Propion turşusynyň (PPA), antifungal serişde we umumy iýmit goşundysy, syçanlarda aşgazan-içege ulgamynyň bozulmasy bilen birlikde anomal newroösüşe sebäp bolýandygy görkezildi, bu bolsa içege disbiozy sebäpli ýüze çykyp biler. Iýmit PPA täsiri bilen içege mikrobiotasynyň disbiozynyň arasyndaky baglanyşyk teklip edildi, ýöne gönüden-göni derňelmedi. Bu ýerde biz disbioza getirip biljek içege mikrobiotasynyň düzüminde PPA bilen baglanyşykly üýtgeşmeleri öwrendik. Bejerişsiz iýmit (n=9) we PPA bilen baýlaşdyrylan iýmit (n=13) bilen iýmitlenen syçanlaryň içege mikrobiomlary mikrob düzüminde we bakteriýa metabolik ýollarynda tapawutlary bahalandyrmak üçin uzak aralykly metagenomik yzygiderlik arkaly yzygiderlik edildi. Iýmit PPA, öň PPA önümçiliginde agzalan birnäçe Bacteroides, Prevotella we Ruminococcus görnüşlerini öz içine alýan möhüm taksonlaryň sanynyň artmagy bilen baglanyşyklydy. PPA täsirine sezewar bolan syçanlaryň mikrobiomlarynda lipid metabolizmi we steroid gormon biosintezi bilen baglanyşykly has köp ýol bardy. Netijelerimiz PPA-nyň içege mikrobiotasyny we onuň bilen baglanyşykly metabolik ýollaryny üýtgedip biljekdigini görkezýär. Bu synlanan üýtgeşmeler, ulanmak üçin howpsuz diýlip klassifikasiýa edilen konserwantlaryň içege mikrobiotasynyň düzümine we öz gezeginde adam saglygyna täsir edip biljekdigini görkezýär. Olaryň arasynda analiz edilýän klassifikasiýa derejesine baglylykda P, G ýa-da S saýlanýar. Ýalan oňyn klassifikasiýalaryň täsirini azaltmak üçin 1e-4 (1/10,000 okamak) minimal otnositel bolçulyk çägi kabul edildi. Statistik analizden öň, Bracken tarapyndan habar berlen otnositel bolçulyklar (fraction_total_reads) merkezleşdirilen log-gatnaşyk (CLR) özgertmesi arkaly özgerdildi (Aitchison, 1982). CLR usuly maglumatlary özgertmek üçin saýlandy, sebäbi ol ölçek üýtgewsiz we seýrek bolmadyk maglumatlar toplumy üçin ýeterlikdir (Gloor we beýlekiler, 2017). CLR özgertmesi tebigy logarifmi ulanýar. Bracken tarapyndan habar berlen sanak maglumatlary otnositel log aňlatmasy (RLE) arkaly normallaşdyryldy (Anders we Huber, 2010). Sanlar matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 we yzygiderli logarifmleriň utgaşmasy arkaly döredildi (Gloor we beýlekiler, 2017). 0.12.2 we stantanotasiýalar v. 0.5.0 (Hunter, 2007; Waskom, 2021; Charlier we başg., 2022). Bacillus/Bacteroidetes gatnaşygy her bir nusga üçin normallaşdyrylan bakteriýa sanyny ulanyp hasaplandy. Tablisalarda görkezilen gymmatlyklar 4 onluk belgilere tegeleklendi. Simpson dürlüliginiň indeksi KrakenTools v. 1.2 bukjasynda berlen alpha_diversity.py skriptini ulanyp hasaplandy (Lu we başg., 2022). Bracken hasabaty skriptde berilýär we -an parametri üçin Simpson indeksi "Si" berilýär. Bolçulykdaky möhüm tapawutlar ortaça CLR tapawutlary ≥ 1 ýa-da ≤ -1 hökmünde kesgitlenildi. Ortaça CLR tapawudy ±1 nusga görnüşiniň bolçulygynyň 2,7 esse artandygyny görkezýär. (+/-) belgisi taksonyň degişlilikde PPA nusgasynda we gözegçilik nusgasynda has köp bolýandygyny görkezýär. Ähmiýetlilik Mann-Whitney U synagy arkaly kesgitlenildi (Virtanen we beýlekiler, 2020). Statsmodels v. 0.14 (Benjamini we Hochberg, 1995; Seabold we Perktold, 2010) ulanyldy we köp sanly synaglary düzetmek üçin Benjamini-Hochberg prosedurasy ulanyldy. Statistik ähmiýetliligi kesgitlemek üçin bosaga hökmünde düzedilen p-gymat ≤ 0.05 ulanyldy.
Adam mikrobiomy köplenç "bedeniň iň soňky organy" diýlip atlandyrylýar we adam saglygynda möhüm rol oýnaýar (Baquero we Nombela, 2012). Hususan-da, içege mikrobiomy ulgama täsiri we köp möhüm funksiýalardaky orny bilen tanalýar. Içegede köp sanly bakteriýalar bar, olar köp sanly ekologik nişalary eýeleýär, iýmit maddalaryny ulanýar we mümkin bolan patogenler bilen bäsleşýär (Jandhyala we başg., 2015). Içege mikrobiotasynyň dürli bakteriýa komponentleri witaminler ýaly möhüm iýmit maddalaryny öndürmäge we iýmit siňdirişi höweslendirmäge ukyplydyr (Rowland we başg., 2018). Bakteriýa metabolitleriniň dokumalaryň ösüşine täsir edýändigi we metabolik we immun ýollaryny güýçlendirýändigi hem görkezildi (Heijtz we başg., 2011; Yu we başg., 2022). Adam içege mikrobiomynyň düzümi örän dürli-dürli we iýmit, jynsyýet, dermanlar we saglyk ýagdaýy ýaly genetiki we daşky gurşaw faktorlaryna baglydyr (Kumbhare we başg., 2019).
Enäniň iýmiti fetal we täze doglan çagalaryň ösüşiniň möhüm bölegi we ösüşe täsir edip biljek birleşmeleriň çaklanylýan çeşmesidir (Bazer we beýlekiler, 2004; Innis, 2014). Şeýle gyzyklanma döredýän birleşmeleriň biri propion turşusydyr (PPA), bakteriýa fermentasiýasyndan alynýan gysga zynjyrly ýag turşusynyň goşmaça önümi we iýmit goşundysydyr (den Besten we beýlekiler, 2013). PPA antibakterial we göbelek garşy häsiýetlere eýedir we şonuň üçin iýmit saklaýjy hökmünde we senagat ulanylyşlarynda kömelek we bakteriýalaryň ösüşini basyp saklamak üçin ulanylýar (Wemmenhove we beýlekiler, 2016). PPA dürli dokumalarda dürli täsirlere eýedir. Bagyrda PPA makrofaglarda sitokinleriň ekspresiýasyna täsir edip, iltihap garşy täsirlere eýedir (Kawasoe we beýlekiler, 2022). Bu düzgünleşdiriji täsir beýleki immun öýjüklerinde hem syn edildi, bu bolsa iltihaplanmanyň peselmegine getirdi (Haase we beýlekiler, 2021). Şeýle-de bolsa, beýnide tersine täsir syn edildi. Öňki barlaglar PPA täsiriniň syçanlarda autizm ýaly hereketi döredýändigini görkezdi (El-Ansary we başg., 2012). Beýleki barlaglar PPA-nyň glioz döredip we beýnide pro-iltihaplanma ýollaryny işjeňleşdirip bilýändigini görkezdi (Abdelli we başg., 2019). PPA gowşak kislota bolany üçin, ol içege epiteliýasyndan gana ýaýrap, şeýlelik bilen gan-beýni päsgelçiliklerini, şeýle hem plasentany öz içine alýan çäklendiriji päsgelçilikleri geçip bilýär (Stinson we başg., 2019), bu bolsa PPA-nyň bakteriýalar tarapyndan öndürilýän kadalaşdyryjy metabolit hökmünde ähmiýetini nygtaýar. PPA-nyň autizm üçin töwekgelçilik faktory hökmünde mümkin bolan roly häzirki wagtda öwrenilýär bolsa-da, onuň autizmli adamlara täsiri nerw differensiasiýasyny döretmekden has giň bolup biler.
Içege we iç gatama ýaly aşgazan-içege alamatlary newroösüş bozulmalary bolan näsaglarda köp duş gelýär (Cao we başg., 2021). Öňki barlaglar autizm spektr bozulmalary (ASD) bolan näsaglaryň mikrobiomynyň sagdyn adamlaryňkydan tapawutlanýandygyny görkezdi, bu bolsa içege mikrobiota disbiozynyň bardygyny görkezýär (Finegold we başg., 2010). Şonuň ýaly-da, içegeleriň çişme keselleri, semizlik, Altsgeýmer keseli we ş.m. bolan näsaglaryň mikrobiom aýratynlyklary hem sagdyn adamlaryňkydan tapawutlanýar (Turnbaugh we başg., 2009; Vogt we başg., 2017; Henke we başg., 2019). Şeýle-de bolsa, şu güne çenli içege mikrobiomy bilen newrologik keseller ýa-da alamatlar arasynda sebäp-netijeli baglanyşyk döredilmedi (Yap we başg., 2021), emma bu kesel ýagdaýlarynyň käbirinde birnäçe bakteriýa görnüşleriniň rol oýnaýandygy çak edilýär. Mysal üçin, Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio we beýleki jynslar autizmli näsaglaryň mikrobiotasynda has köp bolýar (Tomova we beýlekiler, 2015; Golubeva we beýlekiler, 2017; Cristiano we beýlekiler, 2018; Zurita we beýlekiler, 2020). Belli bolşy ýaly, bu jynslaryň käbiriniň agza görnüşleriniň PPA önümçiligi bilen baglanyşykly genlere eýedigi mälim (Reichardt we beýlekiler, 2014; Yun we Lee, 2016; Zhang we beýlekiler, 2019; Baur we Dürre, 2023). PPA-nyň antimikrob häsiýetlerini göz öňünde tutup, onuň mukdaryny artdyrmak PPA öndürýän bakteriýalaryň ösmegi üçin peýdaly bolup biler (Jacobson we beýlekiler, 2018). Şeýlelik bilen, PFA-a baý gurşaw içege mikrobiotasynda, şol sanda aşgazan-içege kesel döredijilerinde üýtgeşmelere sebäp bolup biler, bu bolsa aşgazan-içege alamatlaryna sebäp bolup biljek potensial faktorlar bolup biler.
Mikrobiom barlaglarynda esasy sorag mikrob düzümindäki tapawutlaryň esasy keselleriň sebäbi ýa-da alamaty bolup durýandygydyr. Iýmit, içege mikrobiomy we newrologik keseller arasyndaky çylşyrymly gatnaşygy düşündirmegiň ilkinji ädimi iýmitiň mikrob düzümine täsirini bahalandyrmakdyr. Şu maksat bilen, biz PPA-a baý ýa-da PPA-sy azalan iýmit bilen iýmitlenen syçanlaryň nesilleriniň içege mikrobiomlaryny deňeşdirmek üçin uzak okalýan metagenomik yzygiderliligi ulandyk. Çagalara eneleri bilen birmeňzeş iýmit berildi. Biz PPA-a baý iýmitiň içege mikrob düzüminiň we mikrob funksional ýollarynyň, esasanam PPA metabolizmi we/ýa-da PPA önümçiligi bilen baglanyşykly üýtgeşmelere getirjekdigini çakladyk.
Bu gözlegde Merkezi Florida Uniwersitetiniň Haýwanlara ideg etmek we ulanmak boýunça institutsional komitetiniň (UCF-IACUC) görkezmelerine laýyklykda glia-spesifik GFAP promotorynyň gözegçiligi astynda ýaşyl fluoressent belogy (GFP) artykmaç ekspressiýa edýän FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J transgen syçanlary (Jekson Laboratoriýalary) ulanyldy (Haýwanlary ulanmak üçin rugsatnama belgisi: PROTO202000002). Süýtden aýyrlandan soň, syçanlaryň her bir jynsdan 1-5 syçan bolan torlarda aýratynlykda saklandy. Syçanlara arassalanan gözegçilik iýmiti (üýtgedilen açyk etiketli standart iýmit, 16 kkal% ýag) ýa-da natriý propionaty goşulan iýmit (üýtgedilen açyk etiketli standart iýmit, 16 kkal% ýag, 5000 ppm natriý propionaty öz içine alýan) bilen erkin iýmit berildi. Ulanylan natriý propionatyň mukdary umumy iýmit agramynyň 5000 mg PFA/kg-na deň boldy. Bu iýmit konserwanty hökmünde ulanmak üçin tassyklanan PPA-nyň iň ýokary konsentrasiýasydyr. Bu gözlege taýýarlyk görmek üçin ene syçanlara jübütleşmezden 4 hepde öň iki iýmit berildi we ene syçanyň göwreliligi döwründe dowam etdirildi. Ösüp gelýän syçanlara [22 syçan, 9 gözegçilik topary (6 erkek, 3 dişi) we 13 PPA (4 erkek, 9 dişi)] süýtden aýryldy we soňra ene syçanlary bilen birmeňzeş iýmitde 5 aýlap dowam etdirildi. Ösüp gelýän syçanlara 5 aýlykda gurbanlyk berildi we olaryň içegeleriniň fekal mazmuny ýygnaldy we ilki 1,5 ml mikrosentrifuga turbalarynda -20°C temperaturada saklandy, soňra bolsa eýe DNK-sy gutarýança we mikrob nuklein kislotalary alynýança -80°C temperaturada doňduryjyda saklandy.
Hojaýynyň DNK-sy üýtgedilen protokola laýyklykda aýryldy (Charalampous we başg., 2019). Gysgaça aýdylanda, fekal maddalar 500 µl InhibitEX-e (Qiagen, Cat#/ID: 19593) geçirildi we doňdurylan görnüşde saklandy. Her bir ekstraksiýa üçin iň köp 1-2 fekal granulany gaýtadan işlemeli. Soňra fekal maddalar turbanyň içinde plastik pestle ulanyp mehaniki taýdan gomogenleşdirilip, suspenziýa emele getirildi. Nusgalary 10,000 RCF-de 5 minutlap ýa-da nusgalar granula bolýança santrifugalaň, soňra üstki gatlagy sorup, granulany 250 µl 1× PBS-de gaýtadan suspenziýalaň. Ökariot öýjük membranalaryny ýumşatmak üçin ýuwujy serişde hökmünde nusga 250 µl 4.4% saponin erginini (TCI, önüm belgisi S0019) goşuň. Nusgalar ýumşak bolýança ýuwaşlyk bilen garyşdyryldy we otagyň temperaturasynda 10 minutlap inkubasiýa edildi. Soňra, eukaryotik öýjükleri bozmak üçin, nusga 350 μl nukleazasyz suw goşuldy, 30 sekuntlap inkubasiýa edildi we soňra 12 μl 5 M NaCl goşuldy. Soňra nusgalar 6000 RCF-de 5 minutlap santrifuga edildi. Üstki gatlagy sorup, granulany 100 μl 1X PBS-de gaýtadan suspenziýa ediň. Eýe DNK-ny aýyrmak üçin 100 μl HL-SAN buferini (12.8568 g NaCl, 4 ml 1M MgCl2, 36 ml nukleazasyz suw) we 10 μl HL-SAN fermentini (ArticZymes P/N 70910-202) goşuň. Nusgalar pipetka arkaly gowy garyşdyryldy we Eppendorf™ ThermoMixer C-de 37 °C-de 30 minutlap 800 aýlaw/minut tizlikde inkubasiýa edildi. Inkubasiýadan soň, 6000 RCF-de 3 minutlap santrifuga edildi we iki gezek 800 µl we 1000 µl 1X PBS bilen ýuwuldy. Ahyrsoňy, granulany 100 µl 1X PBS-de gaýtadan suspenziýa ediň.
Umumy bakteriýa DNK-sy “New England Biolabs Monarch Genomic DNK Purification Kit” (“New England Biolabs”, Ipswich, MA, Kat.# T3010L) ulanylyp bölünip alyndy. Kit bilen berlen standart işleýiş tertibi biraz üýtgedildi. Soňky elusiýa üçin işlemeden öň nukleazasyz suwy 60°C-da inkubasiýa ediň we saklaň. Her nusga 10 µl Proteinaza K we 3 µl RNase A goşuň. Soňra 100 µl Öýjük Lizis Buferini goşuň we ýuwaşlyk bilen garyşdyryň. Soňra nusgalar Eppendorf™ ThermoMixer C-de 56°C we 1400 aýlaw/minutda azyndan 1 sagat we 3 sagada çenli inkubasiýa edildi. Inkubasiýa edilen nusgalar 12,000 RCF-de 3 minutlap santrifuga edildi we her nusgadaky üstki suw 400 µL baglaýjy ergin saklaýan aýratyn 1,5 ml mikrosantrifuga turbasyna geçirildi. Soňra turbalar 1 sekunt aralyk bilen 5-10 sekuntlap impulsly worteks edildi. Her bir nusganyň ähli suwuklygyny (takmynan 600–700 µL) akymly ýygnaýjy turba ýerleşdirilen süzgüç kartrijine geçiriň. Turbalar ilkinji DNK baglanyşyny üpjün etmek üçin 1000 RCF-de 3 minutlap santrifuga edildi we soňra galan suwuklygy aýyrmak üçin 12000 RCF-de 1 minutlap santrifuga edildi. Nusga sütüni täze ýygnaýjy turba geçirildi we soňra iki gezek ýuwuldy. Ilkinji ýuwmak üçin her turba 500 µL ýuwujy bufer goşuň. Turbany 3–5 gezek öwrüň we soňra 12000 RCF-de 1 minutlap santrifuga ediň. Ýygnaýan turbadaky suwuklygy döküň we süzgüç kartrijini şol bir ýygnaýjy turba gaýtadan goýuň. Ikinji ýuwmak üçin, 500 µL ýuwujy buferi öwrülmezden süzgüje goşuň. Nusgalar 12000 RCF-de 1 minutlap santrifuga edildi. Süzgüji 1,5 ml LoBind® turbasyna geçirip, öňünden gyzdyrylan nukleazasyz 100 µL suw goşuň. Süzgüçler otag temperaturasynda 1 minutlap inkubasiýa edildi we soňra 12,000 RCF-de 1 minutlap santrifuga edildi. Elýusiýa edilen DNK -80°C-de saklandy.
DNK konsentrasiýasy Qubit™ 4.0 Fluorometr arkaly kesgitlendi. DNK öndürijiň görkezmelerine laýyklykda Qubit™ 1X dsDNA ýokary duýgurlyk toplumy (Kat. № Q33231) arkaly taýýarlanyldy. DNK böleginiň uzynlygynyň paýlanyşy Aglient™ 4150 ýa-da 4200 TapeStation arkaly ölçendi. DNK Agilent™ Genomic DNK Reagentleri (Kat. № 5067-5366) we Genomic DNK ScreenTape (Kat. № 5067-5365) ulanylyp taýýarlanyldy. Kitaphana taýýarlamak öndürijiň görkezmelerine laýyklykda Oxford Nanopore Technologies™ (ONT) Çapyk PCR Ştrih Kodlama toplumy (SQK-RPB004) arkaly ýerine ýetirildi. DNK Min106D akym öýjükli (R 9.4.1) ONT GridION™ Mk1 sekwenseri arkaly sekwenserleşdirildi. Yzygiderlik sazlamalary: ýokary takyklykly esas çagyryşy, iň az q gymmaty 9, ştrih kody sazlamak we ştrih kody kesmekdi. Nusgalar 72 sagatlap yzygiderlilik bilen seljerildi, şondan soň esasy çagyryş maglumatlary mundan beýläk işlemek we seljermek üçin iberildi.
Bioinformatika işleme öň beýan edilen usullar arkaly ýerine ýetirildi (Greenman we beýlekiler, 2024). Yzygiderlilikden alnan FASTQ faýllary her bir nusga üçin kataloglara bölündi. Bioinformatika analizinden öň, maglumatlar aşakdaky turbageçiriji arkaly işlenildi: ilki bilen nusgalaryň FASTQ faýllary ýeke-täk FASTQ faýlyna birleşdirildi. Soňra 1000 bp-den gysga okalýan maglumatlar Filtlong v. 0.2.1 ulanyp süzüldi, üýtgedilen ýeke-täk parametr –min_length 1000 boldy (Wick, 2024). Mundan beýläk süzgüçden geçirmezden öň, okalýan maglumatlaryň hili NanoPlot v. 1.41.3 ulanyp aşakdaky parametrler bilen gözegçilik edildi: –fastq –plots dot –N50 -o
Taksonomiki klassifikasiýa üçin, okalan we ýygnalan kontigler Kraken2 v. 2.1.2 (Wood we beýlekiler, 2019) ulanyp klassifikasiýa edildi. Okalan we ýygnalan maglumatlar üçin degişlilikde hasabatlary we çykyş faýllaryny dörediň. Okalan we ýygnalan maglumatlar üçin –use-names opsiýasyny ulanyň. Okalan segmentler üçin –gzip bilen gysylan we –jübütlenen opsiýalar görkezilen. Metagenomlardaky taksonlaryň deňeşdirilen mukdary Bracken v. 2.8 (Lu we beýlekiler, 2017) ulanyp kesgitlenildi. Ilki bilen bracken-build ulanyp, aşakdaky parametrler bilen 1000 bazany öz içine alýan kmer maglumat bazasyny döretdik: -d
Gen annotasiýalary we deňeşdirme bolçulygynyň bahalandyrylmagy Maranga we beýlekiler tarapyndan beýan edilen protokolyň üýtgedilen wersiýasy arkaly ýerine ýetirildi (Maranga we beýlekiler, 2023). Ilki bilen, 500 bp-den gysga kontigler SeqKit v. 2.5.1 (Shen we beýlekiler, 2016) ulanyp ähli toplumlardan aýryldy. Soňra saýlanan toplumlar pan-metagenoma birleşdirildi. Açyk okamak çarçuwalary (ORF) Prodigal v. 1.0.1 (Prodigal v. 2.6.3-iň parallel wersiýasy) ulanyp aşakdaky parametrler bilen kesgitlenildi: -d
Genler ilki bilen eggNOG tarapyndan gen ýollarynyň köplügini deňeşdirmek üçin berlen Kioto Genler we Genomlar Ensiklopediýasynyň (KEGG) ortolog (KO) identifikatorlaryna laýyklykda toparlanyldy. Analizden öň nokautsyz ýa-da köp nokautly genler aýryldy. Soňra her nusgadaky her KO-nyň ortaça köplügi hasaplanyldy we statistik analiz geçirildi. PPA metabolizm genleri KEGG_Pathway sütunynda ko00640 setiri berlen islendik gen hökmünde kesgitlenildi, bu bolsa KEGG-e görä propionat metabolizmindäki roluny görkezýär. PPA önümçiligi bilen baglanyşykly diýlip kesgitlenen genler 1-nji goşmaça tablisada görkezilen (Reichardt we beýlekiler, 2014; Yang we beýlekiler, 2017). Her nusga görnüşinde has köp bolan PPA metabolizmi we önümçilik genlerini kesgitlemek üçin permutasiýa synaglary geçirildi. Analizlenen her bir gen üçin müň permutasiýa geçirildi. Statistik ähmiýeti kesgitlemek üçin 0,05 p-bahasy kesiş nokady hökmünde ulanyldy. Klasteriň içindeki wekilçilikli genleriň annotasiýalaryna esaslanyp, klasteriň içindeki aýratyn genlere funksional annotasiýalar berildi. PPA metabolizmi we/ýa-da PPA önümçiligi bilen baglanyşykly taksonlary, eggNOG ulanyp funksional annotasiýa wagtynda saklanan şol bir kontig ID-leri bilen Kraken2 çykyş faýllaryndaky kontig ID-lerini deňeşdirmek arkaly anyklap bolýar. Ähmiýetlilik synagy öň beýan edilen Mann-Whitney U synagy arkaly geçirildi. Köp synag üçin düzediş Benjamini-Hochberg prosedurasy arkaly geçirildi. Statistik ähmiýeti kesgitlemek üçin ≤ 0.05 p-gymmaty ulanyldy.
Syçanlaryň içege mikrobiomynyň dürlüligi Simpson dürlüligi indeksi arkaly bahalandyryldy. Kontrol we PPA nusgalarynyň arasynda urug we görnüş dürlüligi babatda düýpli tapawutlar göze ilmedi (urnuň p-bahasy: 0,18, görnüş üçin p-bahasy: 0,16) (1-nji surat). Soňra mikroblaryň düzümi esasy komponent analizi (PCA) arkaly deňeşdirildi. 2-nji suratda nusgalaryň olaryň filalary boýunça toparlanyşy görkezilýär, bu bolsa PPA we gözegçilik nusgalarynyň arasynda mikrobiomlaryň görnüş düzüminde tapawutlaryň bardygyny görkezýär. Bu toparlanyş urug derejesinde has az duýuldy, bu bolsa PPA-nyň käbir bakteriýalara täsir edýändigini görkezýär (Goşmaça 1-nji surat).
1-nji surat. Syçan içege mikrobiomynyň görnüşleriniň alfa dürlüligi we görnüşleriniň düzümi. PPA we gözegçilik nusgalarynda (A) we (B) görnüşleriniň Simpson dürlüliginiň görkezijilerini görkezýän gutujyk grafikleri. Ähmiýetlilik Mann-Whitney U synagy arkaly kesgitlenildi we Benjamini-Hochberg prosedurasy arkaly köp sanly düzediş geçirildi. ns, p-bahasy ähmiýetli däldi (p>0.05).
2-nji surat. Syçan içegesiniň mikrobiom düzüminiň esasy komponent analiziniň görnüşleriň derejesindäki netijeleri. Esasy komponent analiz diagrammasy nusgalaryň ilkinji iki esasy komponenti boýunça paýlanyşyny görkezýär. Reňkler nusganyň görnüşini görkezýär: PPA täsirine sezewar bolan syçanlaryň reňki gyrmyzy, gözegçilik syçanlarynyň reňki bolsa sary. Esasy komponentler 1 we 2 degişlilikde x we y oklarynda görkezilýär we olaryň düşündirilen üýtgeşiklik gatnaşygy hökmünde görkezilýär.
RLE-niň özgerdilen sany maglumatlaryny ulanmak bilen, gözegçilik we PPA syçanlarynda orta bakteroidleriň/basilleriň gatnaşygynyň ep-esli azalandygy syn edildi (gözegçilik: 9.66, PPA: 3.02; p-bahasy = 0.0011). Bu tapawut, gözegçilik toparyna garanyňda, PPA syçanlarynda bakteroidleriň has köp bolmagy bilen baglanyşyklydy, emma tapawut ep-esli däldi (gözegçilik ortaça CLR: 5.51, PPA ortaça CLR: 6.62; p-bahasy = 0.054), bakteroidleriň köp bolmagy bolsa meňzeşdi (gözegçilik ortaça CLR: 7.76, PPA ortaça CLR: 7.60; p-bahasy = 0.18).
Içege mikrobiomynyň taksonomiki agzalarynyň köplüginiň seljermesi 1 filumyň we 77 görnüşiň PPA we gözegçilik nusgalarynyň arasynda düýpli tapawutlanýandygyny görkezdi (Goşmaça tablisa 2). PPA nusgalarynda 59 görnüşiň köplügi gözegçilik nusgalaryndakydan ep-esli ýokarydy, gözegçilik nusgalarynda bolsa diňe 16 görnüşiň köplügi PPA nusgalaryndakydan ýokarydy (3-nji surat).
3-nji surat. PPA we gözegçilik syçanlarynyň içege mikrobiomundaky taksonlaryň tapawutly köplügi. Wulkan grafikleri PPA we gözegçilik nusgalarynyň arasyndaky uruglaryň (A) ýa-da görnüşleriň (B) köplüginde tapawutlary görkezýär. Çal nokatlar taksonlaryň köplüginde düýpli tapawutlaryň ýokdugyny görkezýär. Reňkli nokatlar köplügiň düýpli tapawutlaryny görkezýär (p-bahasy ≤ 0.05). Nusga görnüşleriniň arasynda köplügiň iň uly tapawutlary bolan iň gowy 20 takson degişlilikde gyzyl we açyk gök reňklerde (gözegçilik we PPA nusgalary) görkezilýär. Sary we gyrmyzy nokatlar gözegçilik ýa-da PPA nusgalarynda gözegçilikdäkiden azyndan 2.7 esse köp boldy. Gara nokatlar ortaça CLR tapawutlary -1 bilen 1 arasynda bolan, köplügi düýpli tapawutly taksonlary görkezýär. P gymmatlyklary Mann-Whitney U synagy arkaly hasaplandy we Benjamini-Hochberg prosedurasy arkaly köp sanly synag üçin düzedildi. Galyň ortaça CLR tapawutlary köplügiň düýpli tapawutlaryny görkezýär.
Içege mikroblarynyň düzümini seljerenden soň, biz mikrobiomyň funksional annotasiýasyny geçirdik. Pes hilli genleri süzgüçden geçirenden soň, ähli nusgalarda jemi 378,355 özboluşly gen anyklandy. Bu genleriň özgerdilen mukdary esasy komponentleriň analizi (PCA) üçin ulanyldy we netijeler nusga görnüşleriniň funksional profillerine esaslanyp ýokary derejede toparlanyşyny görkezdi (4-nji surat).
4-nji surat. Syçan içege mikrobiomynyň funksional profilini ulanyp, PCA netijeleri. PCA diagrammasy nusgalaryň ilkinji iki esasy komponenti boýunça paýlanyşyny görkezýär. Reňkler nusganyň görnüşini görkezýär: PPA täsir eden syçanlar gyrmyzy, gözegçilik syçanlar bolsa sary reňkde. Esasy komponentler 1 we 2 degişlilikde x we y oklarynda görkezilýär we olaryň düşündirilen üýtgeşiklik gatnaşygy hökmünde görkezilýär.
Soňra dürli nusga görnüşlerinde KEGG nokautlarynyň köplügini öwrendik. Jemi 3648 sany özboluşly nokaut anyklanyldy, olaryň 196-sy gözegçilik nusgalarynda has köp, 106-sy bolsa PPA nusgalarynda has köp boldy (5-nji surat). Gözegçilik nusgalarynda jemi 145 gen we PPA nusgalarynda 61 gen anyklanyldy, olaryň köplügi düýpli tapawutlydy. Lipid we aminoşeker metabolizmi bilen baglanyşykly ýollar PPA nusgalarynda has köp baýlaşdyryldy (Goşmaça tablisa 3). Azot metabolizmi we kükürt rele ulgamlary bilen baglanyşykly ýollar gözegçilik nusgalarynda has köp baýlaşdyryldy (Goşmaça tablisa 3). Aminoşeker/nukleotid metabolizmi (ko:K21279) we inozitol fosfat metabolizmi (ko:K07291) bilen baglanyşykly genleriň köplügi PPA nusgalarynda has ýokary boldy (5-nji surat). Gözegçilik nusgalarynda benzoat metabolizmi (ko:K22270), azot metabolizmi (ko:K00368) we glikoliz/glýukoneogenez (ko:K00131) bilen baglanyşykly genler has köpdi (5-nji surat).
Surat 5. PPA we gözegçilik syçanlarynyň içege mikrobiomundaky KO-laryň tapawutly köplügi. Wulkan diagrammasy funksional toparlaryň (KO) köplügindäki tapawutlary görkezýär. Çal nokatlar nusga görnüşleriniň arasynda köplügi düýpli tapawutlanmadyk KO-lary görkezýär (p-bahasy > 0,05). Reňkli nokatlar köplügiň düýpli tapawutlaryny görkezýär (p-bahasy ≤ 0,05). Nusga görnüşleriniň arasynda köplügiň iň uly tapawutlary bolan 20 KO degişlilikde gözegçilik we PPA nusgalaryna laýyk gelýän gyzyl we açyk gök reňkde görkezilýär. Sary we gyrmyzy nokatlar gözegçilik we PPA nusgalarynda degişlilikde azyndan 2,7 esse köp bolan KO-lary görkezýär. Gara nokatlar ortaça CLR tapawutlary -1 bilen 1 arasynda bolan, köplügi düýpli tapawutly KO-lary görkezýär. P gymmatlyklary Mann-Whitney U synagy arkaly hasaplandy we Benjamini-Hochberg prosedurasy arkaly köp sanly deňeşdirmeler üçin düzedildi. NaN KO-nyň KEGG-däki ýola degişli däldigini görkezýär. Galyň ortaça CLR tapawut gymmatlyklary köplügiň düýpli tapawutlaryny görkezýär. Sanawda görkezilen KO-laryň degişli ýollary barada jikme-jik maglumat üçin 3-nji goşmaça tablisa serediň.
Bellikli genleriň arasynda 1601 geniň nusga görnüşleriniň arasynda dürli bolçulyklar bardy (p ≤ 0.05), her bir gen azyndan 2.7 esse köp bolçulyk bilen tapawutlanýardy. Bu genleriň arasynda 4 gen gözegçilik nusgalarynda has köp, 1597 gen bolsa PPA nusgalarynda has köp bolçulyk bilen tapawutlanýardy. PPA-nyň antimikrob häsiýetleri bolandygy sebäpli, nusga görnüşleriniň arasyndaky PPA metabolizminiň we önümçilik genleriniň bolçulygyny barladyk. 1332 PPA metabolizmi bilen baglanyşykly genleriň arasynda 27 gen gözegçilik nusgalarynda has köp, 12 gen bolsa PPA nusgalarynda has köp bolçulyk bilen tapawutlanýardy. 223 PPA önümçilik bilen baglanyşykly genleriň arasynda 1 gen PPA nusgalarynda has köp bolçulyk bilen tapawutlanýardy. 6A suratda PPA metabolizmine gatnaşýan genleriň has köp bolçulygy, gözegçilik nusgalarynda has köp bolçulyk we uly täsir ölçegleri görkezilýär, 6B suratda bolsa PPA nusgalarynda has köp bolçulyk bilen tapawutlanýan aýry-aýry genler görkezilýär.
Surat 6. Syçanlaryň içege mikrobiomynda PPA bilen baglanyşykly genleriň tapawutly köplügi. Wulkan grafikleri PPA metabolizmi (A) we PPA önümçiligi (B) bilen baglanyşykly genleriň köplügindäki tapawutlary görkezýär. Çal nokatlar nusga görnüşleriniň arasynda köplügi düýpli tapawutlanmadyk genleri görkezýär (p-bahasy > 0,05). Reňkli nokatlar köplügiň düýpli tapawutlaryny görkezýär (p-bahasy ≤ 0,05). Köplügiň iň uly tapawutlary bolan 20 gen degişlilikde gyzyl we açyk gök reňklerde (gözegçilik we PPA nusgalary) görkezilýär. Sary we gyrmyzy nokatlaryň köplügi gözegçilik we PPA nusgalarynda gözegçilik nusgalaryna garanyňda azyndan 2,7 esse köp boldy. Gara nokatlar ortaça CLR tapawutlary -1 bilen 1 arasynda bolan düýpli tapawutly köplügi bolan genleri görkezýär. P gymmatlyklary Mann-Whitney U synagy arkaly hasaplandy we Benjamini-Hochberg prosedurasy arkaly köp sanly deňeşdirmeler üçin düzedildi. Genler artykmaç däl gen katalogyndaky wekilçilikli genlere gabat gelýär. Gen atlary KO genini aňladýan KEGG simwolyndan ybaratdyr. Galyň ortaça CLR tapawutlary düýpli tapawutly köplügi görkezýär. Tire (-) KEGG maglumat bazasynda gen üçin hiç hili nyşanyň ýokdugyny görkezýär.
PPA metabolizmi we/ýa-da önümçiligi bilen baglanyşykly genleri bolan taksonlar, kontigleriň taksonomiki identifikasiýasyny geniň kontig ID-si bilen deňeşdirmek arkaly kesgitlenildi. Urug derejesinde 130 urugyň PPA metabolizmi bilen baglanyşykly genlere, 61 urugyň bolsa PPA önümçiligi bilen baglanyşykly genlere eýe bolandygy anyklandy (Goşmaça tablisa 4). Şeýle-de bolsa, hiç bir urugyň köpçülikde düýpli tapawutlary görkezmedi (p > 0,05).
Görnüş derejesinde 144 bakteriýa görnüşiniň PPA metabolizmi bilen baglanyşykly genleri we 68 bakteriýa görnüşiniň PPA önümçiligi bilen baglanyşykly genleri bardygy anyklandy (Goşmaça tablisa 5). PPA metabolizatorlarynyň arasynda sekiz bakteriýa nusga görnüşleriniň arasynda köpçülikde ep-esli artyş görkezdi we hemmesi täsirde ep-esli üýtgeşmeleri görkezdi (Goşmaça tablisa 6). Bolçulygynda ep-esli tapawutlary bolan anyklanan ähli PPA metabolizatorlary PPA nusgalarynda has köp boldy. Görnüş derejesindäki klassifikasiýa nusga görnüşleriniň arasynda ep-esli tapawut bolmadyk uruglaryň wekillerini, şol sanda birnäçe Bacteroides we Ruminococcus görnüşlerini, şeýle hem Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus we Alcaligenes polymorpha görnüşlerini ýüze çykardy. PPA öndürýän bakteriýalaryň arasynda dört bakteriýa nusga görnüşleriniň arasynda köpçülikde ep-esli tapawutlary görkezdi. Bolçulygynda ep-esli tapawutlary bolan görnüşlere Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis we Ruminococcus bovis girýärdi.
Bu gözlegde biz PPA täsiriniň syçanlaryň içege mikrobiotasyna täsirini öwrendik. PPA bakteriýalarda dürli reaksiýalary döredip biler, sebäbi ol käbir görnüşler tarapyndan öndürilýär, beýleki görnüşler tarapyndan iýmit çeşmesi hökmünde ulanylýar ýa-da antimikrob täsirleri bar. Şonuň üçin, onuň içege gurşawyna iýmit goşundysy arkaly goşulmagy, çydamlylyga, duýgurlyga we ony iýmit çeşmesi hökmünde ulanmak ukybyna baglylykda dürli täsirleri döredip biler. Duýgur bakteriýa görnüşleri ýok edilip, PPA-a has çydamly ýa-da ony iýmit çeşmesi hökmünde ulanyp bilýänler bilen çalşyrylyp bilner, bu bolsa içege mikrobiotasynyň düzüminde üýtgeşmelere getirýär. Netijelerimiz mikrob düzüminde düýpli tapawutlary ýüze çykardy, ýöne umumy mikrob dürlüligine täsir etmedi. Iň uly täsirler görnüş derejesinde syn edildi, PPA we gözegçilik nusgalarynyň arasynda 70-den gowrak taksonyň bolçulygy düýpli tapawutlandy (Goşmaça 2-nji tablisa). PPA täsirine sezewar bolan nusgalaryň düzüminiň mundan beýläk seljerilmegi, täsirine sezewar edilmedik nusgalara garanyňda mikrob görnüşleriniň has köp dürlidigini ýüze çykardy, bu bolsa PPA-nyň bakteriýalaryň ösüş aýratynlyklaryny ýokarlandyryp we PPA-a baý gurşawlarda ýaşap bilýän bakteriýa populýasiýalaryny çäklendirip biljekdigini görkezýär. Şeýlelik bilen, PPA içege mikrobiotasynyň dürlüliginiň giňden bozulmagyna sebäp bolman, eýsem üýtgeşmeleri saýlama görnüşde döredip biler.
PPA ýaly iýmit konserwantlarynyň öň umumy dürlüligiň täsirini ýetirmezden, içege mikrobiomynyň komponentleriniň mukdaryny üýtgedýändigi görkezildi (Nagpal we beýlekiler, 2021). Bu ýerde biz PPA-a sezewar bolan syçanlarda ep-esli baýlaşan Bacteroidetes filumyndaky (öň Bacteroidetes diýlip atlandyrylýardy) Bacteroidetes görnüşleriniň arasyndaky iň täsirli tapawutlary synladyk. Bacteroidetes görnüşleriniň mukdarynyň artmagy mukusyň dargamagynyň artmagy bilen baglanyşyklydyr, bu bolsa infeksiýa töwekgelçiligini ýokarlandyryp we iltihaplanmany ösdürip biler (Cornick we beýlekiler, 2015; Desai we beýlekiler, 2016; Penzol we beýlekiler, 2019). Bir gözlegde Bacteroides fragilis bilen bejerilen täze doglan erkek syçanlaryň autizm spektr bozulmasyny (ASD) ýatladýan sosial hereketleri görkezýändigi anyklandy (Carmel we beýlekiler, 2023) we beýleki gözleglerde Bacteroides görnüşleriniň immun işjeňligini üýtgedip we awtoimmun iltihaplanma kardiomiopatiýasyna getirip biljekdigi görkezildi (Gil-Cruz we beýlekiler, 2019). Ruminococcus, Prevotella we Parabacteroides uruglaryna degişli görnüşler hem PPA-a sezewar bolan syçanlarda ep-esli köpeldi (Coretti we başg., 2018). Käbir Ruminococcus görnüşleri pro-iltihaply sitokinleriň öndürilmegi arkaly Kron keseli ýaly keseller bilen baglanyşyklydyr (Henke we başg., 2019), Prevotella humani ýaly Prevotella görnüşleri bolsa gipertoniýa we insuline duýgurlyk ýaly metabolik keseller bilen baglanyşyklydyr (Pedersen we başg., 2016; Li we başg., 2017). Ahyrsoňy, Bacteroidetes görnüşleriniň umumy mukdarynyň ýokary bolmagy sebäpli, Bacteroidetes-iň (öň Firmicutes diýlip atlandyrylýardy) Bacteroidetes-e gatnaşygynyň PPA-a sezewar bolan syçanlarda gözegçilik syçanlaryna garanyňda ep-esli pesdigini anykladyk. Bu gatnaşyk öň içege gomeostazynyň möhüm görkezijisi hökmünde görkezildi we bu gatnaşykdaky bozulmalar dürli kesel ýagdaýlary bilen baglanyşykly boldy (Turpin we beýlekiler, 2016; Takezawa we beýlekiler, 2021; An we beýlekiler, 2023), şol sanda içegeleriň çişme keselleri (Stojanov we beýlekiler, 2020). Umumylykda, Bacteroidetes filumynyň görnüşleri ýokary iýmit PPA-syndan has güýçli täsirlenýän ýaly. Bu PPA-a ýokary çydamlylyk ýa-da PPA-ny energiýa çeşmesi hökmünde ulanmak ukyby bilen baglanyşykly bolup biler, bu bolsa azyndan bir görnüş, Hoylesella enocea üçin dogrydygy görkezildi (Hitch we beýlekiler, 2022). Başgaça aýdylanda, enäniň PPA täsiri syçan nesilleriniň içegelerini Bacteroidetes kolonizasiýasyna has duýgur edip, dölüň ösüşini güýçlendirip biler; ýöne, biziň gözleg dizaýnymyz şeýle baha bermäge mümkinçilik bermedi.
Metagenomiki mazmuny bahalandyrma PPA metabolizmi we önümçiligi bilen baglanyşykly genleriň köplüginde düýpli tapawutlary ýüze çykardy, PPA-a sezewar bolan syçanlarda PPA önümçiligi üçin jogapkär genleriň köplügi has ýokary boldy, PPA-a sezewar bolmadyk syçanlarda bolsa PAA metabolizmi üçin jogapkär genleriň köplügi has ýokary boldy (6-njy surat). Bu netijeler PPA-nyň mikrob düzümine täsiriniň diňe onuň ulanylmagy bilen baglanyşykly däldigini görkezýär, ýogsam PPA metabolizmi bilen baglanyşykly genleriň köplügi PPA-a sezewar bolan syçanlaryň içege mikrobiomynda has köp bolmagy görkezmelidi. Bir düşündiriş, PPA-nyň bakteriýalaryň köplügini esasan bakteriýalar tarapyndan iýmit maddasy hökmünde ulanylmagy arkaly däl-de, antimikrob täsirleri arkaly amala aşyrýandygydyr. Öňki barlaglar PPA-nyň doza bagly görnüşde Salmonella Typhimurium-yň ösüşini togtatýandygyny görkezdi (Jacobson we beýlekiler, 2018). PPA-nyň ýokary konsentrasiýalaryna sezewar bolmak, onuň antimikrob häsiýetlerine garşylyk görkezýän we ony metabolizasiýa edip ýa-da öndürip bilmeýän bakteriýalary saýlap biler. Mysal üçin, birnäçe Parabacteroides görnüşi PPA nusgalarynda has köp mukdarda bolçulygy görkezdi, ýöne PPA metabolizmi ýa-da önümçiligi bilen baglanyşykly hiç hili gen tapylmady (Goşmaça tablisalar 2, 4 we 5). Mundan başga-da, fermentasiýa goşmaça önümi hökmünde PPA önümçiligi dürli bakteriýalaryň arasynda giňden ýaýrandyr (Gonzalez-Garcia we başg., 2017). Bakteriýalaryň ýokary dürlüligi gözegçilik nusgalarynda PPA metabolizmi bilen baglanyşykly genleriň has köp mukdarda bolmagynyň sebäbi bolup biler (Averina we başg., 2020). Mundan başga-da, 1332 geniň diňe 27-siniň (2.14%) diňe PPA metabolizmi bilen baglanyşykly genlerdigi çaklanyldy. PPA metabolizmi bilen baglanyşykly köp genler beýleki metabolik ýollarda hem gatnaşýar. Bu bolsa, PPA metabolizmine gatnaşýan genleriň köplüginiň gözegçilik nusgalarynda has ýokarydygyny görkezýär; bu genler PPA-nyň goşmaça önüm hökmünde ulanylmagyna ýa-da emele gelmegine getirmeýän ýollarda işläp bilerler. Bu ýagdaýda, PPA döremegi bilen baglanyşykly diňe bir gen nusga görnüşleriniň arasynda köpçülikde möhüm tapawutlary görkezdi. PPA metabolizmi bilen baglanyşykly genlerden tapawutlylykda, PPA önümçiligi üçin marker genleri saýlanyldy, sebäbi olar PPA önümçiliginiň bakteriýa ýoluna gönüden-göni gatnaşýarlar. PPA täsirine sezewar bolan syçanlarda ähli görnüşleriň PPA öndürmek üçin mukdarynyň we kuwwatynyň ep-esli artandygy anyklandy. Bu, PPA-laryň PPA öndürijilerini saýlajakdygy we şonuň üçin PPA önümçilik kuwwatynyň artjakdygyny çaklaýandygy baradaky çaklamany goldaýar. Şeýle-de bolsa, genleriň köp bolmagy hökman genleriň ekspresiýasy bilen baglanyşykly däl; şonuň üçin, PPA metabolizmi bilen baglanyşykly genleriň köp bolmagy gözegçilik nusgalarynda ýokary bolsa-da, ekspresiýa tizligi başgaça bolup biler (Şi we beýlekiler, 2014). PPA öndürýän genleriň ýaýrawy bilen PPA önümçiliginiň arasyndaky baglanyşygy tassyklamak üçin, PPA önümçiligine gatnaşýan genleriň ekspresiýasyny öwrenmek zerurdyr.
PPA we gözegçilik metagenomlarynyň funksional annotasiýasynda käbir tapawutlar ýüze çykaryldy. Gen mazmunynyň PCA analizi PPA we gözegçilik nusgalarynyň arasynda aýry klasterleri ýüze çykardy (5-nji surat). Nusganyň içinde klasterleşdirme gözegçilik geniniň mazmunynyň has dürlidigini, PPA nusgalarynyň bolsa bir ýerde toplanandygyny görkezdi. Gen mazmuny boýunça klasterleşdirme görnüş düzümi boýunça klasterleşdirme bilen deňeşdirilip bilnerdi. Şeýlelik bilen, ýollaryň köplügindäki tapawutlar olaryň içinde belli bir görnüşleriň we ştammlaryň köplügindäki üýtgeşmeler bilen gabat gelýär. PPA nusgalarynda, has ýokary köplügi bolan iki ýol aminoşeker/nukleotid şeker metabolizmi (ko:K21279) we köp sanly lipid metabolizmi ýollary (ko:K00647, ko:K03801; Goşmaça 3-nji tablisa) bilen baglanyşyklydy. ko:K21279 bilen baglanyşykly genleriň PPA nusgalarynda görnüşleriň sany has köp bolan uruglaryň biri bolan Bacteroides urugy bilen baglanyşyklydygy mälim. Bu ferment kapsula polisaharidlerini ekspressiýa edip, immun jogabyndan gaça durup bilýär (Wang we beýlekiler, 2008). Bu PPA-a duçar bolan syçanlarda syn edilen bakteroidleriň köpelmegini düşündirip biler. Bu PPA mikrobiomynda syn edilen ýag kislotasynyň sinteziniň ýokarlanmagynyň üstüni ýetirýär. Bakteriýalar ýag kislotalaryny öndürmek üçin FASIIko:K00647 (fabB) ýoluny ulanýarlar, bu bolsa eýe metabolik ýollaryna täsir edip biler (Yao we Rock, 2015; Johnson we başg., 2020) we lipid metabolizmindäki üýtgeşmeler neýroösüşde rol oýnap biler (Yu we başg., 2020). PPA nusgalarynda köpelýänligi görkezýän başga bir ýol steroid gormon biosintezi boldy (ko:K12343). Içege mikrobiotasynyň gormon derejesine täsir etmek we gormonlaryň täsirine düşmek ukybynyň arasynda ters gatnaşygyň bardygyny subut edýän subutnamalar barha artýar, şonuň üçin steroid derejesiniň ýokarlanmagy saglyk üçin aşaky netijelere getirip biler (Tetel we başg., 2018).
Bu gözleg çäklendirmelersiz we oýlanyşykly däl. Esasy tapawut, haýwanlaryň fiziologiki bahalandyrmalaryny geçirmänligimizdir. Şonuň üçin mikrobiomdaky üýtgeşmeleriň haýsydyr bir kesel bilen baglanyşyklydygyny gönüden-göni netije çykarmak mümkin däl. Başga bir oýlanyşykly mesele, bu gözlegdäki syçanlaryň eneleri bilen birmeňzeş iýmit bilen iýmitlenendigidir. Geljekki gözlegler PPA-a baý iýmitden PPA-syz iýmite geçmegiň onuň mikrobioma täsirini gowulandyrýandygyny ýa-da gowulandyrmaýandygyny kesgitläp biler. Köp beýleki gözlegler ýaly, biziň gözleglerimiziň bir çäklendirmesi nusganyň çäkliligidir. Dogry netijeler çykarylyp bilinse-de, has uly nusganyň möçberi netijeleri seljerende has uly statistik güýç berer. Içege mikrobiomyndaky üýtgeşmeler bilen islendik keseliň arasyndaky baglanyşyk barada netije çykarmakda hem seresap bolýarys (Ýap we beýlekiler, 2021). Ýaş, jynsyýet we iýmit ýaly çylşyrymly faktorlar mikroorganizmleriň düzümine düýpli täsir edip biler. Bu faktorlar içege mikrobiomynyň çylşyrymly keseller bilen baglanyşygy barada edebiýatda syn edilýän gapma-garşylyklary düşündirip biler (Johnson we beýlekiler, 2019; Lagod we Naser, 2023). Mysal üçin, Bacteroidetes urugynyň agzalarynyň ASD-li haýwanlarda we adamlarda köpelýändigi ýa-da azalýandygy görkezildi (Angelis we beýlekiler, 2013; Kushak we beýlekiler, 2017). Şonuň ýaly-da, içegeleriň çişme keselleri bolan näsaglarda içege düzüminiň barlaglary şol bir taksonlarda köpelmeleriň we azalmalaryň bardygyny anyklady (Walters we beýlekiler, 2014; Forbes we beýlekiler, 2018; Upadhyay we beýlekiler, 2023). Jyns taýdan garaýyşlylygyň täsirini çäklendirmek üçin, tapawutlaryň, ähtimal, iýmit bilen baglanyşykly bolmagy üçin, jynslaryň deň derejede görkezilmegini üpjün etmäge synanyşdyk. Funksional annotasiýanyň bir kynçylygy artykmaç gen yzygiderliklerini aýyrmakdyr. Genleriň toparlanyş usulymyz ýalňyş toparlanyşy aradan aýyrmak üçin 95% yzygiderlik deňligini we 85% uzynlyk meňzeşligini, şeýle hem 90% deňleşdirme örtügini talap edýär. Şeýle-de bolsa, käbir ýagdaýlarda, şol bir annotasiýalary bolan COG-lary synladyk (meselem, MUT) (6-njy surat). Bu ortologlaryň tapawutlydygyny, belli bir uruglar bilen baglanyşyklydygyny ýa-da munuň genleri toplamak usulynyň çäklendirmesidigini anyklamak üçin goşmaça barlaglar gerek. Funksional annotasiýanyň başga bir çäklendirmesi mümkin bolan ýalňyş klassifikasiýadyr; bakteriýa geni mmdA propionat sintezine gatnaşýan belli bir fermentdir, ýöne KEGG ony propionat metabolik ýoly bilen baglanyşdyrmaýar. Tersine, scpB we mmcD ortologlary baglanyşyklydyr. Bellenen nokautlary bolmadyk genleriň köp sanlylygy genleriň köplügini bahalanda PPA bilen baglanyşykly genleri anyklamak üçin mümkin dällige getirip biler. Geljekki barlaglar içege mikrobiotasynyň funksional aýratynlyklaryny has çuňňur düşünmäge we gen ekspresiýasyny mümkin bolan aşaky akym täsirleri bilen baglanyşdyrmaga mümkinçilik berýän metatranskriptom analizinden peýda görer. Aýratyn newroösüş bozulmalaryny ýa-da içegeleriň çişme kesellerini öz içine alýan barlaglar üçin, mikrobiom düzümindäki üýtgeşmeleri bu bozulmalar bilen baglanyşdyrmak üçin haýwanlaryň fiziologiki we özüni alyp barşyny bahalandyrmak gerek. Içege mikrobiomyny mikrobsyz syçanlara göçürmek boýunça goşmaça barlaglar hem mikrobiomyň keseliň sebäbi ýa-da häsiýetidigini anyklamak üçin peýdaly bolar.
Gysgaça aýdylanda, biz iýmit PPA-nyň içege mikrobiotasynyň düzümini üýtgetmekde faktor hökmünde hereket edýändigini görkezdik. PPA dürli iýmitlerde giňden ýaýran we uzak wagtlap täsir edilende, içege mikrobiotasynyň kadaly bozulmagyna sebäp bolup bilýän FDA tarapyndan tassyklanan konserwantdyr. Biz birnäçe bakteriýalaryň mukdarynda üýtgeşmeleri tapdyk, bu bolsa PPA-nyň içege mikrobiotasynyň düzümine täsir edip biljekdigini görkezýär. Mikrobiotadaky üýtgeşmeler käbir metabolik ýollaryň derejesinde üýtgeşmelere sebäp bolup biler, bu bolsa eýe saglygy üçin möhüm bolan fiziologiki üýtgeşmelere sebäp bolup biler. Iýmit PPA-nyň mikrob düzümine täsiriniň disbioza ýa-da başga kesellere sebäp bolup biljekdigini anyklamak üçin goşmaça barlaglar gerek. Bu barlag PPA-nyň içege düzümine täsiriniň adam saglygyna nähili täsir edip biljekdigi baradaky geljekki barlaglar üçin esas döredýär.
Bu gözlegde görkezilen maglumatlar toplumy onlaýn ammarlarda elýeterlidir. Ambaryň ady we giriş nomeri: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Bu haýwanlar boýunça geçirilen barlag Merkezi Florida Uniwersitetiniň haýwanlara ideg etmek we ulanmak boýunça institutsional komiteti (UCF-IACUC) tarapyndan tassyklanyldy (Haýwanlary ulanmak üçin rugsatnama belgisi: PROTO202000002). Bu barlag ýerli kanunlara, düzgünlere we institut talaplaryna laýyk gelýär.
NG: Konsepsiýalaşdyrmak, Maglumatlary tertipleşdirmek, Resmi seljerme, Derňew, Metodologiýa, Programma üpjünçiligi, Wizuallaşdyrma, Ýazuw (asyl taslama), Ýazuw (gözden geçirmek we redaktirlemek). LA: Konsepsiýalaşdyrmak, Maglumatlary tertipleşdirmek, Metodologiýa, Serişdeler, Ýazuw (gözden geçirmek we redaktirlemek). SH: Resmi seljerme, Programma üpjünçiligi, Ýazuw (gözden geçirmek we redaktirlemek). SA: Derňew, Ýazuw (gözden geçirmek we redaktirlemek). Baş kazy: Derňew, Ýazuw (gözden geçirmek we redaktirlemek). SN: Konsepsiýalaşdyrmak, Taslamany dolandyrmak, Serişdeler, Gözegçilik, Ýazuw (gözden geçirmek we redaktirlemek). TA: Konsepsiýalaşdyrmak, Taslamany dolandyrmak, Gözegçilik, Ýazuw (gözden geçirmek we redaktirlemek).
Awtorlar bu makalanyň ylmy-barlag işleri, awtorlygy we/ýa-da neşiri üçin hiç hili maliýe goldawyny almadyklaryny mälim etdiler.
Awtorlar ylmy-barlag işleriniň mümkin bolan bähbitleriň çaknyşmasy hökmünde düşünilip bilinjek islendik täjirçilik ýa-da maliýe gatnaşyklarynyň ýoklugynda geçirilendigini yglan edýärler. Bu degişli däl.
Bu makalada beýan edilen ähli pikirler diňe awtorlaryň pikirleridir we hökman olaryň edaralarynyň, neşirýatçylarynyň, redaktorlarynyň ýa-da synçylarynyň pikirlerini görkezmeýär. Bu makalada baha berlen islendik önümler ýa-da olaryň öndürijileri tarapyndan öňe sürülen islendik talaplar neşirýat tarapyndan kepillendirilmeýär ýa-da goldanylmaýar.
Bu makala üçin goşmaça materiallary internetde tapyp bilersiňiz: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Abdelli LS, Samsam A, Nasser SA (2019). Propion turşusy autizm spektriniň bozulmalarynda PTEN/AKT ýoluny düzgünleşdirmek arkaly glioz we neýroiltihaplanmany döredýär. Ylmy hasabatlar 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
Aitchison, J. (1982). Kompozisiýa maglumatlarynyň statistik analizi. 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). Süýt mäziniň rak keseliniň töwekgelçilik faktory hökmünde Firmicutes/Bacteroidetes gatnaşygy. Kliniki lukmançylyk žurnaly, 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
Anders S., Huber W. (2010). Yzygiderlilik sanynyň maglumatlarynyň differensial ekspresiýa analizi. Nat Öňki. 1–1, 1–10. doi: 10.1038/npre.2010.4282.1
Angelis, MD, Piccolo, M., Vannini, L., Siragusa, S., Giacomo, AD, Serrazanetti, DI we başg. (2013). Başgaça görkezilmedik autizm we ýaýran ösüş bozulmasy bolan çagalarda fekal mikrobiota we metabolom. PloS One 8, e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
Averina OV, Kowtun AS, Polýakowa SI, Savilowa AM, Rebrikow DV, Danilenko VN (2020). Autizm spektr bozulmalary bolan kiçi çagalarda içege mikrobiotasynyň bakteriýal neýrometabolik häsiýetnamalary. Lukmançylyk Mikrobiologiýasy Žurnaly 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
Baquero F., Nombela K. (2012). Mikrobiom adam organy hökmünde. Kliniki Mikrobiologiýa we Infeksiýa 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
Baur T., Dürre P. (2023). Propion turşusyny öndürýän bakteriýalaryň fiziologiýasyna täze düşünjeler: Anaerotignum propionicum we Anaerotignum neopropionicum (öňki Clostridium propionicum we Clostridium neopropionicum). Mikroorganizmler 11, 685. doi: 10.3390/microorganisms11030685
Bazer FW, Spenser TE, Wu G, Cudd TA, Meininger SJ (2004). Enäniň iýmitlenmegi we düwünçegiň ösüşi. J Nutr. 134, 2169–2172. doi: 10.1093 / jn / 134.9.2169
Benjamini, Y., we Hochberg, J. (1995). Ýalan pozitiw netije derejesini gözegçilikde saklamak: Köp sanly synaglaryň amaly we netijeli usuly. JR Stat Soc Ser B Methodol. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 18-nji apreli