avèk endèks divèsite Simpson an. Yo pa t obsève okenn diferans enpòtan ant echantiyon kontwòl yo ak echantiyon PPA yo an tèm de divèsite jan ak espès (valè p pou jan: 0.18, valè p pou espès: 0.16) (Figi 1). Apre sa, yo te konpare konpozisyon mikwòb yo lè l sèvi avèk analiz eleman prensipal (PCA). Figi 2 montre gwoupman echantiyon yo pa filòm yo, sa ki endike ke te gen diferans nan konpozisyon espès mikwobyòm yo ant echantiyon PPA yo ak echantiyon kontwòl yo. Gwoupman sa a te mwens pwononse nan nivo jan an, sa ki sijere ke PPA afekte sèten bakteri (Figi siplemantè 1).
Figi 1. Divèsite alfa nan konpozisyon fanmi ak espès nan mikwobyòm entesten sourit la. Dyagram bwat ki montre endis divèsite Simpson nan fanmi (A) ak espès (B) nan echantiyon PPA ak echantiyon kontwòl yo. Yo te detèmine siyifikasyon an lè l sèvi avèk tès Mann-Whitney U a, epi yo te fè plizyè koreksyon lè l sèvi avèk pwosedi Benjamini-Hochberg la. ns, valè p a pa t siyifikatif (p>0.05).
Figi 2. Rezilta analiz konpozan prensipal konpozisyon mikwobyòm entesten sourit nan nivo espès la. Grafik analiz konpozan prensipal la montre distribisyon echantiyon yo atravè de premye konpozan prensipal yo. Koulè yo endike kalite echantiyon: Sourit ki ekspoze a PPA yo koulè mov epi sourit kontwòl yo jòn. Konpozan prensipal 1 ak 2 yo trase sou aks x ak aks y respektivman, epi yo eksprime kòm rapò varyans eksplike yo.
Lè yo te itilize done kontaj transfòme pa RLE, yo te obsève yon diminisyon siyifikatif nan rapò medyàn Bakteroidet/Bacilli nan sourit kontwòl ak sourit PPA (kontwòl: 9.66, PPA: 3.02; valè-p = 0.0011). Diferans sa a te akòz pi gwo abondans Bakteroidet nan sourit PPA konpare ak kontwòl yo, byenke diferans lan pa t siyifikatif (mwayèn kontwòl CLR: 5.51, mwayèn PPA CLR: 6.62; valè-p = 0.054), alòske abondans Bakteroidet yo te sanble (mwayèn kontwòl CLR: 7.76, mwayèn PPA CLR: 7.60; valè-p = 0.18).
Analiz abondans manm taksonomik mikwobyòm entesten an te revele ke 1 filòm ak 77 espès te diferan anpil ant echantiyon PPA ak echantiyon kontwòl yo (Tablo Siplemantè 2). Abondans 59 espès nan echantiyon PPA yo te siyifikativman pi wo pase sa ki nan echantiyon kontwòl yo, alòske abondans sèlman 16 espès nan echantiyon kontwòl yo te pi wo pase sa ki nan echantiyon PPA yo (Figi 3).
Figi 3. Abondans diferansyèl takson nan mikwobyòm entesten sourit PPA ak kontwòl yo. Graf vòlkan yo montre diferans nan abondans fanmi (A) oswa espès (B) ant echantiyon PPA ak kontwòl yo. Pwen gri yo endike pa gen okenn diferans siyifikatif nan abondans takson yo. Pwen koulè yo endike diferans siyifikatif nan abondans (valè p ≤ 0.05). 20 premye takson yo ki gen pi gwo diferans nan abondans ant kalite echantiyon yo montre an wouj ak ble klè (echantiyon kontwòl ak PPA), respektivman. Pwen jòn ak mov yo te omwen 2.7 fwa pi abondan nan echantiyon kontwòl oswa PPA pase nan kontwòl yo. Pwen nwa yo reprezante takson ki gen abondans siyifikativman diferan, ak diferans CLR mwayèn ant -1 ak 1. Valè P yo te kalkile lè l sèvi avèk tès Mann-Whitney U a epi yo te korije pou tès miltip lè l sèvi avèk pwosedi Benjamini-Hochberg la. Diferans CLR mwayèn fonse yo endike diferans siyifikatif nan abondans.
Apre nou te fin analize konpozisyon mikwòb entesten an, nou te fè yon anotasyon fonksyonèl mikwobyòm nan. Apre nou te fin filtre jèn ki pa gen bon kalite yo, nou te idantifye yon total 378,355 jèn inik nan tout echantiyon yo. Nou te itilize abondans transfòme jèn sa yo pou analiz eleman prensipal yo (PCA), epi rezilta yo te montre yon wo degre gwoupman kalite echantiyon yo ki baze sou pwofil fonksyonèl yo (Figi 4).
Figi 4. Rezilta PCA yo lè l sèvi avèk pwofil fonksyonèl mikwobyòm entesten sourit la. Grafik PCA a montre distribisyon echantiyon yo atravè de premye konpozan prensipal yo. Koulè yo endike kalite echantiyon an: Sourit ki ekspoze a PPA yo koulè mov epi sourit kontwòl yo jòn. Konpozan prensipal 1 ak 2 yo trase sou aks x ak aks y respektivman, epi yo eksprime kòm rapò varyans eksplike yo.
Apre sa, nou te egzamine abondans KEGG knockouts yo nan diferan kalite echantiyon. Nou te idantifye yon total 3648 knockout inik, pami yo 196 te siyifikativman pi abondan nan echantiyon kontwòl yo e 106 te pi abondan nan echantiyon PPA yo (Figi 5). Nou te detekte yon total 145 jèn nan echantiyon kontwòl yo ak 61 jèn nan echantiyon PPA yo, ak abondans siyifikativman diferan. Chemen ki gen rapò ak metabolis lipid ak aminosik yo te siyifikativman pi rich nan echantiyon PPA yo (Tablo Siplemantè 3). Chemen ki gen rapò ak metabolis azòt ak sistèm relè souf yo te siyifikativman pi rich nan echantiyon kontwòl yo (Tablo Siplemantè 3). Abondans jèn ki gen rapò ak metabolis aminosik/nikleotid (ko:K21279) ak metabolis inositol fosfat (ko:K07291) te siyifikativman pi wo nan echantiyon PPA yo (Figi 5). Echantiyon kontwòl yo te gen siyifikativman plis jèn ki gen rapò ak metabolis benzoat (ko:K22270), metabolis azòt (ko:K00368), ak glikoliz/glukoneojènèz (ko:K00131) (Figi 5).
Fig. 5. Abondans diferansyèl KO yo nan mikwobyòm entesten sourit PPA ak kontwòl yo. Grafik vòlkan an montre diferans ki genyen nan abondans gwoup fonksyonèl yo (KO). Pwen gri yo endike KO ki gen abondans ki pa t siyifikativman diferan ant kalite echantiyon yo (valè-p > 0.05). Pwen ki gen koulè yo endike diferans siyifikatif nan abondans (valè-p ≤ 0.05). 20 KO ki gen pi gwo diferans nan abondans ant kalite echantiyon yo montre an wouj ak ble klè, ki koresponn ak echantiyon kontwòl ak PPA, respektivman. Pwen jòn ak mov yo endike KO ki te omwen 2.7 fwa pi abondan nan echantiyon kontwòl ak PPA, respektivman. Pwen nwa yo endike KO ki gen abondans siyifikativman diferan, ak diferans CLR mwayèn ant -1 ak 1. Valè P yo te kalkile lè l sèvi avèk tès Mann-Whitney U a epi ajiste pou konparezon miltip lè l sèvi avèk pwosedi Benjamini-Hochberg la. NaN endike ke KO a pa fè pati yon chemen nan KEGG. Valè diferans CLR mwayèn ki an karaktè gra yo endike diferans siyifikatif nan abondans. Pou plis enfòmasyon detaye sou chemen kote KO ki nan lis la fè pati, gade Tablo Siplemantè 3 la.
Pami jèn anote yo, 1601 jèn te gen abondans siyifikativman diferan ant kalite echantiyon yo (p ≤ 0.05), ak chak jèn ki te omwen 2.7 fwa pi abondan. Nan jèn sa yo, 4 jèn te pi abondan nan echantiyon kontwòl yo e 1597 jèn te pi abondan nan echantiyon PPA yo. Piske PPA gen pwopriyete antimikwòb, nou te egzamine abondans metabolis PPA ak jèn pwodiksyon ant kalite echantiyon yo. Pami 1332 jèn ki gen rapò ak metabolis PPA yo, 27 jèn te siyifikativman pi abondan nan echantiyon kontwòl yo e 12 jèn te pi abondan nan echantiyon PPA yo. Pami 223 jèn ki gen rapò ak pwodiksyon PPA yo, 1 jèn te siyifikativman pi abondan nan echantiyon PPA yo. Figi 6A demontre plis abondans ki pi wo nan jèn ki enplike nan metabolis PPA, ak abondans siyifikativman pi wo nan echantiyon kontwòl yo ak gwo gwosè efè, pandan ke Figi 6B mete aksan sou jèn endividyèl ki gen abondans siyifikativman pi wo obsève nan echantiyon PPA yo.
Fig. 6. Abondans diferansyèl jèn ki gen rapò ak PPA nan mikwobyòm trip sourit la. Graf vòlkan yo montre diferans ki genyen nan abondans jèn ki asosye ak metabolis PPA (A) ak pwodiksyon PPA (B). Pwen gri yo endike jèn ki gen abondans ki pa t siyifikativman diferan ant kalite echantiyon yo (valè-p > 0.05). Pwen ki gen koulè yo endike diferans siyifikatif nan abondans (valè-p ≤ 0.05). 20 jèn ki gen pi gwo diferans nan abondans yo montre an wouj ak ble klè (echantiyon kontwòl ak PPA), respektivman. Abondans pwen jòn ak mov yo te omwen 2.7 fwa pi gwo nan echantiyon kontwòl ak PPA pase nan echantiyon kontwòl yo. Pwen nwa yo reprezante jèn ki gen abondans siyifikativman diferan, ak diferans CLR mwayèn ant -1 ak 1. Valè P yo te kalkile lè l sèvi avèk tès Mann-Whitney U a epi yo te korije pou konparezon miltip lè l sèvi avèk pwosedi Benjamini-Hochberg la. Jèn yo koresponn ak jèn reprezantatif nan katalòg jèn ki pa redondan an. Non jèn yo konsiste de senbòl KEGG ki endike yon jèn KO. Diferans CLR mwayèn ki an karaktè gra yo endike abondans siyifikativman diferan. Yon tire (-) endike ke pa gen okenn senbòl pou jèn nan nan baz done KEGG la.
Yo te idantifye takson ki gen jèn ki gen rapò ak metabolis ak/oswa pwodiksyon PPA yo lè yo te fè matche idantite taksonomik kontig yo ak ID kontig jèn nan. Nan nivo genus la, yo te jwenn 130 genus ki gen jèn ki gen rapò ak metabolis PPA epi yo te jwenn 61 genus ki gen jèn ki gen rapò ak pwodiksyon PPA (Tablo Siplemantè 4). Sepandan, pa gen okenn genus ki te montre diferans siyifikatif nan abondans (p > 0.05).
Nan nivo espès yo, yo te jwenn 144 espès bakteri ki gen jèn ki asosye avèk metabolis PPA epi yo te jwenn 68 espès bakteri ki gen jèn ki asosye avèk pwodiksyon PPA (Tablo Siplemantè 5). Pami metabolizatè PPA yo, uit bakteri te montre ogmantasyon siyifikatif nan abondans ant kalite echantiyon yo, epi tout te montre chanjman siyifikatif nan efè (Tablo Siplemantè 6). Tout metabolizatè PPA idantifye ki gen diferans siyifikatif nan abondans yo te pi abondan nan echantiyon PPA yo. Klasifikasyon nan nivo espès yo te revele reprezantan fanmi ki pa t diferan anpil ant kalite echantiyon yo, tankou plizyè espès Bacteroides ak Ruminococcus, ansanm ak Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus, ak Alcaligenes polymorpha. Pami bakteri ki pwodui PPA yo, kat bakteri te montre diferans siyifikatif nan abondans ant kalite echantiyon yo. Espès ki gen diferans siyifikatif nan abondans yo te enkli Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis, ak Ruminococcus bovis.
Nan etid sa a, nou te egzamine efè ekspozisyon PPA sou mikwobyota entesten sourit yo. PPA ka pwovoke diferan repons nan bakteri paske sèten espès pwodui li, lòt espès itilize li kòm yon sous manje, oswa li gen efè antimikwòb. Se poutèt sa, adisyon li nan anviwònman entesten an atravè sipleman dyetetik ka gen diferan efè selon tolerans, sansibilite, ak kapasite pou itilize li kòm yon sous eleman nitritif. Espès bakteri sansib yo ka elimine epi ranplase pa sa yo ki pi rezistan a PPA oswa ki kapab itilize li kòm yon sous manje, sa ki mennen nan chanjman nan konpozisyon mikwobyota entesten an. Rezilta nou yo te revele diferans siyifikatif nan konpozisyon mikwòb men pa gen okenn efè sou divèsite mikwòb an jeneral. Pi gwo efè yo te obsève nan nivo espès yo, ak plis pase 70 taksa ki siyifikativman diferan an abondans ant echantiyon PPA ak echantiyon kontwòl yo (Tablo Siplemantè 2). Evalyasyon plis sou konpozisyon echantiyon ki te ekspoze a PPA yo te revele yon pi gwo eterogeneite nan espès mikwòb yo konpare ak echantiyon ki pa te ekspoze yo, sa ki sijere ke PPA ka amelyore karakteristik kwasans bakteri yo epi limite popilasyon bakteri ki ka siviv nan anviwònman ki rich an PPA. Kidonk, PPA ka selektivman pwovoke chanjman olye ke lakòz yon dezòd jeneralize nan divèsite mikwobyota entesten an.
Yo te deja montre ke prezèvatif manje tankou PPA yo chanje abondans konpozan mikwobyòm entesten yo san yo pa afekte divèsite jeneral la (Nagpal et al., 2021). La a, nou obsève diferans ki pi frapan ant espès Bacteroidetes yo nan filòm Bacteroidetes la (ke yo te konnen anvan kòm Bacteroidetes), ki te anrichi anpil nan sourit ki te ekspoze a PPA. Ogmantasyon abondans espès Bacteroides yo asosye avèk yon ogmantasyon degradasyon larim, sa ki ka ogmante risk enfeksyon epi ankouraje enflamasyon (Cornick et al., 2015; Desai et al., 2016; Penzol et al., 2019). Yon etid te jwenn ke sourit mal ki fèk fèt trete ak Bacteroides fragilis te montre konpòtman sosyal ki fè panse ak twoub spectre otis (ASD) (Carmel et al., 2023), epi lòt etid yo te montre ke espès Bacteroides yo ka chanje aktivite iminitè a epi mennen nan kadyomyopati enflamatwa otoiminitè (Gil-Cruz et al., 2019). Espès ki fè pati fanmi Ruminococcus, Prevotella, ak Parabacteroides yo te ogmante anpil tou nan sourit ki te ekspoze a PPA (Coretti et al., 2018). Sèten espès Ruminococcus yo asosye avèk maladi tankou maladi Crohn atravè pwodiksyon sitokin pro-enflamatwa (Henke et al., 2019), alòske espès Prevotella tankou Prevotella humani yo asosye avèk maladi metabolik tankou tansyon wo ak sansiblite ensilin (Pedersen et al., 2016; Li et al., 2017). Finalman, nou te jwenn ke rapò Bacteroidetes (ansyen Firmicutes) ak Bacteroidetes te siyifikativman pi ba nan sourit ki te ekspoze a PPA pase nan sourit kontwòl yo akòz yon abondans total ki pi wo nan espès Bacteroidetes yo. Yo te deja montre ke rapò sa a se yon endikatè enpòtan pou omeyostazi entesten, epi yo te asosye twoub nan rapò sa a ak divès eta maladi (Turpin et al., 2016; Takezawa et al., 2021; An et al., 2023), tankou maladi enflamatwa entesten (Stojanov et al., 2020). Ansanm, espès nan filòm Bacteroidetes yo sanble pi afekte pa PPA dyetetik ki wo. Sa ka akòz yon tolerans ki pi wo pou PPA oswa kapasite pou itilize PPA kòm yon sous enèji, ki te montre ke se vre pou omwen yon espès, Hoylesella enocea (Hitch et al., 2022). Altènativman, ekspozisyon PPA matènèl la ka amelyore devlopman fetis la lè li rann trip pitit sourit yo pi sansib a kolonizasyon Bacteroidetes; sepandan, konsepsyon etid nou an pa t pèmèt yon evalyasyon konsa.
Evalyasyon kontni metajenomik la te revele diferans enpòtan nan abondans jèn ki asosye avèk metabolis ak pwodiksyon PPA, avèk sourit ki te ekspoze a PPA ki te montre yon pi gwo abondans jèn ki responsab pou pwodiksyon PPA, alòske sourit ki pa te ekspoze a PPA yo te montre yon pi gwo abondans jèn ki responsab pou metabolis PAA (Figi 6). Rezilta sa yo sijere ke efè PPA sou konpozisyon mikwòb la ka pa sèlman akòz itilizasyon li, sinon abondans jèn ki asosye avèk metabolis PPA a ta dwe montre yon pi gwo abondans nan mikwobyòm entesten sourit ki te ekspoze a PPA yo. Yon eksplikasyon se ke PPA medyatè abondans bakteri prensipalman atravè efè antimikwòb li yo olye ke atravè itilizasyon li pa bakteri kòm yon eleman nitritif. Etid anvan yo te montre ke PPA anpeche kwasans Salmonella Typhimurium nan yon fason ki depann de dòz (Jacobson et al., 2018). Ekspozisyon a pi gwo konsantrasyon PPA ka chwazi bakteri ki rezistan a pwopriyete antimikwòb li yo epi ki ka pa nesesèman kapab metabolize oswa pwodui li. Pa egzanp, plizyè espès Parabacteroides te montre yon abondans siyifikativman pi wo nan echantiyon PPA yo, men yo pa t detekte okenn jèn ki gen rapò ak metabolis oswa pwodiksyon PPA (Tablo Siplemantè 2, 4, ak 5). Anplis de sa, pwodiksyon PPA kòm yon soupwodui fèmantasyon lajman distribye pami divès bakteri (Gonzalez-Garcia et al., 2017). Divèsite bakteri ki pi wo a ka rezon ki fè pi gwo abondans jèn ki gen rapò ak metabolis PPA nan echantiyon kontwòl yo (Averina et al., 2020). Anplis de sa, se sèlman 27 (2.14%) nan 1332 jèn yo te predi ki te jèn ki asosye sèlman ak metabolis PPA. Anpil jèn ki asosye ak metabolis PPA yo enplike tou nan lòt chemen metabolik. Sa a demontre plis ke abondans jèn ki enplike nan metabolis PPA te pi wo nan echantiyon kontwòl yo; jèn sa yo ka fonksyone nan chemen ki pa lakòz itilizasyon oswa fòmasyon PPA kòm yon soupwodui. Nan ka sa a, se sèlman yon jèn ki asosye ak jenerasyon PPA ki te montre diferans siyifikatif nan abondans ant kalite echantiyon yo. Kontrèman ak jèn ki asosye avèk metabolis PPA, yo te chwazi jèn makè pou pwodiksyon PPA paske yo enplike dirèkteman nan chemen bakteri pou pwodiksyon PPA. Nan sourit ki ekspoze a PPA, yo te jwenn tout espès yo te gen yon abondans ak yon kapasite pou pwodui PPA ki ogmante anpil. Sa sipòte prediksyon ke PPA yo ta chwazi pwodiktè PPA e pakonsekan predi ke kapasite pwodiksyon PPA ta ogmante. Sepandan, abondans jèn pa nesesèman korele ak ekspresyon jèn; kidonk, byenke abondans jèn ki asosye avèk metabolis PPA a pi wo nan echantiyon kontwòl yo, to ekspresyon an ka diferan (Shi et al., 2014). Pou konfime relasyon ki genyen ant prevalans jèn ki pwodui PPA ak pwodiksyon PPA, yo nesesè pou fè etid sou ekspresyon jèn ki enplike nan pwodiksyon PPA.
Anotasyon fonksyonèl metajenom PPA ak kontwòl yo te revele kèk diferans. Analiz PCA sou kontni jèn yo te revele gwoupman disrè ant echantiyon PPA ak kontwòl yo (Figi 5). Gwoupman nan echantiyon an te revele ke kontni jèn kontwòl la te pi divès, alòske echantiyon PPA yo te gwoupe ansanm. Gwoupman pa kontni jèn te konparab ak gwoupman pa konpozisyon espès. Kidonk, diferans nan abondans chemen yo konsistan avèk chanjman nan abondans espès espesifik ak souch nan yo. Nan echantiyon PPA yo, de chemen ki gen abondans siyifikativman pi wo te gen rapò ak metabolis sik aminosik/nikleotid (ko:K21279) ak plizyè chemen metabolis lipid (ko:K00647, ko:K03801; Tablo Siplemantè 3). Jèn ki asosye avèk ko:K21279 yo li te ye pou yo asosye avèk genus Bacteroides, youn nan genus ki gen yon kantite espès siyifikativman pi wo nan echantiyon PPA yo. Anzim sa a ka evite repons iminitè a lè li eksprime polisakarid kapsilè (Wang et al., 2008). Sa ka eksplike ogmantasyon Bacteroidetes yo obsève nan sourit ki ekspoze a PPA. Sa konplete ogmantasyon sentèz asid gra yo obsève nan mikwobyòm PPA a. Bakteri yo itilize chemen FASIIko:K00647 (fabB) pou pwodui asid gra, ki ka enfliyanse chemen metabolik lame a (Yao ak Rock, 2015; Johnson et al., 2020), epi chanjman nan metabolis lipid yo ka jwe yon wòl nan newodevlopman (Yu et al., 2020). Yon lòt chemen ki montre yon abondans ogmante nan echantiyon PPA yo se te byosentèz òmòn esteroyid (ko:K12343). Gen prèv k ap grandi ki montre ke gen yon relasyon envès ant kapasite mikwobyòt entesten an pou enfliyanse nivo òmòn yo ak pou li enfliyanse pa òmòn yo, sa vle di nivo esteroyid ki wo ka gen konsekans sante an aval (Tetel et al., 2018).
Etid sa a gen limit ak konsiderasyon. Yon distenksyon enpòtan se ke nou pa t fè evalyasyon fizyolojik sou bèt yo. Se poutèt sa, li pa posib pou konkli dirèkteman si chanjman nan mikwobyòm nan asosye avèk nenpòt maladi. Yon lòt konsiderasyon se ke sourit yo nan etid sa a te resevwa menm rejim alimantè ak manman yo. Etid nan lavni yo ka detèmine si chanje soti nan yon rejim alimantè ki rich an PPA nan yon rejim san PPA amelyore efè li sou mikwobyòm nan. Yon limitasyon nan etid nou an, tankou anpil lòt, se gwosè echantiyon limite a. Malgre ke konklizyon valab yo ka tire, yon gwosè echantiyon ki pi gwo ta bay pi gwo pouvwa estatistik lè w ap analize rezilta yo. Nou pridan tou pou nou tire konklizyon sou yon asosyasyon ant chanjman nan mikwobyòm entesten an ak nenpòt maladi (Yap et al., 2021). Faktè konfizyon tankou laj, sèks, ak rejim alimantè ka enfliyanse anpil konpozisyon mikwo-òganis yo. Faktè sa yo ka eksplike enkonsistans yo obsève nan literati a konsènan asosyasyon mikwobyòm entesten an ak maladi konplèks (Johnson et al., 2019; Lagod ak Naser, 2023). Pa egzanp, manm nan genus Bacteroidetes yo te montre swa ogmante oswa diminye nan bèt ak moun ki gen TSA (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). Menm jan an tou, etid sou konpozisyon entesten nan pasyan ki gen maladi enflamatwa entesten yo te jwenn tou de ogmantasyon ak diminisyon nan menm taksa yo (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). Pou limite enpak patipri sèks yo, nou te eseye asire yon reprezantasyon egal nan sèks yo pou diferans yo te gen plis chans pou yo te kondwi pa rejim alimantè. Youn nan defi anotasyon fonksyonèl yo se retire sekans jèn redondan yo. Metòd gwoupman jèn nou an mande 95% idantite sekans ak 85% resanblans longè, osi byen ke 90% pwoteksyon aliyman pou elimine fo gwoupman. Sepandan, nan kèk ka, nou te obsève COG ak menm anotasyon yo (pa egzanp, MUT) (Fig. 6). Plis etid nesesè pou detèmine si òtològ sa yo distenk, asosye avèk fanmi espesifik, oubyen si sa a se yon limitasyon nan apwòch gwoupman jèn lan. Yon lòt limitasyon nan anotasyon fonksyonèl se potansyèl move klasifikasyon; jèn bakteri mmdA a se yon anzim li te ye ki enplike nan sentèz propionate, men KEGG pa asosye li ak chemen metabolik propionate la. Okontrè, òtològ scpB ak mmcD yo gen rapò. Gwo kantite jèn ki pa gen knockout deziyen ka lakòz yon enkapasite pou idantifye jèn ki gen rapò ak PPA lè y ap evalye abondans jèn. Etid nan lavni yo pral benefisye de analiz metatranskriptòm, ki ka bay yon konpreyansyon pi pwofon sou karakteristik fonksyonèl mikwobyota entesten an epi lye ekspresyon jèn ak potansyèl efè en aval. Pou etid ki enplike maladi newodevlopman espesifik oswa maladi enflamatwa entesten, evalyasyon fizyolojik ak konpòtman bèt yo nesesè pou lye chanjman nan konpozisyon mikwobyom ak maladi sa yo. Etid adisyonèl ki transplante mikwobyom entesten an nan sourit san mikwòb ta itil tou pou detèmine si mikwobyom nan se yon motè oswa yon karakteristik maladi.
An rezime, nou demontre ke PPA dyetetik la aji kòm yon faktè nan modifye konpozisyon mikwobyota entesten an. PPA se yon préservatif apwouve pa FDA ki jwenn lajman nan divès manje ki, lè yo ekspoze li alontèm, ka lakòz dezòd nan flora entesten nòmal la. Nou te jwenn chanjman nan abondans plizyè bakteri, sa ki sijere ke PPA ka enfliyanse konpozisyon mikwobyota entesten an. Chanjman nan mikwobyota a ka mennen nan chanjman nan nivo sèten chemen metabolik, sa ki ka mennen nan chanjman fizyolojik ki enpòtan pou sante lame a. Plis etid nesesè pou detèmine si efè PPA dyetetik sou konpozisyon mikwòb ka mennen nan disbyoz oswa lòt maladi. Etid sa a poze fondasyon pou etid nan lavni sou kijan efè PPA sou konpozisyon entesten ka gen enpak sou sante moun.
Ansanm done yo prezante nan etid sa a disponib nan depo sou entènèt. Non depo a ak nimewo aksè a se: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Etid sa a sou bèt te apwouve pa Komite Swen ak Itilizasyon Animal Enstitisyonèl Inivèsite Florid Santral (UCF-IACUC) (Nimewo Pèmi Itilizasyon Animal: PROTO202000002). Etid sa a konfòm ak lwa lokal yo, règleman yo, ak egzijans enstitisyonèl yo.
NG: Konseptyalizasyon, Koreksyon done, Analiz fòmèl, Envestigasyon, Metodoloji, Lojisyèl, Vizyalizasyon, Redaksyon (bouyon orijinal), Redaksyon (revizyon ak koreksyon). LA: Konseptyalizasyon, Koreksyon done, Metodoloji, Resous, Redaksyon (revizyon ak koreksyon). SH: Analiz fòmèl, Lojisyèl, Redaksyon (revizyon ak koreksyon). SA: Envestigasyon, Redaksyon (revizyon ak koreksyon). Jij an chèf: Envestigasyon, Redaksyon (revizyon ak koreksyon). SN: Konseptyalizasyon, Administrasyon pwojè, Resous, Sipèvizyon, Redaksyon (revizyon ak koreksyon). TA: Konseptyalizasyon, Administrasyon pwojè, Sipèvizyon, Redaksyon (revizyon ak koreksyon).
Otè yo deklare ke yo pa resevwa okenn sipò finansye pou rechèch la, ekriti a, ak/oswa piblikasyon atik sa a.
Otè yo deklare ke rechèch la te fèt san okenn relasyon komèsyal oswa finansye ki ta ka entèprete kòm yon potansyèl konfli enterè. Sa pa aplikab.
Tout opinyon ki eksprime nan atik sa a se sèlman opinyon otè yo epi yo pa nesesèman reflete opinyon enstitisyon yo, piblikatè yo, editè yo, oswa moun ki fè revizyon yo. Okenn pwodwi ki evalye nan atik sa a, oswa nenpòt deklarasyon ki fèt pa manifaktirè yo, pa garanti oswa andose pa piblikatè a.
Ou ka jwenn materyèl siplemantè pou atik sa a sou entènèt: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Abdelli LS, Samsam A, Nasser SA (2019). Asid propionik pwovoke gliyoz ak newoenflamasyon lè li reglemante chemen PTEN/AKT nan twoub spectre otis la. Rapò syantifik 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
Aitchison, J. (1982). Analiz estatistik done konpozisyonèl. JR Stat Soc Ser B Methodol. 44, 139–160. doi: 10.1111/j.2517-6161.1982.tb01195.x
Ahn J, Kwon H, Kim YJ (2023). Rapò Firmicutes/Bacteroidetes kòm yon faktè risk pou kansè nan tete. Journal of Clinical Medicine, 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
Anders S., Huber W. (2010). Analiz ekspresyon diferansyèl done kontaj sekans. Nat Prev. 1–1, 1–10. doi: 10.1038/npre.2010.4282.1
Angelis, MD, Piccolo, M., Vannini, L., Siragusa, S., Giacomo, AD, Serrazanetti, DI, et al. (2013). Mikwobyota fekal ak metabolòm nan timoun ki gen otis ak twoub devlopman omniprésente ki pa espesifye otreman. PloS One 8, e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
Averina OV, Kovtun AS, Polyakova SI, Savilova AM, Rebrikov DV, Danilenko VN (2020). Karakteristik newometabolik bakteri nan mikwobyota entesten an nan timoun piti ki gen twoub spectre otis. Journal of Medical Microbiology 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
Baquero F., Nombela K. (2012). Mikwobyòm nan kòm yon ògàn imen. Mikwobiyoloji Klinik ak Enfeksyon 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
Baur T., Dürre P. (2023). Nouvo apèsi sou fizyoloji bakteri ki pwodui asid propionik: Anaerotignum propionicum ak Anaerotignum neopropionicum (ansyen Clostridium propionicum ak Clostridium neopropionicum). Mikwo-òganis 11, 685. doi: 10.3390/microorganismes11030685
Bazer FW, Spencer TE, Wu G, Cudd TA, Meininger SJ (2004). Nitrisyon matènèl ak devlopman fetis la. J Nutr. 134, 2169–2172. doi: 10.1093/jn/134.9.2169
Benjamini, Y., ak Hochberg, J. (1995). Kontwole to fo pozitif yo: Yon apwòch pratik ak efikas pou plizyè tès. JR Stat Soc Ser B Methodol. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x