Пропион қышқылы (PPA), саңырауқұлаққа қарсы агент және кең таралған тағамдық қоспа, тышқандарда асқазан-ішек жолдарының дисфункциясымен қатар жүретін нейродамуының бұзылуын тудыратыны дәлелденді, бұл ішек дисбактериозынан туындауы мүмкін. Тағамдық PPA әсер етуі мен ішек микробиотасының дисбактериозы арасындағы байланыс ұсынылған, бірақ тікелей зерттелмеген. Мұнда біз дисбактериозға әкелуі мүмкін ішек микробиотасының құрамындағы PPA-мен байланысты өзгерістерді зерттедік. Емделмеген диетамен (n=9) және PPA-мен байытылған диетамен (n=13) қоректенген тышқандардың ішек микробиомдары микробтық құрам мен бактериялық метаболикалық жолдардағы айырмашылықтарды бағалау үшін ұзақ қашықтықтағы метагеномдық секвенирлеуді қолдана отырып секвенирленді. Тағамдық PPA бұрын PPA өндірісіне қатысы бар бірнеше Bacteroides, Prevotella және Ruminococcus түрлерін қоса алғанда, маңызды таксондардың көптігінің артуымен байланысты болды. PPA әсер еткен тышқандардың микробиомдарында липидтер алмасуы мен стероидты гормондардың биосинтезіне байланысты көбірек жолдар болды. Біздің нәтижелеріміз PPA ішек микробиотасын және онымен байланысты метаболикалық жолдарды өзгерте алатынын көрсетеді. Бұл байқалған өзгерістер тұтынуға қауіпсіз деп жіктелген консерванттардың ішек микробиотасының құрамына және өз кезегінде адам денсаулығына әсер етуі мүмкін екенін көрсетеді. Олардың ішінде талданатын жіктеу деңгейіне байланысты P, G немесе S таңдалады. Жалған оң жіктеулердің әсерін азайту үшін 1e-4 (1/10,000 оқу) минималды салыстырмалы молшылық шегі қабылданды. Статистикалық талдауға дейін Bracken хабарлаған салыстырмалы молшылықтар (fraction_total_reads) орталықтандырылған логарифмдік қатынас (CLR) түрлендіруін пайдаланып түрлендірілді (Aitchison, 1982). CLR әдісі деректерді түрлендіру үшін таңдалды, себебі ол масштаб бойынша өзгермейді және сирек емес деректер жиынтықтары үшін жеткілікті (Gloor et al., 2017). CLR түрлендіруінде табиғи логарифм қолданылады. Bracken хабарлаған санау деректері салыстырмалы логарифмдік өрнек (RLE) арқылы қалыпқа келтірілді (Anders and Huber, 2010). Сандар matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 және тізбекті логарифмдердің тіркесімін пайдаланып жасалды (Gloor et al., 2017). 0.12.2 және стантанотациялар v. 0.5.0 (Hunter, 2007; Waskom, 2021; Charlier және т.б., 2022). Bacillus/Bacteroidetes қатынасы әрбір үлгі үшін қалыпқа келтірілген бактериялар санын пайдаланып есептелді. Кестелерде көрсетілген мәндер 4 ондық таңбаға дейін дөңгелектенген. Simpson әртүрлілік индексі KrakenTools v. 1.2 пакетінде берілген alpha_diversity.py скриптін пайдаланып есептелді (Lu және т.б., 2022). Bracken есебі скриптте берілген, ал -an параметрі үшін Simpson индексінің «Si» берілген. Көлемдегі айтарлықтай айырмашылықтар орташа CLR айырмашылықтары ≥ 1 немесе ≤ -1 ретінде анықталды. Орташа CLR айырмашылығы ±1 болса, үлгі түрінің көптігі 2,7 есеге артады. (+/-) белгісі таксонның PPA үлгісінде және бақылау үлгісінде сәйкесінше көп екенін көрсетеді. Маңыздылық Манн-Уитни U сынағы арқылы анықталды (Виртанен және т.б., 2020). Statsmodels v. 0.14 (Benjamini және Hochberg, 1995; Seabold және Perktold, 2010) қолданылды, ал бірнеше тестілеуді түзету үшін Benjamini-Hochberg процедурасы қолданылды. Статистикалық маңыздылықты анықтау үшін шекті мән ретінде түзетілген p-мәні ≤ 0.05 пайдаланылды.
Адам микробиомасы көбінесе «дененің соңғы органы» деп аталады және адам денсаулығында маңызды рөл атқарады (Baquero және Nombela, 2012). Атап айтқанда, ішек микробиомасы жүйелік әсері мен көптеген маңызды функциялардағы рөлімен танымал. Комменсальды бактериялар ішекте көптеп кездеседі, бірнеше экологиялық қуыстарды алады, қоректік заттарды пайдаланады және әлеуетті патогендермен бәсекелеседі (Jandhyala және т.б., 2015). Ішек микробиотасының әртүрлі бактериялық компоненттері дәрумендер сияқты маңызды қоректік заттарды өндіруге және ас қорытуды жақсартуға қабілетті (Rowland және т.б., 2018). Бактериялық метаболиттердің тіндердің дамуына әсер ететіні және метаболикалық және иммундық жолдарды жақсартатыны да көрсетілген (Heijtz және т.б., 2011; Yu және т.б., 2022). Адам ішек микробиомасының құрамы өте алуан түрлі және диета, жыныс, дәрі-дәрмектер және денсаулық жағдайы сияқты генетикалық және қоршаған орта факторларына байланысты (Kumbhare және т.б., 2019).
Ананың тамақтануы ұрық пен жаңа туған нәрестенің дамуының маңызды құрамдас бөлігі және дамуға әсер етуі мүмкін қосылыстардың болжамды көзі болып табылады (Bazer және т.б., 2004; Innis, 2014). Осындай қызығушылық тудыратын қосылыстардың бірі - бактериялық ашытудан алынған қысқа тізбекті май қышқылының жанама өнімі және тағамдық қоспасы болып табылатын пропион қышқылы (PPA) (den Besten және т.б., 2013). PPA бактерияға қарсы және зеңге қарсы қасиеттерге ие, сондықтан ол тағамдық консервант ретінде және зең мен бактериялардың өсуін тежеу үшін өнеркәсіптік қолданбаларда қолданылады (Wemmenhove және т.б., 2016). PPA әртүрлі тіндерде әртүрлі әсер етеді. Бауырда PPA макрофагтардағы цитокин экспрессиясына әсер ету арқылы қабынуға қарсы әсерге ие (Kawasoe және т.б., 2022). Бұл реттеуші әсер басқа иммундық жасушаларда да байқалды, бұл қабынудың төмендеуіне әкелді (Haase және т.б., 2021). Дегенмен, мида керісінше әсер байқалды. Алдыңғы зерттеулер PPA әсерінің тышқандарда аутизмге ұқсас мінез-құлықты тудыратынын көрсетті (El-Ansary және т.б., 2012). Басқа зерттеулер PPA глиозды тудыруы және мидағы қабыну жолдарын белсендіруі мүмкін екенін көрсетті (Abdelli және т.б., 2019). PPA әлсіз қышқыл болғандықтан, ол ішек эпителийі арқылы қанға диффузиялануы мүмкін және осылайша қан-ми тосқауылын, сондай-ақ плацентаны қоса алғанда, шектеуші кедергілерден өте алады (Stinson және т.б., 2019), бұл PPA-ның бактериялар шығаратын реттеуші метаболит ретіндегі маңыздылығын көрсетеді. Аутизмнің қауіп факторы ретіндегі PPA-ның әлеуетті рөлі қазіргі уақытта зерттелуде болса да, оның аутизммен ауыратын адамдарға әсері жүйке дифференциациясын тудырудан тыс болуы мүмкін.
Неврологиялық даму бұзылыстары бар науқастарда диарея және іш қату сияқты асқазан-ішек жолдарының белгілері жиі кездеседі (Cao және т.б., 2021). Алдыңғы зерттеулер аутизм спектрінің бұзылыстары (АСБ) бар науқастардың микробиомасы сау адамдардан ерекшеленетінін көрсетті, бұл ішек микробиотасының дисбиозының бар екенін көрсетеді (Finegold және т.б., 2010). Сол сияқты, қабыну ішек аурулары, семіздік, Альцгеймер ауруы және т.б. бар науқастардың микробиом сипаттамалары да сау адамдардан ерекшеленеді (Turnbaugh және т.б., 2009; Vogt және т.б., 2017; Henke және т.б., 2019). Дегенмен, бүгінгі күнге дейін ішек микробиомасы мен неврологиялық аурулар немесе симптомдар арасында себеп-салдарлық байланыс орнатылмаған (Yap және т.б., 2021), дегенмен бірнеше бактерия түрлері осы ауру жағдайларының кейбірінде рөл атқарады деп есептеледі. Мысалы, Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio және басқа да туыстар аутизммен ауыратын науқастардың микробиотасында көбірек кездеседі (Tomova және т.б., 2015; Golubeva және т.б., 2017; Cristiano және т.б., 2018; Zurita және т.б., 2020). Атап айтқанда, осы туыстардың кейбір мүше түрлерінде PPA өндірісімен байланысты гендер бар екені белгілі (Reichardt және т.б., 2014; Yun and Lee, 2016; Zhang және т.б., 2019; Baur and Dürre, 2023). PPA-ның микробқа қарсы қасиеттерін ескере отырып, оның мөлшерін арттыру PPA өндіретін бактериялардың өсуі үшін пайдалы болуы мүмкін (Jacobson және т.б., 2018). Осылайша, PFA-ға бай орта асқазан-ішек жолдарының патогендерін қоса алғанда, ішек микробиотасының өзгеруіне әкелуі мүмкін, бұл асқазан-ішек жолдарының симптомдарына әкелетін әлеуетті факторлар болуы мүмкін.
Микробиомды зерттеудегі негізгі сұрақ - микробтық құрамдағы айырмашылықтар негізгі аурулардың себебі ме, әлде симптомы ма. Диета, ішек микробиомасы және неврологиялық аурулар арасындағы күрделі байланысты анықтаудың алғашқы қадамы - диетаның микробтық құрамға әсерін бағалау. Осы мақсатта біз PPA-ға бай немесе PPA-сы аз диетамен қоректенетін тышқандардың ұрпақтарының ішек микробиомдарын салыстыру үшін ұзақ оқылған метагеномдық секвенирлеуді қолдандық. Ұрпақтар аналарымен бірдей диетамен қоректенді. Біз PPA-ға бай диета ішек микробтық құрамы мен микробтық функционалдық жолдардың, әсіресе PPA метаболизмі және/немесе PPA өндірісімен байланысты өзгерістерге әкеледі деп болжадық.
Бұл зерттеуде Орталық Флорида Университетінің жануарларды күту және пайдалану жөніндегі институционалдық комитетінің (UCF-IACUC) нұсқауларына сәйкес (Жануарларды пайдалануға рұқсат нөмірі: PROTO202000002) глияға тән GFAP промоутерінің бақылауымен жасыл флуоресцентті ақуызды (GFP) шамадан тыс экспрессиялайтын FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J трансгенді тышқандары (Jackson Laboratories) қолданылды. Емшектен шығарылғаннан кейін тышқандар торларда әр жыныстан 1-5 тышқаннан бөлек ұсталды. Тышқандар тазартылған бақылау диетасымен (өзгертілген ашық жапсырма стандартты диета, 16 ккал% май) немесе натрий пропионаты қосылған диетамен (өзгертілген ашық жапсырма стандартты диета, 16 ккал% май, құрамында 5000 ppm натрий пропионаты бар) еркін тамақтандырылды. Пайдаланылған натрий пропионатының мөлшері тағамның жалпы салмағына 5000 мг PFA/кг тең болды. Бұл тағамдық консервант ретінде пайдалануға бекітілген PPA-ның ең жоғары концентрациясы. Бұл зерттеуге дайындалу үшін ата-ана тышқандар жұптасу алдында 4 апта бойы екі диетамен де қоректенді және аналықтың буаздығы кезінде де осылай жалғастырылды. Ұрпақ тышқандар [22 тышқан, 9 бақылау (6 аталық, 3 аналық) және 13 PPA (4 аталық, 9 аналық)] емшектен ажыратылды, содан кейін аналықтармен бірдей диетаны 5 ай бойы жалғастырды. Ұрпақ тышқандар 5 айлығында құрбандыққа шалынды, ал олардың ішек нәжісіндегі заттар жиналып, бастапқыда 1,5 мл микроцентрифуга түтіктерінде -20°C температурада сақталды, содан кейін иесінің ДНҚ-сы таусылғанша және микробтық нуклеин қышқылдары алынғанша -80°C мұздатқышқа ауыстырылды.
Хост ДНҚ модификацияланған хаттамаға сәйкес алынып тасталды (Charalampous et al., 2019). Қысқаша айтқанда, нәжіс құрамы 500 мкл InhibitEX (Qiagen, Cat#/ID: 19593) ерітіндісіне ауыстырылып, мұздатылған күйде сақталды. Бір экстракцияда ең көбі 1-2 нәжіс түйіршіктерін өңдеңіз. Содан кейін нәжіс құрамы түтіктің ішіндегі пластикалық пестлді пайдаланып механикалық түрде гомогенделіп, суспензия түзілді. Үлгілерді 10 000 RCF температурада 5 минут немесе үлгілер түйіршіктелгенше центрифугалаңыз, содан кейін үстіңгі қабатты сорып алып, түйіршікті 250 мкл 1× PBS ерітіндісінде қайта ерітіңіз. Эукариоттық жасуша мембраналарын босату үшін жуғыш зат ретінде үлгіге 250 мкл 4,4% сапонин ерітіндісін (TCI, өнім нөмірі S0019) қосыңыз. Үлгілер тегіс болғанша ақырын араластырылып, бөлме температурасында 10 минут инкубацияланды. Келесіде, эукариоттық жасушаларды бұзу үшін үлгіге 350 мкл нуклеазасыз су қосылды, 30 секунд инкубацияланды, содан кейін 12 мкл 5 М NaCl қосылды. Содан кейін үлгілер 6000 RCF температурада 5 минут бойы центрифугаланды. Супернатант сорылып, түйіршікті 100 мкл 1X PBS ерітіндісінде қайта ерітіңіз. Хост ДНҚ-ны алу үшін 100 мкл HL-SAN буферін (12,8568 г NaCl, 4 мл 1М MgCl2, 36 мл нуклеазасыз су) және 10 мкл HL-SAN ферментін (ArticZymes P/N 70910-202) қосыңыз. Үлгілер пипеткалау арқылы мұқият араластырылып, Eppendorf™ ThermoMixer C құрылғысында 37°C температурада 30 минут бойы 800 айн/мин жылдамдықпен инкубацияланды. Инкубациядан кейін 6000 RCF температурада 3 минут бойы центрифугаланды және екі рет 800 мкл және 1000 мкл 1X PBS ерітіндісімен жуылды. Соңында, түйіршікті 100 мкл 1X PBS ерітіндісінде қайта ерітіңіз.
Жалпы бактериялық ДНҚ New England Biolabs Monarch Genomic DNA Purification Kit (New England Biolabs, Ипсвич, MA, Cat# T3010L) көмегімен бөлініп алынды. Жиынтықпен бірге берілген стандартты жұмыс процедурасы аздап өзгертілген. Соңғы элюция үшін операция алдында нуклеазасыз суды 60°C температурада инкубациялаңыз және сақтаңыз. Әр үлгіге 10 мкл протеиназа К және 3 мкл RNase A қосыңыз. Содан кейін 100 мкл жасуша лизис буферін қосып, ақырын араластырыңыз. Содан кейін үлгілер Eppendorf™ ThermoMixer C ішінде 56°C және 1400 айн/мин температурада кемінде 1 сағат және 3 сағатқа дейін инкубацияланды. Инкубацияланған үлгілер 12 000 RCF кезінде 3 минут бойы центрифугаланды, ал әр үлгіден алынған супернатант 400 мкл байланыстырушы ерітіндісі бар бөлек 1,5 мл микроцентрифуга түтігіне ауыстырылды. Содан кейін түтіктер 1 секундтық аралықпен 5-10 секунд бойы импульстік ротацияланды. Әрбір үлгінің барлық сұйық құрамын (шамамен 600–700 мкл) ағынды жинау түтігіне орналастырылған сүзгі картриджіне құйыңыз. Түтіктер бастапқы ДНҚ байланысуы үшін 1000 RCF-те 3 минут бойы центрифугаланды, содан кейін қалдық сұйықтықты кетіру үшін 12000 RCF-те 1 минут бойы центрифугаланды. Үлгі бағаны жаңа жинау түтігіне ауыстырылып, екі рет жуылды. Бірінші жуу үшін әр түтікке 500 мкл жуу буферін қосыңыз. Түтікті 3-5 рет төңкеріп, содан кейін 12000 RCF-те 1 минут бойы центрифугалаңыз. Жинау түтігіндегі сұйықтықты төгіп тастаңыз және сүзгі картриджін сол жинау түтігіне қайта салыңыз. Екінші жуу үшін сүзгіге төңкерілмей 500 мкл жуу буферін қосыңыз. Үлгілер 12000 RCF-те 1 минут бойы центрифугаланды. Сүзгіні 1,5 мл LoBind® түтігіне ауыстырып, 100 мкл алдын ала қыздырылған нуклеазасыз су қосыңыз. Сүзгілер бөлме температурасында 1 минут бойы инкубацияланды, содан кейін 12 000 RCF-де 1 минут бойы центрифугаланды. Элюцияланған ДНҚ -80°C температурада сақталды.
ДНҚ концентрациясы Qubit™ 4.0 флуорометрін пайдаланып сандық анықталды. ДНҚ өндірушінің нұсқауларына сәйкес Qubit™ 1X dsDNA жоғары сезімталдық жинағын (санат № Q33231) пайдаланып дайындалды. ДНҚ фрагментінің ұзындығының таралуы Aglient™ 4150 немесе 4200 TapeStation көмегімен өлшенді. ДНҚ Agilent™ геномдық ДНҚ реагенттерін (санат № 5067-5366) және геномдық ДНҚ экрандық таспасын (санат № 5067-5365) пайдаланып дайындалды. Кітапхананы дайындау өндірушінің нұсқауларына сәйкес Oxford Nanopore Technologies™ (ONT) жылдам ПТР штрих-кодтау жинағын (SQK-RPB004) пайдаланып жүргізілді. ДНҚ Min106D ағын ұяшығымен (R 9.4.1) ONT GridION™ Mk1 секвенсерін пайдаланып секвенирленді. Реттік параметрлері: жоғары дәлдіктегі базалық шақыру, ең аз q мәні 9, штрих-кодты орнату және штрих-кодты кесу болды. Үлгілер 72 сағат бойы тізбектелді, содан кейін базалық қоңырау деректері одан әрі өңдеу және талдау үшін жіберілді.
Биоинформатиканы өңдеу бұрын сипатталған әдістерді қолдану арқылы жүргізілді (Greenman et al., 2024). Секвенирлеуден алынған FASTQ файлдары әрбір үлгі үшін каталогтарға бөлінді. Биоинформатикалық талдаудан бұрын деректер келесі құбыр желісін пайдаланып өңделді: алдымен үлгілердің FASTQ файлдары бір FASTQ файлына біріктірілді. Содан кейін 1000 bp-ден қысқа оқулар Filtlong v. 0.2.1 көмегімен сүзгіден өткізілді, өзгертілген жалғыз параметр –min_length 1000 болды (Wick, 2024). Әрі қарай сүзгілеуден бұрын оқу сапасы NanoPlot v. 1.41.3 көмегімен келесі параметрлермен бақыланды: –fastq –plots dot –N50 -o
Таксономик жіктеу үшін оқылған және жиналған контигтер Kraken2 v. 2.1.2 (Wood et al., 2019) көмегімен жіктелді. Оқулар мен жинақтар үшін сәйкесінше есептер мен шығыс файлдарын жасаңыз. Оқулар мен жинақтарды талдау үшін –use-names опциясын пайдаланыңыз. –gzip-сығымдалған және –жұптастырылған опциялар оқу сегменттері үшін көрсетілген. Метагеномдардағы таксондардың салыстырмалы көптігі Bracken v. 2.8 (Lu et al., 2017) көмегімен бағаланды. Алдымен біз келесі параметрлермен bracken-build көмегімен 1000 базадан тұратын kmer дерекқорын жасадық: -d
Ген аннотациясы және салыстырмалы молшылықты бағалау Maranga және т.б. сипаттаған хаттаманың өзгертілген нұсқасын пайдалану арқылы жүргізілді (Maranga және т.б., 2023). Алдымен, SeqKit v. 2.5.1 (Shen және т.б., 2016) көмегімен барлық жинақтардан 500 б.п.-ден қысқа контигтер алынып тасталды. Содан кейін таңдалған жинақтар пан-метагеномға біріктірілді. Ашық оқу кадрлары (ORF) Prodigal v. 1.0.1 (Prodigal v. 2.6.3 параллель нұсқасы) көмегімен келесі параметрлермен анықталды: -d
Гендер алдымен Киото гендер мен геномдар энциклопедиясының (KEGG) ортологтық (KO) идентификаторларына сәйкес топтастырылды, бұл ген жолдарының молдығын салыстыру үшін eggNOG арқылы тағайындалды. Нокаутсыз немесе бірнеше нокаутқа ұшыраған гендер талдау алдында алынып тасталды. Содан кейін үлгідегі әрбір KO-ның орташа молдығы есептеліп, статистикалық талдау жүргізілді. PPA метаболизмі гендер KEGG_Pathway бағанында ko00640 жолы тағайындалған кез келген ген ретінде анықталды, бұл KEGG бойынша пропионат метаболизміндегі рөлін көрсетеді. PPA өндірісімен байланысты деп анықталған гендер 1-қосымша кестеде келтірілген (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017). Әрбір үлгі түрінде айтарлықтай көп кездесетін PPA метаболизмі мен өндіріс гендерін анықтау үшін пермутация сынақтары жүргізілді. Талданған әрбір ген үшін мың пермутация орындалды. Статистикалық маңыздылықты анықтау үшін шек ретінде 0,05 p-мәні пайдаланылды. Кластер ішіндегі репрезентативті гендердің аннотацияларына негізделген кластер ішіндегі жеке гендерге функционалдық аннотациялар тағайындалды. PPA метаболизмімен және/немесе PPA өндірісімен байланысты таксондарды Kraken2 шығыс файлдарындағы контиг идентификаторларын eggNOG көмегімен функционалды аннотация кезінде сақталған сол контиг идентификаторларымен сәйкестендіру арқылы анықтауға болады. Маңыздылық сынағы бұрын сипатталған Манн-Уитни U сынағы арқылы жүргізілді. Бірнеше сынақ үшін түзету Бенджамини-Хохберг процедурасы арқылы жүргізілді. Статистикалық маңыздылықты анықтау үшін шекті мән ретінде ≤ 0,05 p-мәні пайдаланылды.
Тышқандардың ішек микробиомасының әртүрлілігі Симпсон әртүрлілік индексін қолдану арқылы бағаланды. Бақылау және PPA үлгілері арасында тұқым мен түр әртүрлілігі тұрғысынан айтарлықтай айырмашылықтар байқалмады (тұқым үшін p-мәні: 0,18, түр үшін p-мәні: 0,16) (1-сурет). Содан кейін микробтық құрам негізгі компоненттік талдау (PCA) көмегімен салыстырылды. 2-суретте үлгілердің филасы бойынша кластерленуі көрсетілген, бұл PPA және бақылау үлгілері арасында микробиомалардың түр құрамында айырмашылықтар бар екенін көрсетеді. Бұл кластерлену тұқым деңгейінде онша айқын болмады, бұл PPA белгілі бір бактерияларға әсер ететінін көрсетеді (1-қосымша сурет).
1-сурет. Тышқан ішек микробиомының тұқымдастарының альфа әртүрлілігі және түр құрамы. PPA және бақылау үлгілеріндегі (A) және (B) тұқымдастарының Симпсон әртүрлілік индекстерін көрсететін қораптық графиктер. Маңыздылығы Манн-Уитни U сынағы арқылы анықталды, ал Бенджамини-Хохберг процедурасы арқылы көптік түзету жүргізілді. ns, p-мәні маңызды болмады (p>0,05).
2-сурет. Түр деңгейіндегі тышқан ішек микробиомының құрамының негізгі компоненттік талдау нәтижелері. Негізгі компоненттік талдау графигі үлгілердің алғашқы екі негізгі компоненті бойынша таралуын көрсетеді. Түстер үлгі түрін көрсетеді: PPA әсеріне ұшыраған тышқандар күлгін, ал бақылау тышқандары сары. 1 және 2 негізгі компоненттер сәйкесінше x және y осіне орналастырылған және олардың түсіндірілген дисперсия коэффициенті ретінде көрсетілген.
RLE түрлендірілген санау деректерін пайдалана отырып, бақылау және PPA тышқандарында бактериялар/бациллалардың медиана қатынасының айтарлықтай төмендеуі байқалды (бақылау: 9,66, PPA: 3,02; p-мәні = 0,0011). Бұл айырмашылық бақылау тобымен салыстырғанда PPA тышқандарында бактериялардың көп болуына байланысты болды, дегенмен айырмашылық айтарлықтай болған жоқ (бақылау орташа CLR: 5,51, PPA орташа CLR: 6,62; p-мәні = 0,054), ал бактериялардың көптігі ұқсас болды (бақылау орташа CLR: 7,76, PPA орташа CLR: 7,60; p-мәні = 0,18).
Ішек микробиомасының таксономиялық мүшелерінің көптігін талдау 1 филум және 77 түрдің PPA және бақылау үлгілері арасында айтарлықтай ерекшеленетінін көрсетті (2-қосымша кесте). PPA үлгілеріндегі 59 түрдің көптігі бақылау үлгілеріндегіден айтарлықтай жоғары болды, ал бақылау үлгілеріндегі тек 16 түрдің көптігі PPA үлгілеріндегіден жоғары болды (3-сурет).
3-сурет. PPA және бақылау тышқандарының ішек микробиомындағы таксондардың дифференциалды көптігі. Жанартау графиктері PPA және бақылау үлгілері арасындағы туыстардың (A) немесе түрлердің (B) көптігіндегі айырмашылықтарды көрсетеді. Сұр нүктелер таксондардың көптігінде айтарлықтай айырмашылық жоқ екенін көрсетеді. Түрлі-түсті нүктелер көптігіндегі айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетеді (p-мәні ≤ 0,05). Үлгі түрлері арасындағы көптігіндегі ең үлкен айырмашылықтары бар ең жақсы 20 таксон сәйкесінше қызыл және ашық көк түстермен көрсетілген (бақылау және PPA үлгілері). Сары және күлгін нүктелер бақылау немесе PPA үлгілерінде бақылауға қарағанда кемінде 2,7 есе көп болды. Қара нүктелер орташа CLR айырмашылықтары -1 мен 1 аралығында айтарлықтай әртүрлі көптігі бар таксондарды білдіреді. P мәндері Манн-Уитни U сынағын пайдаланып есептелді және Бенджамини-Хохберг процедурасын пайдаланып бірнеше сынақ үшін түзетілді. Қалың орташа CLR айырмашылықтары көптігіндегі айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетеді.
Ішектің микробтық құрамын талдағаннан кейін, біз микробиомның функционалды аннотациясын жасадық. Төмен сапалы гендерді сүзгеннен кейін, барлық үлгілерде барлығы 378 355 бірегей ген анықталды. Бұл гендердің трансформацияланған мөлшері негізгі компоненттік талдау (PCA) үшін пайдаланылды, ал нәтижелер функционалдық профильдеріне негізделген үлгі түрлерінің кластерленуінің жоғары дәрежесін көрсетті (4-сурет).
4-сурет. Тышқан ішек микробиомасының функционалдық профилін пайдалана отырып, PCA нәтижелері. PCA графигі үлгілердің алғашқы екі негізгі компоненті бойынша таралуын көрсетеді. Түстер үлгі түрін көрсетеді: PPA әсер еткен тышқандар күлгін, ал бақылау тышқандары сары. 1 және 2 негізгі компоненттер сәйкесінше x және y осіне орналастырылған және олардың түсіндірілген дисперсия коэффициенті ретінде көрсетілген.
Келесіде біз әртүрлі үлгі түрлеріндегі KEGG нокауттарының көптігін зерттедік. Барлығы 3648 бірегей нокаут анықталды, оның ішінде 196 бақылау үлгілерінде айтарлықтай көп, ал 106 PPA үлгілерінде көп болды (5-сурет). Бақылау үлгілерінде барлығы 145 ген және PPA үлгілерінде 61 ген анықталды, олардың көптігі айтарлықтай әртүрлі. Липидтер мен аминқышқылдары алмасуына байланысты жолдар PPA үлгілерінде айтарлықтай байытылған (3-қосымша кесте). Азот алмасуы мен күкірт релелік жүйелеріне байланысты жолдар бақылау үлгілерінде айтарлықтай көп байытылған (3-қосымша кесте). Аминоқышқыл/нуклеотид алмасуына (ko:K21279) және инозитолфосфат алмасуына (ko:K07291) байланысты гендердің көптігі PPA үлгілерінде айтарлықтай жоғары болды (5-сурет). Бақылау үлгілерінде бензоат алмасуына (ko:K22270), азот алмасуына (ko:K00368) және гликолиз/глюконеогенезге (ko:K00131) қатысты гендер айтарлықтай көп болды (5-сурет).
5-сурет. PPA және бақылау тышқандарының ішек микробиомындағы KO дифференциалды молдығы. Вулкан графигі функционалдық топтардың (KO) молдығындағы айырмашылықтарды көрсетеді. Сұр нүктелер үлгі түрлері арасында молдығы айтарлықтай ерекшеленбеген KO-ларды көрсетеді (p-мәні > 0,05). Түрлі-түсті нүктелер молшылықтағы айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетеді (p-мәні ≤ 0,05). Үлгі түрлері арасындағы молшылықтағы ең үлкен айырмашылықтары бар 20 KO сәйкесінше бақылау және PPA үлгілеріне сәйкес келетін қызыл және ашық көк түстермен көрсетілген. Сары және күлгін нүктелер бақылау және PPA үлгілерінде сәйкесінше кемінде 2,7 есе көп болған KO-ларды көрсетеді. Қара нүктелер орташа CLR айырмашылықтары -1 мен 1 аралығында айтарлықтай әртүрлі молшылықтары бар KO-ларды көрсетеді. P мәндері Манн-Уитни U сынағын пайдаланып есептелді және Бенджамини-Хохберг процедурасын пайдаланып бірнеше салыстырулар үшін түзетілді. NaN KO KEGG жолына жатпайтынын көрсетеді. Қалың орташа CLR айырмашылық мәндері молшылықтағы айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетеді. Көрсетілген КО тиесілі жолдар туралы толық ақпарат алу үшін 3-қосымша кестені қараңыз.
Аннотацияланған гендер арасында 1601 геннің үлгі түрлері арасында айтарлықтай әртүрлі мөлшері болды (p ≤ 0,05), әрбір ген кем дегенде 2,7 есе көп болды. Осы гендердің ішінде бақылау үлгілерінде 4 ген, ал PPA үлгілерінде 1597 ген көп болды. PPA микробқа қарсы қасиеттері болғандықтан, біз үлгі түрлері арасындағы PPA метаболизмі мен өндіріс гендерінің көптігін зерттедік. 1332 PPA метаболизміне байланысты гендердің ішінде 27 ген бақылау үлгілерінде, ал 12 ген PPA үлгілерінде көп болды. 223 PPA өндірісіне байланысты гендердің ішінде 1 ген PPA үлгілерінде айтарлықтай көп болды. 6А суретте PPA метаболизміне қатысатын гендердің көптігі, бақылау үлгілерінде көптігі және үлкен әсер өлшемдері көрсетілген, ал 6B суретте PPA үлгілерінде көптігі айтарлықтай жоғары жеке гендерді көрсетілген.
6-сурет. Тышқан ішегінің микробиомындағы PPA-ға байланысты гендердің дифференциалды көптігі. Жанартау графиктері PPA метаболизмімен (A) және PPA өндірісімен (B) байланысты гендердің көптігінің айырмашылықтарын көрсетеді. Сұр нүктелер үлгі түрлері арасында көптігі айтарлықтай ерекшеленбеген гендерді көрсетеді (p-мәні > 0,05). Түрлі-түсті нүктелер көптіктегі айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетеді (p-мәні ≤ 0,05). Көптіктегі ең үлкен айырмашылықтары бар 20 ген сәйкесінше қызыл және ашық көк түстермен көрсетілген (бақылау және PPA үлгілері). Сары және күлгін нүктелердің көптігі бақылау және PPA үлгілерінде бақылау үлгілеріне қарағанда кемінде 2,7 есе көп болды. Қара нүктелер орташа CLR айырмашылықтары -1 мен 1 аралығында айтарлықтай әртүрлі көптіктері бар гендерді білдіреді. P мәндері Манн-Уитни U сынағын пайдаланып есептелді және Бенджамини-Хохберг процедурасын пайдаланып бірнеше салыстырулар үшін түзетілді. Гендер артық емес гендер каталогындағы репрезентативті гендерге сәйкес келеді. Ген атаулары KO генін білдіретін KEGG символынан тұрады. Қалың орташа CLR айырмашылықтары айтарлықтай әртүрлі көптіктерді көрсетеді. Сызықша (-) KEGG дерекқорында геннің белгісі жоқ екенін көрсетеді.
PPA метаболизміне және/немесе өндірісіне байланысты гендер бар таксондар контигтердің таксономиялық сәйкестігін геннің контиг идентификаторымен сәйкестендіру арқылы анықталды. Тұқым деңгейінде 130 тұқымдастың PPA метаболизміне байланысты гендер, ал 61 тұқымдастың PPA өндірісіне байланысты гендер бар екені анықталды (4-қосымша кесте). Дегенмен, ешбір тұқымдастың саны айтарлықтай айырмашылықтарды көрсеткен жоқ (p > 0,05).
Түр деңгейінде 144 бактерия түрінің PPA метаболизмімен байланысты гендерге ие екені және 68 бактерия түрінің PPA өндірісімен байланысты гендерге ие екені анықталды (5-қосымша кесте). PPA метаболизаторларының ішінде сегіз бактерия үлгі түрлері арасында молшылықтың айтарлықтай артуын көрсетті және барлығы әсер етуде айтарлықтай өзгерістер көрсетті (6-қосымша кесте). Молшылықта айтарлықтай айырмашылықтары бар анықталған барлық PPA метаболизаторлары PPA үлгілерінде көбірек болды. Түр деңгейіндегі жіктеу үлгі түрлері арасында айтарлықтай ерекшеленбейтін туыстардың өкілдерін анықтады, соның ішінде бірнеше Bacteroides және Ruminococcus түрлері, сондай-ақ Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus және Alcaligenes polymorpha. PPA өндіретін бактериялардың ішінде төрт бактерия үлгі түрлері арасында молшылықта айтарлықтай айырмашылықтар көрсетті. Молшылықта айтарлықтай айырмашылықтары бар түрлерге Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis және Ruminococcus bovis кірді.
Бұл зерттеуде біз тышқандардың ішек микробиотасына ППА әсерінің әсерін зерттедік. ППА бактерияларда әртүрлі реакциялар тудыруы мүмкін, себебі ол белгілі бір түрлермен өндіріледі, басқа түрлер тамақ көзі ретінде пайдаланылады немесе микробқа қарсы әсерге ие. Сондықтан, оны тағамдық қоспалар арқылы ішек ортасына қосу төзімділікке, сезімталдыққа және оны қоректік зат көзі ретінде пайдалану мүмкіндігіне байланысты әртүрлі әсер етуі мүмкін. Сезімтал бактериялық түрлер жойылып, ППА-ға төзімдірек немесе оны тамақ көзі ретінде пайдалана алатын түрлермен алмастырылуы мүмкін, бұл ішек микробиотасының құрамындағы өзгерістерге әкеледі. Біздің нәтижелеріміз микробтық құрамда айтарлықтай айырмашылықтарды анықтады, бірақ жалпы микробтық әртүрлілікке әсер еткен жоқ. Ең үлкен әсерлер түр деңгейінде байқалды, ППА мен бақылау үлгілері арасында 70-тен астам таксонның саны айтарлықтай ерекшеленді (2-қосымша кесте). ППА әсер еткен үлгілердің құрамын одан әрі бағалау әсер етілмеген үлгілермен салыстырғанда микробтық түрлердің гетерогенділігінің жоғары екенін көрсетті, бұл ППА бактериялардың өсу сипаттамаларын жақсартуы және ППА-ға бай ортада тіршілік ете алатын бактериялық популяцияларды шектеуі мүмкін екенін көрсетеді. Осылайша, PPA ішек микробиотасының әртүрлілігінің кең таралған бұзылуына әкелудің орнына, өзгерістерді таңдамалы түрде тудыруы мүмкін.
PPA сияқты тағамдық консерванттар бұрын ішек микробиомының компоненттерінің көптігін жалпы әртүрлілікке әсер етпестен өзгертетіні көрсетілген (Nagpal et al., 2021). Мұнда біз PPA әсеріне ұшыраған тышқандарда айтарлықтай байытылған Bacteroidetes филумындағы (бұрын Bacteroidetes деп аталған) Bacteroidetes түрлері арасындағы ең айқын айырмашылықтарды байқадық. Bacteroides түрлерінің көптігі шырыштың ыдырауының жоғарылауымен байланысты, бұл инфекция қаупін арттырып, қабынуды тудыруы мүмкін (Cornick et al., 2015; Desai et al., 2016; Penzol et al., 2019). Бір зерттеу Bacteroides fragilis препаратымен емделген жаңа туған еркек тышқандардың аутизм спектрінің бұзылуын (ASD) еске түсіретін әлеуметтік мінез-құлық танытқанын анықтады (Carmel et al., 2023), ал басқа зерттеулер Bacteroides түрлерінің иммундық белсенділікті өзгертіп, аутоиммунды қабыну кардиомиопатиясына әкелуі мүмкін екенін көрсетті (Gil-Cruz et al., 2019). Ruminococcus, Prevotella және Parabacteroides туыстарына жататын түрлер PPA әсеріне ұшыраған тышқандарда да айтарлықтай көбейді (Coretti және т.б., 2018). Кейбір Ruminococcus түрлері қабынуға қарсы цитокиндердің өндірілуі арқылы Крон ауруы сияқты аурулармен байланысты (Henke және т.б., 2019), ал Prevotella humani сияқты Prevotella түрлері гипертония және инсулинге сезімталдық сияқты метаболикалық аурулармен байланысты (Pedersen және т.б., 2016; Li және т.б., 2017). Соңында, біз Bacteroidetes түрлерінің жалпы санының көптігіне байланысты PPA әсеріне ұшыраған тышқандарда Bacteroidetes (бұрын Firmicutes деп аталған) мен Bacteroidetes арақатынасы бақылау тышқандарына қарағанда айтарлықтай төмен екенін анықтадық. Бұл арақатынас бұрын ішек гомеостазының маңызды көрсеткіші болып табылатыны көрсетілген, және бұл арақатынастың бұзылуы әртүрлі ауру жағдайларымен байланысты болды (Turpin және т.б., 2016; Takezawa және т.б., 2021; An және т.б., 2023), соның ішінде қабыну ішек ауруларымен (Stojanov және т.б., 2020). Жалпы алғанда, Bacteroidetes филумының түрлері диеталық PPA-ның жоғарылауынан ең қатты зардап шегеді. Бұл PPA-ға жоғары төзімділікке немесе PPA-ны энергия көзі ретінде пайдалану мүмкіндігіне байланысты болуы мүмкін, бұл кем дегенде бір түрге, Hoylesella enocea-ға қатысты екені дәлелденген (Hitch және т.б., 2022). Балама ретінде, аналық PPA әсер етуі тышқан ұрпағының ішегін Bacteroidetes колонизациясына сезімтал ету арқылы ұрықтың дамуын жақсартуы мүмкін; дегенмен, біздің зерттеу дизайнымыз мұндай бағалауға мүмкіндік бермеді.
Метагеномдық мазмұнды бағалау PPA метаболизмі мен өндірісімен байланысты гендердің көптігінде айтарлықтай айырмашылықтарды анықтады, PPA әсеріне ұшыраған тышқандарда PPA өндірісіне жауапты гендердің көптігі байқалды, ал PPA әсеріне ұшырамаған тышқандарда PAA метаболизміне жауапты гендердің көптігі байқалды (6-сурет). Бұл нәтижелер PPA-ның микробтық құрамға әсері тек оны қолдануға байланысты болмауы мүмкін екенін көрсетеді, әйтпесе PPA метаболизмімен байланысты гендердің көптігі PPA әсеріне ұшыраған тышқандардың ішек микробиомында көптігінің жоғары болуын көрсетуі керек еді. Бір түсініктеме - PPA бактериялардың көптігін негізінен бактериялардың қоректік зат ретінде пайдалануы арқылы емес, микробқа қарсы әсері арқылы реттейді. Алдыңғы зерттеулер PPA дозаға тәуелді түрде Salmonella Typhimurium өсуін тежейтінін көрсетті (Jacobson және т.б., 2018). PPA-ның жоғары концентрациясына ұшырау оның микробқа қарсы қасиеттеріне төзімді және оны метаболиздей немесе өндіре алмайтын бактерияларды таңдауы мүмкін. Мысалы, бірнеше Parabacteroides түрлері PPA үлгілерінде айтарлықтай жоғары мөлшерде болды, бірақ PPA метаболизміне немесе өндірісіне байланысты гендер анықталмады (2, 4 және 5 қосымша кестелер). Сонымен қатар, ашытудың қосалқы өнімі ретінде PPA өндірісі әртүрлі бактериялар арасында кең таралған (Gonzalez-Garcia және т.б., 2017). Бактериялардың әртүрлілігінің жоғары болуы бақылау үлгілерінде PPA метаболизміне байланысты гендердің көп мөлшерде болуының себебі болуы мүмкін (Averina және т.б., 2020). Сонымен қатар, 1332 геннің тек 27-сі (2,14%) тек PPA метаболизмімен байланысты гендер деп болжанған. PPA метаболизмімен байланысты көптеген гендер басқа метаболикалық жолдарға да қатысады. Бұл бақылау үлгілерінде PPA метаболизміне қатысатын гендердің көптігі жоғары болғанын көрсетеді; бұл гендер PPA-ны қосалқы өнім ретінде пайдалануға немесе қалыптастыруға әкелмейтін жолдарда жұмыс істей алады. Бұл жағдайда PPA генерациясымен байланысты тек бір ген үлгі түрлері арасында көп мөлшерде айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетті. PPA метаболизмімен байланысты гендерден айырмашылығы, PPA өндірісіне арналған маркер гендер таңдалды, себебі олар PPA өндірісінің бактериялық жолына тікелей қатысады. PPA әсеріне ұшыраған тышқандарда барлық түрлердің саны мен PPA өндіру қабілеті айтарлықтай өскені анықталды. Бұл PPA PPA өндірушілерін таңдайтыны және сондықтан PPA өндіріс қуатының артатынын болжайтыны туралы болжамды растайды. Дегенмен, гендердің көптігі міндетті түрде ген экспрессиясымен корреляцияланбайды; осылайша, PPA метаболизмімен байланысты гендердің көптігі бақылау үлгілерінде жоғары болса да, экспрессия жылдамдығы әртүрлі болуы мүмкін (Shi және т.б., 2014). PPA өндіретін гендердің таралуы мен PPA өндірісі арасындағы байланысты растау үшін PPA өндірісіне қатысатын гендердің экспрессиясын зерттеу қажет.
PPA және бақылау метагеномдарының функционалды аннотациясы кейбір айырмашылықтарды анықтады. Ген құрамының PCA талдауы PPA және бақылау үлгілері арасындағы дискретті кластерлерді анықтады (5-сурет). Үлгі ішіндегі кластерлеу бақылау генінің құрамы әртүрлі екенін, ал PPA үлгілері бір-біріне топтасқанын көрсетті. Ген құрамы бойынша кластерлеу түр құрамы бойынша кластерлеумен салыстыруға болады. Осылайша, жолдың молдығының айырмашылықтары олардың ішіндегі нақты түрлер мен штамдардың молдығының өзгеруіне сәйкес келеді. PPA үлгілерінде айтарлықтай жоғары молдығы бар екі жол аминқант/нуклеотидті қант алмасуымен (ko:K21279) және бірнеше липидті алмасу жолдарымен (ko:K00647, ko:K03801; Қосымша 3-кесте) байланысты болды. ko:K21279-мен байланысты гендер PPA үлгілерінде түрлердің саны айтарлықтай көп туыстардың бірі болып табылатын Bacteroides туысымен байланысты екені белгілі. Бұл фермент капсулалық полисахаридтерді экспрессиялау арқылы иммундық жауаптан жалтара алады (Wang et al., 2008). Бұл PPA әсеріне ұшыраған тышқандарда байқалған бактериоидтардың көбеюін түсіндіруі мүмкін. Бұл PPA микробиомында байқалған май қышқылдарының синтезінің жоғарылауын толықтырады. Бактериялар май қышқылдарын өндіру үшін FASIIko:K00647 (fabB) жолын пайдаланады, бұл иесінің метаболикалық жолдарына әсер етуі мүмкін (Yao және Rock, 2015; Johnson және т.б., 2020), ал липидтер алмасуындағы өзгерістер нейродамуда маңызды рөл атқаруы мүмкін (Yu және т.б., 2020). PPA үлгілеріндегі молшылықтың артуын көрсететін тағы бір жол стероидты гормондардың биосинтезі болды (ko:K12343). Ішек микробиотасының гормон деңгейіне әсер ету және гормондардың әсеріне ұшырау қабілеті арасында кері байланыс бар екендігі туралы дәлелдер көбейіп келеді, сондықтан стероид деңгейінің жоғарылауы денсаулыққа кері әсер етуі мүмкін (Tetel және т.б., 2018).
Бұл зерттеу шектеулер мен ескертпелерсіз емес. Маңызды айырмашылық - біз жануарлардың физиологиялық бағалауын жүргізбедік. Сондықтан, микробиомадағы өзгерістердің кез келген аурумен байланысты екенін тікелей қорытындылау мүмкін емес. Тағы бір ескеретін жайт, осы зерттеудегі тышқандар аналарымен бірдей диетамен қоректенген. Болашақ зерттеулер PPA-ға бай диетадан PPA-сыз диетаға ауысу оның микробиомаға әсерін жақсарта ма, жоқ па, соны анықтауы мүмкін. Біздің зерттеуіміздің бір шектеуі, басқа көптеген зерттеулер сияқты, шектеулі үлгі мөлшері. Дұрыс қорытындылар жасауға болатын болса да, үлкенірек үлгі мөлшері нәтижелерді талдаған кезде статистикалық күшті арттырады. Біз сондай-ақ ішек микробиомасындағы өзгерістер мен кез келген ауру арасындағы байланыс туралы қорытынды жасауға сақ боламыз (Yap et al., 2021). Жасы, жынысы және диетасы сияқты шатастыратын факторлар микроорганизмдердің құрамына айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Бұл факторлар ішек микробиомасының күрделі аурулармен байланысына қатысты әдебиетте байқалған сәйкессіздіктерді түсіндіруі мүмкін (Johnson et al., 2019; Lagod and Naser, 2023). Мысалы, Bacteroidetes туысының мүшелерінде АСБ бар жануарлар мен адамдарда көбейгені немесе төмендегені көрсетілген (Angelis және т.б., 2013; Kushak және т.б., 2017). Сол сияқты, қабыну ішек аурулары бар науқастардағы ішек құрамын зерттеу бір таксондарда көбейгенін де, төмендегенін де анықтады (Walters және т.б., 2014; Forbes және т.б., 2018; Upadhyay және т.б., 2023). Жыныстық бейімділіктің әсерін шектеу үшін біз жыныстардың тең өкілдігі болуын қамтамасыз етуге тырыстық, сондықтан айырмашылықтар, ең алдымен, диетаға байланысты болды. Функционалдық аннотацияның бір қиындығы - артық ген тізбектерін алып тастау. Біздің гендерді кластерлеу әдісіміз жалған кластерлеуді жою үшін 95% тізбек сәйкестігін және 85% ұзындық ұқсастығын, сондай-ақ 90% туралауды қамтуды талап етеді. Дегенмен, кейбір жағдайларда біз бірдей аннотациялары бар COG-ларды байқадық (мысалы, MUT) (6-сурет). Бұл ортологтардың ерекше екенін, белгілі бір туыстармен байланысты екенін немесе бұл гендерді кластерлеу тәсілінің шектеуі екенін анықтау үшін қосымша зерттеулер қажет. Функционалдық аннотацияның тағы бір шектеуі - ықтимал қате жіктеу; бактериялық mmdA гені пропионат синтезіне қатысатын белгілі фермент, бірақ KEGG оны пропионат метаболизм жолымен байланыстырмайды. Керісінше, scpB және mmcD ортологтары бір-бірімен байланысты. Белгіленген нокаутсыз гендердің көптігі гендердің көптігін бағалау кезінде PPA-ға байланысты гендерді анықтау мүмкін еместігіне әкелуі мүмкін. Болашақ зерттеулер ішек микробиотасының функционалдық сипаттамаларын тереңірек түсінуге және ген экспрессиясын ықтимал төменгі ағымдық әсерлермен байланыстыруға мүмкіндік беретін метатранскриптом талдауынан пайда көреді. Белгілі бір нейродаму бұзылыстарын немесе ішектің қабыну ауруларын қамтитын зерттеулер үшін микробиом құрамының өзгерістерін осы бұзылулармен байланыстыру үшін жануарлардың физиологиялық және мінез-құлықтық бағалаулары қажет. Ішек микробиомасын микробсыз тышқандарға трансплантациялау бойынша қосымша зерттеулер микробиомның қозғаушы күші немесе аурудың сипаттамасы екенін анықтау үшін де пайдалы болар еді.
Қысқаша айтқанда, біз диеталық PPA ішек микробиотасының құрамын өзгерту факторы ретінде әрекет ететінін көрсеттік. PPA - FDA бекіткен әртүрлі тағамдарда кеңінен кездесетін консервант, ол ұзақ уақыт әсер еткенде ішектің қалыпты флорасының бұзылуына әкелуі мүмкін. Біз бірнеше бактериялардың санының өзгеруін анықтадық, бұл PPA ішек микробиотасының құрамына әсер етуі мүмкін екенін көрсетеді. Микробиотадағы өзгерістер белгілі бір метаболикалық жолдар деңгейінің өзгеруіне әкелуі мүмкін, бұл иесінің денсаулығына қатысты физиологиялық өзгерістерге әкелуі мүмкін. Диеталық PPA-ның микробтық құрамға әсері дисбиозға немесе басқа ауруларға әкелуі мүмкін бе, жоқ па, соны анықтау үшін қосымша зерттеулер қажет. Бұл зерттеу PPA ішек құрамына қалай әсер етуі мүмкін екендігі туралы болашақ зерттеулердің негізін қалайды.
Осы зерттеуде ұсынылған деректер жиынтығы онлайн репозиторийлерде қолжетімді. Репозиторийдің атауы және кіру нөмірі: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Бұл жануарларға жүргізілген зерттеу Орталық Флорида Университетінің жануарларды күту және пайдалану жөніндегі институционалдық комитетімен (UCF-IACUC) мақұлданды (Жануарларды пайдалануға рұқсат нөмірі: PROTO202000002). Бұл зерттеу жергілікті заңдарға, ережелерге және институционалдық талаптарға сәйкес келеді.
НГ: Тұжырымдама, деректерді жинақтау, формальды талдау, зерттеу, әдіснама, бағдарламалық жасақтама, визуализация, жазу (түпнұсқа жоба), жазу (шолу және редакциялау). ЛА: Тұжырымдама, деректерді жинақтау, әдіснама, ресурстар, жазу (шолу және редакциялау). SH: Формальды талдау, бағдарламалық жасақтама, жазу (шолу және редакциялау). SA: Зерттеу, жазу (шолу және редакциялау). Бас төреші: Зерттеу, жазу (шолу және редакциялау). СН: Тұжырымдама, жобаны басқару, ресурстар, қадағалау, жазу (шолу және редакциялау). TA: Тұжырымдама, жобаны басқару, қадағалау, жазу (шолу және редакциялау).
Авторлар осы мақаланы зерттеуге, авторлыққа және/немесе жариялауға ешқандай қаржылық қолдау алмағанын мәлімдеді.
Авторлар зерттеудің мүдделер қақтығысы ретінде түсіндірілуі мүмкін кез келген коммерциялық немесе қаржылық қатынастар болмаған жағдайда жүргізілгенін мәлімдейді. Бұл қолданылмайды.
Осы мақалада айтылған барлық пікірлер тек авторлардың пікірлері болып табылады және міндетті түрде олардың мекемелерінің, баспагерлерінің, редакторларының немесе шолушыларының көзқарастарын көрсетпейді. Осы мақалада бағаланған кез келген өнімдерге немесе оларды өндірушілер жасаған кез келген мәлімдемелерге баспагер кепілдік бермейді немесе мақұлдамайды.
Осы мақалаға қосымша материалдарды онлайн режимінде табуға болады: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Abdelli LS, Samsam A, Nasser SA (2019). Пропион қышқылы аутизм спектрінің бұзылыстарында PTEN/AKT жолын реттеу арқылы глиоз бен нейроқабынуды тудырады. Ғылыми есептер 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
Айтчисон, Дж. (1982). Құрамдық деректердің статистикалық талдауы. JR Stat Soc Ser B Methodol. 44, 139–160. doi: 10.1111/j.2517-6161.1982.tb01195.x
Ан Дж., Квон Х., Ким Ю.Дж. (2023). Фирмикуттар/бактериоидтар қатынасы сүт безі қатерлі ісігінің қауіп факторы ретінде. Клиникалық медицина журналы, 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
Андерс С., Хубер В. (2010). Тізбектік санау деректерінің дифференциалдық өрнекті талдауы. Nat Prev. 1–1, 1–10. doi: 10.1038/npre.2010.4282.1
Анджелис, MD, Пикколо, М., Ваннини, Л., Сирагуса, С., Джакомо, А.Д., Серразанетти, Д.И. және т.б. (2013). Аутизмі және басқаша көрсетілмеген жалпы даму бұзылыстары бар балалардағы нәжіс микробиотасы және метаболомы. PloS One 8, e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
Аверина О.В., Ковтун А.С., Полякова С.И., Савилова А.М., Ребриков Д.В., Даниленко В.Н. (2020). Аутизм спектрінің бұзылыстары бар жас балалардағы ішек микробиотасының бактериялық нейрометаболикалық сипаттамалары. Медициналық микробиология журналы 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
Бакеро Ф., Номбела К. (2012). Микробиом адам ағзасы ретінде. Клиникалық микробиология және инфекция 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
Баур Т., Дюрре П. (2023). Пропион қышқылын өндіретін бактериялардың физиологиясына жаңаша көзқарастар: Anaerotignum propionicum және Anaerotignum neopropionicum (бұрынғы Clostridium propionicum және Clostridium neopropionicum). Microorganisms 11, 685. doi: 10.3390/microorganisms11030685
Bazer FW, Spencer TE, Wu G, Cudd TA, Meininger SJ (2004). Ананың тамақтануы және ұрықтың дамуы. J Nutr. 134, 2169–2172. doi: 10.1093/jn/134.9.2169
Benjaminini, Y., және Hochberg, J. (1995). Жалған оң нәтижелер жиілігін бақылау: бірнеше тестілеудің практикалық және тиімді тәсілі. JR Stat Soc Ser B Methodol. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
Жарияланған уақыты: 18 сәуір 2025 ж.