Tá sé léirithe go mbíonn aigéad própónach (PPA), gníomhaire frithfhungach agus breiseán coitianta aiste bia, ina chúis le néarfhorbairt neamhghnácha i lucha in éineacht le mífheidhm gastraistéigeach, a d'fhéadfadh a bheith mar thoradh ar dhíbhióis an ghoile. Moltar nasc idir nochtadh do PPA aiste bia agus díbhióis mhicribhithe an ghoile, ach níor imscrúdaíodh go díreach é. Anseo, rinneamar imscrúdú ar athruithe a bhaineann le PPA i gcomhdhéanamh mhicribhithe an ghoile a d'fhéadfadh díbhióis a bheith mar thoradh orthu. Rinneadh seicheamhú ar mhicribhithe gut lucha a chothaíodh aiste bia neamhchóireáilte (n=9) agus aiste bia saibhrithe le PPA (n=13) ag baint úsáide as seicheamhú meitiginéamach fadtéarmach chun difríochtaí i gcomhdhéanamh miocróbach agus i gcosáin meitibileacha baictéaracha a mheas. Bhí baint ag PPA aiste bia le méadú ar líonmhaireacht tacsón suntasach, lena n-áirítear roinnt speiceas Bacteroides, Prevotella, agus Ruminococcus, a raibh baill díobh bainteach roimhe seo le táirgeadh PPA. Bhí níos mó conairí a bhaineann le meitibileacht lipid agus bithshintéis hormóin stéaróideach ag micribhithe lucha a raibh nochtadh do PPA orthu freisin. Léiríonn ár dtorthaí gur féidir le PPA micribhithe an ghoile agus a chosáin meitibileacha gaolmhara a athrú. Léiríonn na hathruithe seo a breathnaíodh gur féidir le leasaithigh atá aicmithe mar shábháilte lena gcaitheamh tionchar a imirt ar chomhdhéanamh mhicribhithe an ghoile agus, dá réir sin, ar shláinte an duine.
Is minic a thugtar “an t-orgán deireanach den chorp” ar an micribhitheam daonna agus tá ról ríthábhachtach aige i sláinte an duine (Baquero agus Nombela, 2012). Go háirithe, aithnítear micribhitheam an ghoile as a thionchar ar fud an chórais agus a ról i go leor feidhmeanna riachtanacha. Tá baictéir chomhchoiteanna flúirseach sa ghoile, ag áitiú nideoga éiceolaíocha iomadúla, ag baint úsáide as cothaithigh, agus ag dul san iomaíocht le pataiginí féideartha (Jandhyala et al., 2015). Tá comhpháirteanna baictéaracha éagsúla de mhicribhitheam an ghoile in ann cothaithigh riachtanacha a tháirgeadh amhail vitimíní agus díleá a chur chun cinn (Rowland et al., 2018). Tá sé léirithe freisin go mbíonn tionchar ag meitibilítí baictéaracha ar fhorbairt fíocháin agus go bhfeabhsaíonn siad conairí meitibileacha agus imdhíonachta (Heijtz et al., 2011; Yu et al., 2022). Tá comhdhéanamh mhicribhitheam an ghoile dhaonna thar a bheith éagsúil agus braitheann sé ar fhachtóirí géiniteacha agus comhshaoil ​​amhail aiste bia, inscne, cógais, agus stádas sláinte (Kumbhare et al., 2019).
Is cuid ríthábhachtach d'fhorbairt féatais agus nuabheirthe aiste bia na máthar agus foinse ionchasach comhdhúile a d'fhéadfadh tionchar a imirt ar fhorbairt (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). Ceann de na comhdhúile sin is ea aigéad propónach (PPA), fotháirge aigéad sailleach gearrshlabhra a fhaightear ó choipeadh baictéarach agus breiseán bia (den Besten et al., 2013). Tá airíonna antibacterial agus antifungal ag PPA agus dá bhrí sin úsáidtear é mar leasaitheach bia agus in iarratais thionsclaíocha chun fás múnla agus baictéarach a chosc (Wemmenhove et al., 2016). Tá éifeachtaí difriúla ag PPA i bhfíocháin éagsúla. San ae, tá éifeachtaí frith-athlastacha ag PPA trí thionchar a imirt ar léiriú cytokine i macrófagaigh (Kawasoe et al., 2022). Breathnaíodh an éifeacht rialála seo i gcealla imdhíonachta eile freisin, rud a fhágann go laghdaítear athlasadh (Haase et al., 2021). Mar sin féin, breathnaíodh an éifeacht os coinne san inchinn. Léirigh staidéir roimhe seo go spreagann nochtadh PPA iompar cosúil le huathachas i lucha (El-Ansary et al., 2012). Léirigh staidéir eile gur féidir le PPA glióis a spreagadh agus conairí pró-athlastacha san inchinn a ghníomhachtú (Abdelli et al., 2019). Ós rud é gur aigéad lag é PPA, is féidir leis scaipeadh tríd an eipitéiliam intestinal isteach sa tsruth fola agus dá bhrí sin bacainní sriantacha a thrasnú lena n-áirítear an bac fola-inchinne chomh maith leis an broghais (Stinson et al., 2019), rud a aibhsíonn thábhacht PPA mar mheitibilít rialála a tháirgeann baictéir. Cé go bhfuil ról féideartha PPA mar fhachtóir riosca d'uathachas faoi imscrúdú faoi láthair, d'fhéadfadh a éifeachtaí ar dhaoine aonair a bhfuil uathachas orthu dul níos faide ná difreáil néarógach a spreagadh.
Is coitianta comharthaí gastrointestinal amhail buinneach agus constipation in othair a bhfuil neamhoird néarfhorbartha orthu (Cao et al., 2021). Léirigh staidéir roimhe seo go bhfuil micribhitheam othar a bhfuil neamhoird speictrim uathachais (NSU) orthu difriúil ó mhicribhitheam daoine sláintiúla, rud a thugann le fios go bhfuil disbhióis mhicribhitheam an ghoile i láthair (Finegold et al., 2010). Ar an gcaoi chéanna, tá tréithe micribhitheam othar a bhfuil galair athlastacha bputóg, murtall, galar Alzheimer, etc. orthu difriúil freisin ó thréithe daoine sláintiúla (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). Mar sin féin, go dtí seo, níor bunaíodh aon ghaol cúiseach idir micribhitheam an ghoile agus galair nó comharthaí néareolaíocha (Yap et al., 2021), cé go meastar go bhfuil ról ag roinnt speiceas baictéarach i gcuid de na stáit ghalair seo. Mar shampla, tá Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio agus géinis eile níos flúirseach i micribhithe othar a bhfuil uathachas orthu (Tomova et al., 2015; Golubeva et al., 2017; Cristiano et al., 2018; Zurita et al., 2020). Is suntasach an rud é go bhfuil a fhios go bhfuil géinte a bhaineann le táirgeadh PPA ag speicis de chuid de na géinis seo (Reichardt et al., 2014; Yun agus Lee, 2016; Zhang et al., 2019; Baur agus Dürre, 2023). I bhfianaise airíonna frithmhiocróbacha PPA, d’fhéadfadh sé a bheith tairbheach do fhás baictéir a tháirgeann PPA a mhéadú (Jacobson et al., 2018). Dá bhrí sin, d’fhéadfadh timpeallacht shaibhir PFA athruithe a dhéanamh ar mhicribhithe an ghoile, lena n-áirítear pataiginí gastraistéigeach, a d’fhéadfadh a bheith ina bhfachtóirí a d’fhéadfadh a bheith ina gcúis le hairíonna gastraistéigeach.
Ceist lárnach i dtaighde na micribhitheolaíochta is ea an bhfuil difríochtaí i gcomhdhéanamh miocróbach ina gcúis nó ina comhartha de ghalair bhunúsacha. Is é an chéad chéim i dtreo an gaol casta idir aiste bia, micribhitheolaíocht an ghoile, agus galair néareolaíocha a shoiléiriú ná measúnú a dhéanamh ar éifeachtaí an aiste bia ar chomhdhéanamh miocróbach. Chun na críche seo, d'úsáideamar seicheamhú meitiginéamach fad-léitheoireachta chun micribhitheolaíochtaí gut sliocht lucha a chothaíodh aiste bia saibhir i PPA nó ídithe i PPA a chur i gcomparáid. Chothaíodh an aiste bia céanna leis na sliocht agus a tugadh dá máithreacha. Rinneamar hipitéis go mbeadh athruithe i gcomhdhéanamh miocróbach an ghoile agus i gcosáin fheidhmiúla miocróbach mar thoradh ar aiste bia saibhir i PPA, go háirithe iad siúd a bhaineann le meitibileacht PPA agus/nó táirgeadh PPA.
Baineadh úsáid as lucha trasghéineacha FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J (Jackson Laboratories) a ró-léiríonn próitéin fluaraiseach glas (GFP) faoi rialú an phromótóra GFAP glia-shonrach de réir threoirlínte Choiste Institiúideach Cúraim agus Úsáide Ainmhithe Ollscoil Lár Florida (UCF-IACUC) (Uimhir Cheadúnais Úsáide Ainmhithe: PROTO202000002). Tar éis iad a scoitheadh, cuireadh lucha ina n-aonar i gcliabháin le 1-5 luch de gach inscne in aghaidh an chliabháin. Beathaigh na lucha ad libitum le haiste bia rialaithe íonaithe (aiste bia caighdeánach lipéad oscailte modhnaithe, 16 kcal% saille) nó aiste bia forlíonta le própróináit sóidiam (aiste bia caighdeánach lipéad oscailte modhnaithe, 16 kcal% saille, ina raibh 5,000 ppm própróináit sóidiam). Bhí an méid própróináit sóidiam a úsáideadh coibhéiseach le 5,000 mg PFA/kg de mheáchan iomlán bia. Is é seo an tiúchan is airde de PPA atá ceadaithe lena úsáid mar leasaitheach bia. Chun ullmhú don staidéar seo, tugadh an dá aiste bia do lucha tuismitheora ar feadh 4 seachtaine roimh chúpláil agus leanadh leis sin ar feadh toircheas na máthar. Baineadh an luch sliocht as an gcapall [22 luch, 9 rialú (6 fhireannach, 3 bhaineannach) agus 13 PPA (4 fhireannach, 9 mbaineannach)] agus leanadh leo ar an aiste bia céanna leis na máithreacha ar feadh 5 mhí. Íobairtíodh na lucha sliocht ag 5 mhí d'aois agus bailíodh a n-ábhar stéigeach agus stóráladh é ar dtús i bhfeadáin micrea-lártheifneoir 1.5 ml ag -20°C agus ansin aistríodh é chuig reoiteoir -80°C go dtí go raibh DNA an óstaigh ídithe agus aigéid núicléasacha miocróbacha bainte amach.
Baineadh DNA an óstach de réir prótacail mhodhnaithe (Charalampous et al., 2019). Go hachomair, aistríodh ábhar an fhéacs go 500 µl de InhibitEX (Qiagen, Cat#/ID: 19593) agus stóráladh reoite é. Próiseáil uasmhéid de 1-2 millín fecal in aghaidh an eastósctha. Ansin rinneadh an t-ábhar fecal a homaiginiú go meicniúil ag baint úsáide as pestle plaisteach taobh istigh den fheadán chun sloda a dhéanamh. Lártheifneoirigh na samplaí ag 10,000 RCF ar feadh 5 nóiméad nó go dtí go mbeidh na samplaí millíní, ansin bain an forshnáithín agus athfhionraí an millín i 250 µl 1× PBS. Cuir 250 µl de thuaslagán saponin 4.4% (TCI, uimhir táirge S0019) leis an sampla mar ghlantach chun seicní cealla eocarótacha a scaoileadh. Meascadh na samplaí go réidh go dtí go raibh siad réidh agus goradh iad ag teocht an tseomra ar feadh 10 nóiméad. Ansin, chun cealla eocarótacha a chur as a riocht, cuireadh 350 μl d'uisce saor ó núicléáis leis an sampla, goradh é ar feadh 30 soicind, agus ansin cuireadh 12 μl de 5 M NaCl leis. Ansin rinneadh na samplaí a lártheifneoiriú ag 6000 RCF ar feadh 5 nóiméad. Bain an forshnáithín as agus athfhionraí an milléad i 100 μl 1X PBS. Chun DNA óstach a bhaint, cuir 100 μl maolán HL-SAN (12.8568 g NaCl, 4 ml 1M MgCl2, 36 ml d'uisce saor ó núicléáis) agus 10 μl einsím HL-SAN (ArticZymes P/N 70910-202) leis. Meascán maith a rinneadh ar na samplaí trí phípéadú agus goradh iad ag 37 °C ar feadh 30 nóiméad ag 800 rpm ar Eppendorf™ ThermoMixer C. Tar éis goradh, rinneadh lártheifneoiriú orthu ag 6000 RCF ar feadh 3 nóiméad agus nite faoi dhó iad le 800 µl agus 1000 µl 1X PBS. Ar deireadh, athfhionraí an milléad i 100 µl 1X PBS.
Rinneadh DNA baictéarach iomlán a leithlisiú ag baint úsáide as an New England Biolabs Monarch Genomic DNA Purification Kit (New England Biolabs, Ipswich, MA, Cat# T3010L). Tá an nós imeachta oibriúcháin caighdeánach a chuirtear ar fáil leis an trealamh modhnaithe beagán. Goradh agus coinnigh uisce saor ó núicléáis ag 60°C roimh an oibríocht le haghaidh an eis-eluála deiridh. Cuir 10 µl Proteinase K agus 3 µl RNase A le gach sampla. Ansin cuir 100 µl Cell Lysis Buffer leis agus measc go réidh. Ansin goradh na samplaí i Eppendorf™ ThermoMixer C ag 56°C agus 1400 rpm ar feadh 1 uair an chloig ar a laghad agus suas le 3 huaire an chloig. Lártheifneoiríodh na samplaí goraithe ag 12,000 RCF ar feadh 3 nóiméad agus aistríodh an forshnáithín ó gach sampla chuig feadán micrea-lártheifneoir 1.5 mL ar leithligh ina raibh 400 µL de thuaslagán ceangailteach. Ansin rinneadh na feadáin a chorraíliú le cuisle ar feadh 5–10 soicind ag eatraimh 1 soicind. Aistrigh ábhar leachtach iomlán gach sampla (thart ar 600–700 µL) chuig datha scagaire atá curtha i bhfeadán bailiúcháin sreafa tríd. Rinneadh lártheifneoiriú ar na feadáin ag 1,000 RCF ar feadh 3 nóiméad chun ligean do cheangal DNA tosaigh agus ansin rinneadh lártheifneoiriú orthu ag 12,000 RCF ar feadh 1 nóiméad chun an leacht atá fágtha a bhaint. Aistríodh an colún samplach chuig feadán bailiúcháin nua agus ansin nite faoi dhó é. Don chéad níochán, cuir 500 µL de mhaolán níocháin le gach feadán. Cas an feadán bun os cionn 3–5 huaire agus ansin déan lártheifneoiriú ag 12,000 RCF ar feadh 1 nóiméad. Caith an leacht as an bhfeadán bailiúcháin agus cuir an datha scagaire ar ais san fheadán bailiúcháin céanna. Don dara níochán, cuir 500 µL de mhaolán níocháin leis an scagaire gan é a chasadh bun os cionn. Rinneadh lártheifneoiriú ar na samplaí ag 12,000 RCF ar feadh 1 nóiméad. Aistrigh an scagaire chuig feadán LoBind® 1.5 mL agus cuir 100 µL d'uisce réamhthéite saor ó núicléáis leis. Goradh na scagairí ag teocht an tseomra ar feadh 1 nóiméad agus ansin rinneadh iad a lártheifneoiriú ag 12,000 RCF ar feadh 1 nóiméad. Stóráladh an DNA eisilte ag -80°C.
Rinneadh cainníochtú ar thiúchan DNA ag baint úsáide as Fluairiméadar Qubit™ 4.0. Ullmhaíodh DNA ag baint úsáide as an Trealamh Íogaireachta Ard Qubit™ 1X dsDNA (Uimh. Cat. Q33231) de réir threoracha an mhonaróra. Tomhaiseadh dáileadh faid blúire DNA ag baint úsáide as Aglient™ 4150 nó 4200 TapeStation. Ullmhaíodh DNA ag baint úsáide as Imoibrithe DNA Genomic Agilent™ (Uimh. Cat. 5067-5366) agus Genomic DNA ScreenTape (Uimh. Cat. 5067-5365). Rinneadh ullmhú leabharlainne ag baint úsáide as an Trealamh Barrachódála PCR Tapa Oxford Nanopore Technologies™ (ONT) (SQK-RPB004) de réir threoracha an mhonaróra. Rinneadh seicheamhú ar DNA ag baint úsáide as seicheamhóir ONT GridION™ Mk1 le cill sreafa Min106D (R 9.4.1). Seo a leanas na socruithe seicheamhaithe: glao bonn ardchruinnis, luach q íosta de 9, socrú cód barra, agus bearradh cód barra. Rinneadh seicheamhú ar na samplaí ar feadh 72 uair an chloig, agus ina dhiaidh sin cuireadh sonraí glaonna bonn isteach le haghaidh tuilleadh próiseála agus anailíse.
Rinneadh próiseáil bithfhaisnéise ag baint úsáide as modhanna a thuairiscíodh roimhe seo (Greenman et al., 2024). Roinneadh na comhaid FASTQ a fuarthas ó sheicheamhú ina n-eolairí do gach sampla. Roimh an anailís bithfhaisnéise, próiseáladh na sonraí ag baint úsáide as an bpíblíne seo a leanas: ar dtús, cuireadh comhaid FASTQ na samplaí le chéile i gcomhad FASTQ aonair. Ansin, scagadh léamha níos giorra ná 1000 bp ag baint úsáide as Filtlong v. 0.2.1, agus an t-aon pharaiméadar a athraíodh ná –min_length 1000 (Wick, 2024). Roimh tuilleadh scagtha, rialaíodh cáilíocht na léitheoireachta ag baint úsáide as NanoPlot v. 1.41.3 leis na paraiméadair seo a leanas: –fastq –plots dot –N50 -o(De Coster agus Rademakers, 2023). Rinneadh na léamha a ailíniú le géanóm tagartha na luiche GRCm39 (GCF_000001635.27) ag baint úsáide as minimap2 v. 2.24-r1122 chun léamha éillithe ag an óstach a bhaint leis na paraiméadair seo a leanas: -L -ax map-ont(Lee, 2018). Rinneadh na comhaid ailínithe a gineadh a thiontú go formáid BAM ag baint úsáide as samtools view -b (Danecek et al., 2021) i samtools v. 1.16.1. Ansin, aithníodh léamha neamhailínithe ag baint úsáide as samtools view -b -f 4, rud a léiríonn nach raibh na léamha seo mar chuid den ghéanóm óstach. Rinneadh léamha neamhailínithe a thiontú ar ais go formáid FASTQ ag baint úsáide as samtools bam2fq le paraiméadair réamhshocraithe. Athraíodh NanoPlot ar na léamha scagtha breise ag baint úsáide as na socruithe a thuairiscíodh roimhe seo. Tar éis scagtha, bailíodh sonraí meitigéineamacha ag baint úsáide as metaflye v. 2.8.2-b1689 leis na paraiméadair seo a leanas: –nano-raw–meta (Kolmogorov et al., 2020). Fág na paraiméadair atá fágtha ag a luachanna réamhshocraithe. Tar éis an tionóil, mapáladh léamha scagtha chuig an tionól ag baint úsáide as minimap2, agus úsáideadh an paraiméadar -ax map-ont chun comhad ailínithe a ghiniúint i bhformáid SAM. Rinneadh an tionól a scagadh ar dtús ag baint úsáide as racon v. 1.4.20 leis na paraiméadair seo a leanas: -m 8 -x -6 -g -8 -w 500 -u (Vaser et al., 2017). Tar éis racon a bheith críochnaithe, rinneadh é a scagadh tuilleadh le medaka v. 1.7.2, ag baint úsáide as medaka_consesus, agus na paraiméadair go léir seachas an paraiméadar -m fágtha ag a luachanna réamhshocraithe. Socraítear an paraiméadar -m go r941_min_hac_g507 chun ceimic na gcealla sreafa agus an glao bonn ardchruinnis a úsáideadh dár sonraí (nanoporetech/medaka, 2024) a shonrú. Úsáideadh na sonraí scagtha (dá ngairtear sonraí miocróbacha feasta) agus an tionól glanta deiridh le haghaidh anailíse ina dhiaidh sin.
Chun aicmiú tacsanomaíoch a dhéanamh, rinneadh léamha agus comhthionóil a aicmiú ag baint úsáide as Kraken2 v. 2.1.2 (Wood et al., 2019). Gin tuarascálacha agus comhaid aschuir do léamha agus tionóil, faoi seach. Bain úsáid as an rogha –use-names chun léamha agus tionóil a anailísiú. Sonraítear na roghanna –gzip-compressed agus –paired do na codanna léite. Meastar líonmhaireacht choibhneasta tacsón i meitigéanóim ag baint úsáide as Bracken v. 2.8 (Lu et al., 2017). Ar dtús chruthaíomar bunachar sonraí kmer ina raibh 1000 bonn ag baint úsáide as bracken-build leis na paraiméadair seo a leanas: -d-k 35 -l 1000 Nuair a bheidh sé tógtha, ritheann bracken bunaithe ar an tuarascáil a ghineann kraken2 agus scagann sé na sonraí ag baint úsáide as na roghanna seo a leanas: -d -I -O-p 1000 -l

Ina measc, roghnaítear P, G nó S ag brath ar an leibhéal aicmithe atá á anailísiú. Chun tionchar aicmithe dearfacha bréagacha a íoslaghdú, glacadh le tairseach íosta flúirse coibhneasta de 1e-4 (1/10,000 léamh). Roimh an anailís staitistiúil, rinneadh na flúirsí coibhneasta a thuairiscigh Bracken (fraction_total_reads) a chlaochlú ag baint úsáide as an gclaochlú cóimheas loga lárnaithe (CLR) (Aitchison, 1982). Roghnaíodh an modh CLR le haghaidh claochlú sonraí toisc go bhfuil sé neamh-athraitheach ó thaobh scála de agus go bhfuil sé leordhóthanach do shraitheanna sonraí neamh-tanaí (Gloor et al., 2017). Úsáideann an claochlú CLR an logartam nádúrtha. Rinneadh na sonraí comhairimh a thuairiscigh Bracken a normalú ag baint úsáide as an léiriú loga coibhneasta (RLE) (Anders agus Huber, 2010). Gineadh figiúirí ag baint úsáide as meascán de matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 agus logartaim sheicheamhacha (Gloor et al., 2017). 0.12.2 agus stantanotations v. 0.5.0 (Hunter, 2007; Waskom, 2021; Charlier et al., 2022). Ríomhadh an cóimheas Bacillus/Bacteroidetes do gach sampla ag baint úsáide as comhaireamh baictéarach normalaithe. Tá na luachanna a tuairiscíodh sna táblaí slánaithe go 4 dheachúlacha. Ríomhadh innéacs éagsúlachta Simpson ag baint úsáide as an script alpha_diversity.py a cuireadh ar fáil sa phacáiste KrakenTools v. 1.2 (Lu et al., 2022). Cuirtear tuarascáil Bracken ar fáil sa script agus cuirtear innéacs Simpson “Si” ar fáil don pharaiméadar -an. Sainmhíníodh difríochtaí suntasacha i líonmhaireacht mar dhifríochtaí CLR meánacha ≥ 1 nó ≤ -1. Léiríonn difríocht CLR meánach de ±1 méadú 2.7 oiread i líonmhaireacht cineál samplach. Léiríonn an comhartha (+/-) an bhfuil an tacsón níos flúirseach sa sampla PPA agus sa sampla rialaithe, faoi seach. Cinneadh an suntasacht ag baint úsáide as tástáil Mann-Whitney U (Virtanen et al., 2020). Baineadh úsáid as Statsmodels v. 0.14 (Benjamini agus Hochberg, 1995; Seabold agus Perktold, 2010), agus cuireadh nós imeachta Benjamini-Hochberg i bhfeidhm chun ceartú a dhéanamh le haghaidh tástálacha iolracha. Baineadh úsáid as luach p coigeartaithe ≤ 0.05 mar thairseach chun suntasacht staitistiúil a chinneadh.
Rinneadh anótáil géine agus meastachán ar líonmhaireacht choibhneasta ag baint úsáide as leagan modhnaithe den phrótacal a thuairiscigh Maranga et al. (Maranga et al., 2023). Ar dtús, baineadh contigs níos giorra ná 500 bp as na tionóil uile ag baint úsáide as SeqKit v. 2.5.1 (Shen et al., 2016). Ansin cuireadh na tionóil roghnaithe le chéile i bpan-mheitiginóm. Aithníodh frámaí léitheoireachta oscailte (ORFanna) ag baint úsáide as Prodigal v. 1.0.1 (leagan comhthreomhar de Prodigal v. 2.6.3) leis na paraiméadair seo a leanas: -d-f gff-i -O-T 24 -p meta -C 10000 (Hyett et al., 2012; Jaenicke, 2024). Scagadh na comhaid núicléatíde a lean as sin ansin ag baint úsáide as Python chun na géinte neamhiomlána go léir a bhaint. Baineadh úsáid as CD-HIT v. 4.8.1 ansin chun na géinte a chnuasú leis na paraiméadair seo a leanas: 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). Baineadh úsáid as an gcatalóg géine neamh-iomarcach a gineadh chun líonmhaireacht agus anótáil géine a mheas. Rinneadh meastachán ar líonmhaireacht choibhneasta géine ag baint úsáide as KMA v. 1.4.9 (Clausen et al., 2018). Ar dtús, cruthaigh comhad innéacs ag baint úsáide as innéacs KMA leis na paraiméadair seo a leanas: -i -OAnsin, ag baint úsáide as an innéacs a gineadh mar aon leis na léamha miocróbacha do gach sampla mar a thuairiscítear sa chuid Píblíne Bithfhaisnéise, ritheadh ​​KMA leis na paraiméadair seo a leanas: -i -O-t_db-bcNano -bc 0.7 -ef -t 24. Ansin, rinneadh na comhaireamh géine a normalú ag baint úsáide as CLR, agus úsáideadh rang anailíse príomhchodanna (PCA) de chuid Sci-kit learn (Pedregosa et al., 2011). Rinneadh anótáil géine tuartha ar an gcatalóg géine neamh-iomarcach ag baint úsáide as an script emapper.py de chuid eggNOG v. 2.1.12 agus bunachar sonraí eggNOG leagan 5.0.2 leis na paraiméadair seo a leanas: –itype CDS –cpu 24 -i– Catalóg sonraí–go_evidence Neamhleictreonach – aschur– Eolaire aschuir–sprioc_orthologs uile –seed_ortholog_evalue 0.001 –seed_ortholog_score 60 –query_cover 20 –subject_cover 0 –translate –override –sea_directory(Cantalapiedra et al., 2021). Rinneadh scagadh ar thorthaí KMA chun géinte a roghnú a raibh clúdach teimpléid agus céannacht teimpléid leordhóthanach (≥ 90%) agus flúirse (doimhneacht ≥ 3) acu. Rinneadh claochlú ar thorthaí doimhneachta KMA ag baint úsáide as CLR mar a thuairiscítear thuas. Ansin rinneadh comparáid idir na torthaí KMA agus na haitheantais chomhleanúnacha ó na torthaí anótála agus aicmithe feidhmiúla ag baint úsáide as an bhfoinse chomhleanúnach do gach géin. Mar atá le tacsón, sainmhíníodh difríochtaí suntasacha i flúirse géine mar ghéinte a raibh difríocht CLR mheánach ≥ 1 nó ≤ -1 acu, le comhartha (+/-) ag léiriú go raibh an géin níos flúirseach sna samplaí PPA nó rialaithe, faoi seach.
Ar dtús, grúpáladh géinte de réir aitheantóirí ortalog (KO) de chuid Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) arna sannadh ag eggNOG chun líonmhaireachtaí conairí géine a chur i gcomparáid. Baineadh géinte gan cnagadh amach nó géinte le hil-chnagadh amach roimh an anailís. Ansin, ríomhadh meánlíon gach KO in aghaidh an tsampla agus rinneadh anailís staitistiúil. Sainmhíníodh géinte meitibileachta PPA mar aon ghéin ar sannadh ró ko00640 dó sa cholún KEGG_Pathway, rud a léiríonn ról i meitibileacht propónáite de réir KEGG. Tá géinte a aithníodh mar géinte a bhaineann le táirgeadh PPA liostaithe i dTábla Forlíontach 1 (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017). Rinneadh tástálacha permutation chun géinte meitibileachta agus táirgthe PPA a aithint a bhí i bhfad níos flúirseach i ngach cineál samplach. Rinneadh míle permutation do gach géin a ndearnadh anailís air. Baineadh úsáid as luach p de 0.05 mar ghearradh amach chun suntasacht staitistiúil a chinneadh. Sannadh anótálacha feidhmiúla do ghéinte aonair laistigh de bhraisle bunaithe ar anótálacha géinte ionadaíocha laistigh den bhraisle. D’fhéadfaí tacsón a bhaineann le meitibileacht PPA agus/nó táirgeadh PPA a aithint trí aitheantóirí contig i gcomhaid aschuir Kraken2 a mheaitseáil leis na haitheanais contig céanna a coinníodh le linn anótála feidhmiúil ag baint úsáide as eggNOG. Rinneadh tástáil suntasachta ag baint úsáide as an tástáil Mann-Whitney U a thuairiscíodh roimhe seo. Rinneadh ceartú le haghaidh ilthástála ag baint úsáide as nós imeachta Benjamini-Hochberg. Baineadh úsáid as luach p ≤ 0.05 mar ghearradh amach chun suntasacht staitistiúil a chinneadh.
Rinneadh measúnú ar éagsúlacht mhicribhitheolaíocht gut lucha ag baint úsáide as innéacs éagsúlachta Simpson. Níor breathnaíodh aon difríochtaí suntasacha idir na samplaí rialaithe agus PPA i dtéarmaí éagsúlachta géineas agus speiceas (luach-p don ghéineas: 0.18, luach-p don speiceas: 0.16) (Fíor 1). Rinneadh comparáid ansin idir comhdhéanamh miocróbach ag baint úsáide as anailís chomhpháirteanna príomhúla (PCA). Taispeánann Fíor 2 grúpáil na samplaí de réir a bhfíleam, rud a léiríonn go raibh difríochtaí i gcomhdhéanamh speiceas na micribhitheolaíocht idir na samplaí PPA agus rialaithe. Bhí an grúpáil seo níos lú suntasach ag leibhéal an ghéineas, rud a thugann le fios go mbíonn tionchar ag PPA ar bhaictéir áirithe (Fíor Fhorlíontach 1).
Fíor 1. Éagsúlacht alfa géineas agus comhdhéanamh speiceas mhicribhitheam gut na luiche. Boscaphlotaí a thaispeánann innéacsanna éagsúlachta Simpson géineas (A) agus speiceas (B) i samplaí PPA agus rialaithe. Cinneadh suntasacht ag baint úsáide as tástáil Mann-Whitney U, agus rinneadh ilcheartú ag baint úsáide as nós imeachta Benjamini-Hochberg. ns, ní raibh an luach p suntasach (p>0.05).
Fíor 2. Torthaí anailíse príomhchodanna ar chomhdhéanamh miocróibíom gut na luiche ag leibhéal an speicis. Taispeánann plota na hanailíse príomhchodanna dáileadh na samplaí ar fud a gcéad dá phríomhchodán. Léiríonn dathanna cineál an tsampla: tá lucha nochtaithe do PPA corcra agus tá lucha rialaithe buí. Tá príomhchodanna 1 agus 2 plotaithe ar an ais-x agus ar an ais-y, faoi seach, agus léirítear iad mar a gcóimheas athraitheas mínithe.
Agus sonraí comhairimh chlaochlaithe RLE á n-úsáid, breathnaíodh laghdú suntasach ar an gcóimheas meánach Bacteroidetes/Bacilli i lucha rialaithe agus PPA (rialú: 9.66, PPA: 3.02; luach-p = 0.0011). Bhí an difríocht seo mar gheall ar líonmhaireacht níos airde Bacteroidetes i lucha PPA i gcomparáid le rialuithe, cé nach raibh an difríocht suntasach (meán CLR rialaithe: 5.51, meán CLR PPA: 6.62; luach-p = 0.054), agus bhí líonmhaireacht Bacteroidetes cosúil (meán CLR rialaithe: 7.76, meán CLR PPA: 7.60; luach-p = 0.18).
Léirigh anailís ar líonmhaireacht na mball tacsanomaíocha de mhicribhitheom an ghoile go raibh difríocht shuntasach idir 1 fhíleam agus 77 speiceas idir samplaí PPA agus rialaithe (Tábla Forlíontach 2). Bhí líonmhaireacht 59 speiceas i samplaí PPA i bhfad níos airde ná mar a bhí i samplaí rialaithe, agus bhí líonmhaireacht 16 speiceas amháin i samplaí rialaithe níos airde ná mar a bhí i samplaí PPA (Fíor 3).
Fíor 3. Flúirse difreálach tacsón i micribhitheóm gut lucha PPA agus rialaithe. Taispeánann plotaí bolcánacha difríochtaí i líonmhaireacht géineas (A) nó speiceas (B) idir samplaí PPA agus rialaithe. Léiríonn poncanna liatha nach bhfuil aon difríocht shuntasach i líonmhaireacht tacsón. Léiríonn poncanna daite difríochtaí suntasacha i líonmhaireacht (luach-p ≤ 0.05). Taispeántar na 20 tacsón is fearr leis na difríochtaí is mó i líonmhaireacht idir cineálacha samplaí i ndath dearg agus i ngorm éadrom (samplaí rialaithe agus PPA), faoi seach. Bhí poncanna buí agus corcra 2.7 uair níos flúirseach ar a laghad i samplaí rialaithe nó PPA ná i samplaí rialuithe. Léiríonn poncanna dubha tacsón a bhfuil flúirseacht shuntasach difriúil acu, le difríochtaí meánacha CLR idir -1 agus 1. Ríomhadh luachanna P ag baint úsáide as tástáil Mann-Whitney U agus ceartaíodh iad le haghaidh il-thástála ag baint úsáide as nós imeachta Benjamini-Hochberg. Léiríonn difríochtaí meánacha CLR i gcló trom difríochtaí suntasacha i líonmhaireacht.
Tar éis dúinn comhdhéanamh miocróbach an ghoile a anailísiú, rinneamar anótáil fheidhmiúil ar an micribhióm. Tar éis géinte ísealchaighdeáin a scagadh amach, aithníodh 378,355 géin uathúil san iomlán ar fud na samplaí uile. Baineadh úsáid as líonmhaireacht chlaochlaithe na ngéinte seo le haghaidh anailíse príomhchodanna (PCA), agus léirigh na torthaí ardleibhéal braislithe de chineálacha samplaí bunaithe ar a bpróifílí feidhmiúla (Fíor 4).
Fíor 4. Torthaí PCA ag baint úsáide as próifíl fheidhmiúil mhicribhitheam gut na luiche. Taispeánann plota PCA dáileadh na samplaí trasna a gcéad dá phríomhchomhpháirt. Léiríonn dathanna cineál an tsampla: tá lucha nochtaithe do PPA corcra agus tá lucha rialaithe buí. Tá príomhchomhpháirteanna 1 agus 2 plotaithe ar an ais-x agus ar an ais-y, faoi seach, agus léirítear iad mar a gcóimheas athraithe mínithe.
Ansin, rinneamar scrúdú ar líonmhaireacht na gcnag amach KEGG i gcineálacha éagsúla samplaí. Aithníodh 3648 cnag amach uathúil san iomlán, agus bhí 196 díobh sin i bhfad níos flúirseach i samplaí rialaithe agus 106 níos flúirseach i samplaí PPA (Fíor 5). Braitheadh ​​145 géin san iomlán i samplaí rialaithe agus 61 géin i samplaí PPA, le líonmhaireacht shuntasach difriúil. Bhí conairí a bhain le meitibileacht lipidí agus aimínsiúcra i bhfad níos saibhrithe i samplaí PPA (Tábla Forlíontach 3). Bhí conairí a bhain le meitibileacht nítrigine agus córais athsheachadta sulfair i bhfad níos saibhrithe i samplaí rialaithe (Tábla Forlíontach 3). Bhí líonmhaireacht na ngéinte a bhain le meitibileacht aimínsiúcra/núicléatíde (ko:K21279) agus meitibileacht fosfáit inositol (ko:K07291) i bhfad níos airde i samplaí PPA (Fíor 5). Bhí i bhfad níos mó géinte a bhain le meitibileacht beinsóáite (ko:K22270), meitibileacht nítrigine (ko:K00368), agus glicealúis/glúconeogenesis (ko:K00131) i samplaí rialaithe (Fíor 5).
Fíor 5. Flúirse difreálach KOanna i micribhitheóm gut lucha PPA agus rialaithe. Léiríonn an plota bolcáin na difríochtaí i líonmhaireacht na ngrúpaí feidhmiúla (KOanna). Léiríonn poncanna liatha KOanna nach raibh difríocht shuntasach idir a líonmhaireacht idir cineálacha samplaí (luach-p > 0.05). Léiríonn poncanna daite difríochtaí suntasacha i líonmhaireacht (luach-p ≤ 0.05). Taispeántar na 20 KO leis na difríochtaí is mó i líonmhaireacht idir cineálacha samplaí i ndathanna dearga agus gorma éadroma, a fhreagraíonn do shamplaí rialaithe agus PPA, faoi seach. Léiríonn poncanna buí agus corcra KOanna a bhí 2.7 oiread níos flúirseach ar a laghad i samplaí rialaithe agus PPA, faoi seach. Léiríonn poncanna dubha KOanna a raibh líonmhaireacht shuntasach difriúil acu, le difríochtaí meánacha CLR idir -1 agus 1. Ríomhadh luachanna P ag baint úsáide as tástáil Mann-Whitney U agus coigeartaíodh iad le haghaidh comparáidí iolracha ag baint úsáide as nós imeachta Benjamini-Hochberg. Léiríonn NaN nach mbaineann an KO le conair i KEGG. Léiríonn luachanna difríochta meánacha CLR trom difríochtaí suntasacha i líonmhaireacht. Le haghaidh faisnéis mhionsonraithe faoi na conairí lena mbaineann na KOanna atá liostaithe, féach Tábla Forlíontach 3.
I measc na ngéinte anótáilte, bhí flúirsí suntasacha difriúla ag 1601 géin idir cineálacha samplaí (p ≤ 0.05), agus gach géin 2.7 oiread níos flúirseach ar a laghad. De na géinte seo, bhí 4 ghéin níos flúirseach i samplaí rialaithe agus bhí 1597 ghéin níos flúirseach i samplaí PPA. Toisc go bhfuil airíonna frithmhiocróbacha ag PPA, scrúdaíomar flúirseacht géinte meitibileachta agus táirgthe PPA idir cineálacha samplaí. I measc na 1332 géin a bhaineann le meitibileachta PPA, bhí 27 ghéin i bhfad níos flúirseach i samplaí rialaithe agus bhí 12 ghéin níos flúirseach i samplaí PPA. I measc na 223 géin a bhaineann le táirgeadh PPA, bhí 1 ghéin i bhfad níos flúirseach i samplaí PPA. Léiríonn Fíor 6A tuilleadh an flúirseacht níos airde géinte a bhfuil baint acu le meitibileacht PPA, le flúirseacht i bhfad níos airde i samplaí rialaithe agus méideanna móra éifeachtaí, agus leagann Fíor 6B béim ar ghéinte aonair a raibh flúirseacht i bhfad níos airde acu a breathnaíodh i samplaí PPA.
Fíor 6. Flúirse difreálach géinte a bhaineann le PPA i micribhitheam gut na luiche. Léiríonn plotaí bolcánacha na difríochtaí i líonmhaireacht na ngéinte a bhaineann le meitibileacht PPA (A) agus táirgeadh PPA (B). Léiríonn poncanna liatha géinte nach raibh difríocht shuntasach idir a líonmhaireacht idir cineálacha samplaí (luach-p > 0.05). Léiríonn poncanna daite difríochtaí suntasacha i líonmhaireacht (luach-p ≤ 0.05). Taispeántar na 20 géin leis na difríochtaí is mó i líonmhaireacht i ndath dearg agus gorm éadrom (samplaí rialaithe agus PPA), faoi seach. Bhí líonmhaireacht na bponcanna buí agus corcra 2.7 uair níos mó ar a laghad i samplaí rialaithe agus PPA ná i samplaí rialaithe. Léiríonn poncanna dubha géinte a bhfuil líonmhaireacht shuntasach difriúil acu, le difríochtaí meánacha CLR idir -1 agus 1. Ríomhadh luachanna P ag baint úsáide as tástáil Mann-Whitney U agus ceartaíodh iad le haghaidh comparáidí iolracha ag baint úsáide as nós imeachta Benjamini-Hochberg. Freagraíonn géinte do ghéinte ionadaíocha sa chatalóg géinte neamh-iomarcach. Is éard atá in ainmneacha géinte siombail KEGG a léiríonn géin KO. Léiríonn difríochtaí meánacha CLR troma líonmhaireacht shuntasach difriúil. Léiríonn fleasc (-) nach bhfuil aon siombail ann don ghéin i mbunachar sonraí KEGG.
Aithníodh tacsóin le géinte a bhaineann le meitibileacht agus/nó táirgeadh PPA trí chéannacht tacsanomaíoch na gcontigí a mheaitseáil le haitheantas contig an ghéin. Ag leibhéal an ghéinis, fuarthas go raibh géinte a bhaineann le meitibileacht PPA ag 130 géineas agus go raibh géinte a bhaineann le táirgeadh PPA ag 61 géineas (Tábla Forlíontach 4). Mar sin féin, níor léirigh aon ghéineas difríochtaí suntasacha i líonmhaireacht (p > 0.05).
Ag leibhéal na speiceas, fuarthas go raibh géinte a bhaineann le meitibileacht PPA ag 144 speiceas baictéarach agus géinte a bhaineann le táirgeadh PPA ag 68 speiceas baictéarach (Tábla Forlíontach 5). I measc na meitibileoirí PPA, léirigh ocht mbaictéar méaduithe suntasacha i líonmhaireacht idir cineálacha samplaí, agus léirigh gach ceann acu athruithe suntasacha i bhfeidhm (Tábla Forlíontach 6). Bhí na meitibileoirí PPA uile a aithníodh a raibh difríochtaí suntasacha iontu i líonmhaireacht níos flúirseach i samplaí PPA. Léirigh aicmiú ar leibhéal na speiceas ionadaithe ó ghéineas nach raibh difríocht shuntasach idir cineálacha samplaí, lena n-áirítear roinnt speiceas Bacteroides agus Ruminococcus, chomh maith le Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus, agus Alcaligenes polymorpha. I measc na mbaictéar a tháirgeann PPA, léirigh ceithre bhaictéar difríochtaí suntasacha i líonmhaireacht idir cineálacha samplaí. I measc na speiceas a raibh difríochtaí suntasacha iontu i líonmhaireacht bhí Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis, agus Ruminococcus bovis.
Sa staidéar seo, rinneamar scrúdú ar éifeachtaí nochtadh do PPA ar mhicribhithe gut lucha. Is féidir le PPA freagairtí difriúla a spreagadh i mbaictéir toisc go dtáirgeann speicis áirithe é, go n-úsáideann speicis eile é mar fhoinse bia, nó go bhfuil éifeachtaí frithmhiocróbacha aige. Dá bhrí sin, d'fhéadfadh éifeachtaí difriúla a bheith ag a chur leis an timpeallacht gut trí fhorlíonadh aiste bia ag brath ar fhulaingt, so-ghabhálacht, agus an cumas é a úsáid mar fhoinse cothaitheach. Féadfar speicis bhaictéaracha íogaire a dhíchur agus iad siúd atá níos frithsheasmhaí in aghaidh PPA nó atá in ann é a úsáid mar fhoinse bia a athsholáthar, rud a fhágann athruithe i gcomhdhéanamh mhicribhithe an gut. Léirigh ár dtorthaí difríochtaí suntasacha i gcomhdhéanamh miocróbach ach gan aon éifeacht ar éagsúlacht mhiocróbach iomlán. Breathnaíodh na héifeachtaí is mó ag leibhéal an speicis, le breis agus 70 tacson difriúil go suntasach i líonmhaireacht idir samplaí PPA agus rialaithe (Tábla Forlíontach 2). Léirigh meastóireacht bhreise ar chomhdhéanamh samplaí nochta do PPA éagsúlacht níos mó speiceas miocróbach i gcomparáid le samplaí neamhnochta, rud a thugann le fios go bhféadfadh PPA tréithe fáis baictéarach a fheabhsú agus daonraí baictéarach a theorannú ar féidir leo maireachtáil i dtimpeallachtaí saibhir i PPA. Dá bhrí sin, féadfaidh PPA athruithe a spreagadh go roghnach seachas cur isteach forleathan ar éagsúlacht mhicribhithe an gut.
Léiríodh roimhe seo go n-athraíonn leasaithigh bia amhail PPA líonmhaireacht chomhpháirteanna miocróibíom an ghoile gan cur isteach ar an éagsúlacht fhoriomlán (Nagpal et al., 2021). Anseo, thugamar faoi deara na difríochtaí is suntasaí idir speicis Bacteroidetes laistigh den fhíleam Bacteroidetes (ar a dtugtaí Bacteroidetes roimhe seo), a bhí saibhrithe go suntasach i lucha a raibh nochtadh do PPA orthu. Tá méadú ar líonmhaireacht speiceas Bacteroides bainteach le méadú ar dhíghrádú múcas, rud a d'fhéadfadh an baol ionfhabhtaithe a mhéadú agus athlasadh a chur chun cinn (Cornick et al., 2015; Desai et al., 2016; Penzol et al., 2019). Fuair ​​staidéar amháin amach gur léirigh lucha fireann néonatal a ndearnadh cóireáil orthu le Bacteroides fragilis iompraíochtaí sóisialta a chuireann neamhord speictrim uathachais (ASD) i gcuimhne (Carmel et al., 2023), agus léirigh staidéir eile gur féidir le speicis Bacteroides gníomhaíocht imdhíonachta a athrú agus cardiomyopathy athlastach uath-imdhíonachta a bheith mar thoradh orthu (Gil-Cruz et al., 2019). Bhí méadú suntasach freisin ar speicis de na géineas Ruminococcus, Prevotella, agus Parabacteroides i lucha a raibh nochtadh dóibh do PPA (Coretti et al., 2018). Tá speicis áirithe Ruminococcus bainteach le galair amhail galar Crohn trí chítocíní pró-athlastacha a tháirgeadh (Henke et al., 2019), agus tá speicis Prevotella amhail Prevotella humani bainteach le galair meitibileach amhail Hipirtheannas agus íogaireacht inslin (Pedersen et al., 2016; Li et al., 2017). Ar deireadh, fuarthas amach go raibh an cóimheas Bacteroidetes (ar a dtugtaí Firmicutes roimhe seo) le Bacteroidetes i bhfad níos ísle i lucha a raibh nochtadh dóibh do PPA ná i lucha rialaithe mar gheall ar líonmhaireacht iomlán níos airde de speicis Bacteroidetes. Léiríodh roimhe seo gur táscaire tábhachtach é an cóimheas seo ar homeostasis intestinal, agus tá suaitheadh ​​sa chóimheas seo bainteach le galair éagsúla (Turpin et al., 2016; Takezawa et al., 2021; An et al., 2023), lena n-áirítear galair athlastacha bputóg (Stojanov et al., 2020). Le chéile, is cosúil gurb iad speicis den fhíleam Bacteroidetes is mó a mbíonn tionchar ag PPA aiste bia ardaithe orthu. D’fhéadfadh sé seo a bheith mar gheall ar fhulaingt níos airde do PPA nó an cumas PPA a úsáid mar fhoinse fuinnimh, rud a léiríodh a bheith fíor i gcás speiceas amháin ar a laghad, Hoylesella enocea (Hitch et al., 2022). Nó, d’fhéadfadh nochtadh do PPA máthar forbairt féatais a fheabhsú trí ghoile sliocht lucha a dhéanamh níos so-ghabhálaí do choilíniú Bacteroidetes; áfach, níor cheadaigh dearadh ár staidéir measúnú den sórt sin.
Léirigh measúnú ar ábhar meitagéineomach difríochtaí suntasacha i líonmhaireacht na ngéinte a bhaineann le meitibileacht agus táirgeadh PPA, agus lucha a raibh nochtadh dóibh do PPA ag taispeáint líonmhaireacht níos airde géinte atá freagrach as táirgeadh PPA, ach lucha nach raibh nochtadh dóibh do PPA ag taispeáint líonmhaireacht níos airde géinte atá freagrach as meitibileacht PAA (Fíor 6). Tugann na torthaí seo le fios nach bhfuil éifeacht PPA ar chomhdhéanamh miocróbach mar gheall ar a úsáid amháin, nó ba cheart go mbeadh líonmhaireacht níos airde géinte a bhaineann le meitibileacht PPA léirithe i micribhitheóm gut lucha a raibh nochtadh dóibh do PPA. Míniú amháin is ea go n-idirghabhálann PPA líonmhaireacht baictéarach go príomha trína éifeachtaí frithmhiocróbach seachas trína úsáid ag baictéir mar chothaitheach. Léirigh staidéir roimhe seo go gcuireann PPA cosc ​​ar fhás Salmonella Typhimurium ar bhealach atá ag brath ar an dáileog (Jacobson et al., 2018). Féadfaidh nochtadh do thiúchain níos airde de PPA baictéir a roghnú atá frithsheasmhach in aghaidh a airíonna frithmhiocróbach agus nach bhféadfadh a bheith in ann é a mheitibiliú ná a tháirgeadh. Mar shampla, léirigh roinnt speiceas Parabacteroides líonmhaireacht i bhfad níos airde i samplaí PPA, ach níor braitheadh ​​aon ghéinte a bhaineann le meitibileacht nó táirgeadh PPA (Táblaí Forlíontacha 2, 4, agus 5). Ina theannta sin, tá táirgeadh PPA mar fhotháirge coipeadh dáilte go forleathan i measc baictéar éagsúil (Gonzalez-Garcia et al., 2017). D’fhéadfadh éagsúlacht baictéarach níos airde a bheith ina chúis leis an líonmhaireacht níos airde géinte a bhaineann le meitibileacht PPA i samplaí rialaithe (Averina et al., 2020). Ina theannta sin, níor tuaradh ach gur géinte a bhaineann go heisiach le meitibileacht PPA iad 27 (2.14%) de 1332 géin. Tá go leor géinte a bhaineann le meitibileacht PPA páirteach i gcosáin meitibileacha eile freisin. Léiríonn sé seo tuilleadh go raibh líonmhaireacht na ngéinte a bhaineann le meitibileacht PPA níos airde sna samplaí rialaithe; féadfaidh na géinte seo feidhmiú i gcosáin nach mbíonn úsáid nó foirmiú PPA mar fhotháirge mar thoradh orthu. Sa chás seo, níor léirigh ach géin amháin a bhaineann le giniúint PPA difríochtaí suntasacha i líonmhaireacht idir cineálacha samplaí. I gcodarsnacht le géinte a bhaineann le meitibileacht PPA, roghnaíodh géinte marcóra le haghaidh táirgeadh PPA toisc go bhfuil siad páirteach go díreach sa chonair baictéarach le haghaidh táirgeadh PPA. I lucha a raibh nochtadh do PPA acu, fuarthas amach go raibh méadú suntasach tagtha ar líonmhaireacht agus ar chumas na speiceas go léir PPA a tháirgeadh. Tacaíonn sé seo leis an tuar go roghnódh PPAnna táirgeoirí PPA agus dá bhrí sin go dtuartar go méadódh cumas táirgthe PPA. Mar sin féin, ní gá go mbíonn comhghaol idir líonmhaireacht géine agus léiriú géine; dá bhrí sin, cé go bhfuil líonmhaireacht na ngéinte a bhaineann le meitibileacht PPA níos airde i samplaí rialaithe, d'fhéadfadh an ráta léirithe a bheith difriúil (Shi et al., 2014). Chun an gaol idir leitheadúlacht géinte a tháirgeann PPA agus táirgeadh PPA a dhearbhú, tá gá le staidéir ar léiriú géinte atá bainteach le táirgeadh PPA.
Léirigh anótáil fheidhmiúil ar mheiteagéanóim PPA agus rialaithe roinnt difríochtaí. Léirigh anailís PCA ar ábhar géine braislí ar leithligh idir samplaí PPA agus rialaithe (Fíor 5). Léirigh braisliú laistigh den sampla go raibh ábhar géine rialaithe níos éagsúla, agus samplaí PPA braislithe le chéile. Bhí braisliú de réir ábhar géine inchomparáide le braisliú de réir comhdhéanamh speiceas. Dá bhrí sin, tá difríochtaí i líonmhaireacht conairí comhsheasmhach le hathruithe i líonmhaireacht speiceas agus sraitheanna sonracha laistigh díobh. I samplaí PPA, bhí dhá chonair a raibh líonmhaireacht i bhfad níos airde acu bainteach le meitibileacht siúcra aimín/núicléatíde (ko:K21279) agus conairí meitibileachta lipid iolracha (ko:K00647, ko:K03801; Tábla Forlíontach 3). Is eol go bhfuil géinte a bhaineann le ko:K21279 bainteach leis an ngéineas Bacteroides, ceann de na géineas a bhfuil líon i bhfad níos airde speiceas aige sna samplaí PPA. Is féidir leis an einsím seo an freagairt imdhíonachta a sheachaint trí pholaisiúicrídí capsúla a léiriú (Wang et al., 2008). D’fhéadfadh sé seo a bheith ina chúis leis an méadú ar Bacteroidetes a breathnaíodh i lucha nochtaithe do PPA. Comhlánaíonn sé seo an méadú ar shintéis aigéid shailleacha a breathnaíodh i micribhitheóm PPA. Úsáideann baictéir an bealach FASIIko:K00647 (fabB) chun aigéid shailleacha a tháirgeadh, a d'fhéadfadh tionchar a imirt ar chonairí meitibileacha an óstaigh (Yao agus Rock, 2015; Johnson et al., 2020), agus d'fhéadfadh ról a bheith ag athruithe i meitibileacht lipid i bhforbairt néareolaíoch (Yu et al., 2020). Cosán eile a léirigh méadú ar líonmhaireacht i samplaí PPA ná bithshintéis hormóin stéaróideach (ko:K12343). Tá fianaise mhéadaitheach ann go bhfuil gaol inbhéartach idir cumas mhicribhitheóma an ghoile tionchar a imirt ar leibhéil hormóin agus tionchar a imirt ar hormóin, sa chaoi is go bhféadfadh iarmhairtí sláinte iartheachtacha a bheith ag leibhéil ardaithe stéaróideach (Tetel et al., 2018).
Níl an staidéar seo gan teorainneacha agus gan bhreithnithe. Is idirdhealú tábhachtach é nár dheineamar measúnuithe fiseolaíocha ar na hainmhithe. Dá bhrí sin, ní féidir a thabhairt i gcrích go díreach an bhfuil baint ag athruithe sa mhicribhitheóm le haon ghalar. Breithniú eile is ea gur beathaíodh an aiste bia céanna leis na lucha sa staidéar seo agus a tugadh dá máithreacha. Féadfaidh staidéir amach anseo a chinneadh an bhfeabhsaíonn aistriú ó aiste bia saibhir i PPA go haiste bia saor ó PPA a éifeachtaí ar an micribhitheóm. Teorainn amháin ar ár staidéar, cosúil le go leor eile, is ea an méid samplach teoranta. Cé gur féidir conclúidí bailí a bhaint amach, chuirfeadh méid samplach níos mó cumhacht staitistiúil níos mó ar fáil agus na torthaí á n-anailísiú. Táimid cúramach freisin faoi chonclúidí a bhaint amach faoi chomhlachas idir athruithe sa mhicribhitheóm gut agus aon ghalar (Yap et al., 2021). Is féidir le tosca mearbhall lena n-áirítear aois, inscne agus aiste bia tionchar suntasach a imirt ar chomhdhéanamh miocrorgánach. Féadfaidh na tosca seo na neamhréireachtaí a breathnaíodh sa litríocht maidir le baint an mhicribhitheóm gut le galair chasta a mhíniú (Johnson et al., 2019; Lagod agus Naser, 2023). Mar shampla, tá sé léirithe go bhfuil méadú nó laghdú tagtha ar bhaill den ghéineas Bacteroidetes in ainmhithe agus i ndaoine a bhfuil ASD orthu (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). Ar an gcaoi chéanna, aimsíodh i staidéir ar chomhdhéanamh na putóige in othair a bhfuil galair athlastacha bputóg orthu méaduithe agus laghduithe araon sna tacsóin chéanna (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). Chun tionchar an chlaonta inscne a theorannú, rinneamar iarracht ionadaíocht chomhionann ar na hinscní a chinntiú ionas gur dóichí gur aiste bia a ba chúis leis na difríochtaí. Dúshlán amháin a bhaineann le hanótáil fheidhmiúil is ea seichimh ghéin iomarcacha a bhaint. Éilíonn ár modh braislithe géine 95% céannacht seicheamhach agus 85% cosúlacht faid, chomh maith le clúdach ailínithe 90% chun braisliú bréagach a dhíchur. Mar sin féin, i gcásanna áirithe, bhreathnaíomar ar COGanna leis na hanótálacha céanna (m.sh., MUT) (Fíor 6). Tá gá le tuilleadh staidéir chun a fháil amach an bhfuil na horthalogaí seo ar leithligh, an bhfuil baint acu le géineas sonrach, nó an teorannú é seo ar an gcur chuige maidir le géinte a bhailiú. Teorannú eile ar anótáil fheidhmiúil is ea mí-aicmiú féideartha; is einsím aitheanta é an ghéin baictéarach mmdA atá bainteach le sintéis própróináite, ach ní bhaineann KEGG é leis an gcosán meitibileach própróináite. I gcodarsnacht leis sin, tá gaol idir na horthalogaí scpB agus mmcD. D’fhéadfadh sé nach mbeadh sé indéanta géinte a bhaineann le PPA a aithint agus líonmhaireacht géinte á measúnú mar gheall ar an líon mór géinte gan cnagadh amach ainmnithe. Bainfidh staidéir amach anseo leas as anailís meiteatrascríopóm, rud a fhéadfaidh tuiscint níos doimhne a sholáthar ar shaintréithe feidhmiúla mhicribhithe an ghoile agus nasc a dhéanamh idir léiriú géine agus éifeachtaí féideartha iartheachtacha. I gcás staidéir a bhaineann le neamhoird néarfhorbartha sonracha nó galair athlastacha bputóg, tá gá le measúnuithe fiseolaíocha agus iompraíochta ar ainmhithe chun athruithe i gcomhdhéanamh an mhicribhithe a nascadh leis na neamhoird seo. Bheadh ​​staidéir bhreise a thrasphlandaíonn an mhicribhithe gut isteach i lucha saor ó mhiocróib úsáideach freisin chun a fháil amach an tiománaí nó tréith galair an mhicribhithe.
Mar achoimre, léiríomar go bhfeidhmíonn PPA aiste bia mar fhachtóir i gcomhdhéanamh mhicribhithe an ghoile a athrú. Is leasaitheach ceadaithe ag an FDA é PPA atá le fáil go forleathan i mbianna éagsúla a d’fhéadfadh, nuair a bhíonn nochtadh fadtéarmach dó, cur isteach ar ghnáthfhlóra an ghoile. Fuaireamar athruithe i líonmhaireacht roinnt baictéar, rud a thugann le fios gur féidir le PPA tionchar a imirt ar chomhdhéanamh mhicribhithe an ghoile. Is féidir le hathruithe sa mhicribhithe athruithe a dhéanamh ar leibhéil conairí meitibileach áirithe, rud a d’fhéadfadh athruithe fiseolaíocha a bheith mar thoradh orthu atá ábhartha do shláinte an óstaigh. Tá gá le tuilleadh staidéar chun a chinneadh an féidir le héifeachtaí PPA aiste bia ar chomhdhéanamh miocróbach disbhióis nó galair eile a bheith mar thoradh orthu. Leagann an staidéar seo an dúshraith do staidéir amach anseo ar an gcaoi a bhféadfadh éifeachtaí PPA ar chomhdhéanamh an ghoile tionchar a imirt ar shláinte an duine.
Tá na tacair sonraí a chuirtear i láthair sa staidéar seo ar fáil i dtaisclanna ar líne. Is iad seo a leanas ainm an taisclanna agus an uimhir iontrála: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Fuair ​​an staidéar ainmhithe seo cead ó Choiste Institiúideach um Chúram agus Úsáid Ainmhithe Ollscoil Lár Florida (UCF-IACUC) (Uimhir Cheadúnais Úsáide Ainmhithe: PROTO202000002). Comhlíonann an staidéar seo dlíthe, rialacháin agus ceanglais institiúideacha áitiúla.
NG: Coincheapú, Coimeádadh Sonraí, Anailís Fhoirmiúil, Imscrúdú, Modheolaíocht, Bogearraí, Amharcléiriú, Scríbhneoireacht (dréacht bhunaidh), Scríbhneoireacht (athbhreithniú & eagarthóireacht). LA: Coincheapú, Coimeádadh Sonraí, Modheolaíocht, Acmhainní, Scríbhneoireacht (athbhreithniú & eagarthóireacht). SH: Anailís Fhoirmiúil, Bogearraí, Scríbhneoireacht (athbhreithniú & eagarthóireacht). SA: Imscrúdú, Scríbhneoireacht (athbhreithniú & eagarthóireacht). Príomh-Bhreitheamh: Imscrúdú, Scríbhneoireacht (athbhreithniú & eagarthóireacht). SN: Coincheapú, Riarachán Tionscadail, Acmhainní, Maoirseacht, Scríbhneoireacht (athbhreithniú & eagarthóireacht). TA: Coincheapú, Riarachán Tionscadail, Maoirseacht, Scríbhneoireacht (athbhreithniú & eagarthóireacht).
D’fhógair na húdair nach bhfuair siad aon tacaíocht airgeadais le haghaidh taighde, údaracht agus/nó foilsiú an ailt seo.
Dearbhaíonn na húdair gur rinneadh an taighde in éagmais aon chaidrimh tráchtála nó airgeadais a d'fhéadfaí a léirmhíniú mar choinbhleacht leasa féideartha. Ní bhaineann sé seo.
Is iad tuairimí na n-údar amháin na tuairimí uile a chuirtear in iúl san alt seo agus ní gá go léiríonn siad tuairimí a n-institiúidí, a bhfoilsitheoirí, a n-eagarthóirí ná a n-athbhreithneoirí. Níl aon ráthaíocht ná formhuiniú ag an bhfoilsitheoir maidir le haon táirgí a mheasúnaítear san alt seo, ná aon éilimh a dhéanann a monaróirí.
Is féidir ábhar forlíontach don alt seo a fháil ar líne: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Abdelli LS, Samsam A, Nasser SA (2019). Spreagann aigéad propónach glióis agus néar-athlasadh trí chonair PTEN/AKT a rialáil i neamhoird speictrim uathachais. Tuarascálacha eolaíochta 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
Aitchison, J. (1982). Anailís staitistiúil ar shonraí comhdhéanaimh. 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). Cóimheas Firmicutes/Bacteroidetes mar fhachtóir riosca le haghaidh ailse chíche. Iris an Leighis Chliniciúil, 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
Anders S., Huber W. (2010). Anailís ar léirithe difreálacha ar shonraí comhaireamh seicheamh. 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). Micribhithe fecal agus an meitibileam i leanaí le huathachas agus neamhord forbartha forleatach nach bhfuil sonraithe ar shlí eile. PloS One 8, e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
Averina OV, Kovtun AS, Polyakova SI, Savilova AM, Rebrikov DV, Danilenko VN (2020). Saintréithe néar-mheitibileacha baictéaracha an mhicribhithe intestinal i leanaí óga a bhfuil neamhoird speictrim uathachais orthu. Iris na Micribhitheolaíochta Leighis 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
Baquero F., Nombela K. (2012). An micribhitheam mar orgán daonna. Micribhitheolaíocht Chliniciúil agus Ionfhabhtú 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
Baur T., Dürre P. (2023). Léargais nua ar fhiseolaíocht na mbaictéar a tháirgeann aigéad propónach: Anaerotignum propionicum agus Anaerotignum neopropionicum (Clostridium propionicum agus Clostridium neopropionicum roimhe seo). Microrgánaigh 11, 685. doi: 10.3390/microorganisms11030685
Bazer FW, Spencer TE, Wu G, Cudd TA, Meininger SJ (2004). Cothú na máthar agus forbairt féatais. J Nutr. 134, 2169–2172. do: 10.1093/Jn/134.9.2169
Benjamini, Y., agus Hochberg, J. (1995). Rialú an ráta dearfach bréagach: Cur chuige praiticiúil agus éifeachtach maidir le tástáil iolrach. JR Stat Soc Ser B Methodol. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x