Propionic acid (PPA), mankhwala ophera tizilombo toyambitsa matenda komanso chowonjezera cha zakudya, chawonetsedwa kuti chimayambitsa matenda a mitsempha m'makoswe limodzi ndi kusagwira bwino ntchito kwa m'mimba, komwe kungayambitsidwe ndi dysbiosis ya m'matumbo. Kugwirizana pakati pa kupezeka kwa PPA m'zakudya ndi dysbiosis ya m'matumbo kwanenedwa, koma sikunafufuzidwe mwachindunji. Pano, tafufuza kusintha kogwirizana ndi PPA mu kapangidwe ka microbiota m'matumbo komwe kungayambitse dysbiosis. Microbiomes za m'matumbo a makoswe omwe amadya zakudya zosachiritsidwa (n=9) ndi zakudya zolemeretsedwa ndi PPA (n=13) zinasanjidwa pogwiritsa ntchito njira yayitali ya metagenomic kuti aone kusiyana kwa kapangidwe ka tizilombo toyambitsa matenda ndi njira za kagayidwe ka bakiteriya. PPA ya zakudya idalumikizidwa ndi kuwonjezeka kwa kuchuluka kwa taxa yofunika, kuphatikiza mitundu ingapo ya Bacteroides, Prevotella, ndi Ruminococcus, yomwe mamembala ake adakhudzidwa kale ndi kupanga PPA. Microbiomes za mbewa zomwe zidakumana ndi PPA zinalinso ndi njira zambiri zokhudzana ndi kagayidwe ka lipid ndi biosynthesis ya mahomoni a steroid. Zotsatira zathu zikusonyeza kuti PPA ikhoza kusintha microbiota ya m'matumbo ndi njira zake zochizira kagayidwe kake. Kusintha kumeneku komwe kwawonedwa kukuwonetsa kuti zosungira zomwe zimaonedwa kuti ndizotetezeka kudya zimatha kukhudza kapangidwe ka microbiota m'matumbo, komanso thanzi la anthu. Pakati pawo, P, G kapena S amasankhidwa kutengera mulingo wa gulu womwe ukusanthulidwa. Pofuna kuchepetsa zotsatira za magulu abodza, malire ochepa a kuchuluka kwa chiwerengero cha 1e-4 (1/10,000 reads) adagwiritsidwa ntchito. Kusanthula kwa ziwerengero kusanachitike, kuchuluka kwa chiwerengero komwe kunanenedwa ndi Bracken (fraction_total_reads) kunasinthidwa pogwiritsa ntchito kusintha kwa log-ratio (CLR) (Aitchison, 1982). Njira ya CLR idasankhidwa posintha deta chifukwa ndi yosiyana ndi scale ndipo ndi yokwanira pa ma datasets osakwanira (Gloor et al., 2017). Kusintha kwa CLR kumagwiritsa ntchito logarithm yachilengedwe. Deta yowerengera yomwe inanenedwa ndi Bracken idasinthidwa pogwiritsa ntchito relative log expression (RLE) (Anders ndi Huber, 2010). Ziwerengero zidapangidwa pogwiritsa ntchito kuphatikiza kwa matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 ndi sequential logarithms (Gloor et al., 2017). 0.12.2 ndi stantanotations v. 0.5.0 (Hunter, 2007; Waskom, 2021; Charlier et al., 2022). Chiŵerengero cha Bacillus/Bacteroidetes chinawerengedwa pa chitsanzo chilichonse pogwiritsa ntchito kuwerengera kwa mabakiteriya koyenera. Ma values omwe anenedwa m'matebulo amazunguliridwa ku malo 4 a decimal. Simpson diversity index idawerengedwa pogwiritsa ntchito alpha_diversity.py script yoperekedwa mu phukusi la KrakenTools v. 1.2 (Lu et al., 2022). Lipoti la Bracken laperekedwa mu script ndipo Simpson index "Si" yaperekedwa pa -an parameter. Kusiyana kwakukulu mu kuchuluka kunatanthauzidwa ngati kusiyana kwapakati pa CLR ≥ 1 kapena ≤ -1. Kusiyana kwapakati pa CLR ya ±1 kumasonyeza kuwonjezeka kwa 2.7-fold mu kuchuluka kwa mtundu wa chitsanzo. Chizindikiro (+/-) chimasonyeza ngati taxon ndi yochuluka kwambiri mu chitsanzo cha PPA ndi chitsanzo chowongolera, motsatana. Kufunika kunapezeka pogwiritsa ntchito mayeso a Mann-Whitney U (Virtanen et al., 2020). Statsmodels v. 0.14 (Benjamini ndi Hochberg, 1995; Seabold ndi Perktold, 2010) anagwiritsidwa ntchito, ndipo njira ya Benjamini-Hochberg inagwiritsidwa ntchito pokonza mayeso angapo. P-value yosinthidwa ≤ 0.05 inagwiritsidwa ntchito ngati malire odziwira kufunika kwa ziwerengero.
Kachirombo ka munthu nthawi zambiri kamatchedwa "chiwalo chomaliza cha thupi" ndipo kamagwira ntchito yofunika kwambiri pa thanzi la munthu (Baquero ndi Nombela, 2012). Makamaka, kachirombo ka m'mimba kamadziwika chifukwa cha mphamvu yake komanso ntchito yake m'thupi lonse. Mabakiteriya a m'mimba amakhala ambiri m'matumbo, amakhala m'malo osiyanasiyana achilengedwe, amagwiritsa ntchito michere, komanso amapikisana ndi tizilombo toyambitsa matenda (Jandhyala et al., 2015). Mabakiteriya osiyanasiyana a m'matumbo amatha kupanga michere yofunika monga mavitamini ndikulimbikitsa kugaya chakudya (Rowland et al., 2018). Ma metabolites a mabakiteriya awonetsedwanso kuti amakhudza kukula kwa minofu ndikuwonjezera njira zamagetsi ndi chitetezo chamthupi (Heijtz et al., 2011; Yu et al., 2022). Kapangidwe ka kachirombo ka m'matumbo a munthu ndi kosiyanasiyana kwambiri ndipo kumadalira majini ndi zinthu zachilengedwe monga zakudya, jenda, mankhwala, ndi thanzi (Kumbhare et al., 2019).
Zakudya za amayi ndi gawo lofunika kwambiri pakukula kwa mwana wosabadwayo ndi makanda komanso gwero loyerekeza la mankhwala omwe angakhudze kukula (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). Chimodzi mwa zinthuzi ndi propionic acid (PPA), yomwe ndi mafuta ochepa omwe amapezeka kuchokera ku fermentation ya bakiteriya ndi chowonjezera cha chakudya (den Besten et al., 2013). PPA ili ndi mphamvu zotsutsana ndi mabakiteriya komanso zoyambitsa matenda ndipo motero imagwiritsidwa ntchito ngati chosungira chakudya komanso m'mafakitale kuti ilepheretse kukula kwa nkhungu ndi mabakiteriya (Wemmenhove et al., 2016). PPA ili ndi zotsatira zosiyanasiyana m'maselo osiyanasiyana. Mu chiwindi, PPA imakhala ndi zotsatira zotsutsana ndi kutupa pokhudza mawonekedwe a cytokine mu macrophages (Kawasoe et al., 2022). Zotsatirazi zowongolera zawonedwanso m'maselo ena oteteza thupi, zomwe zimapangitsa kuti kutupa kuchepe (Haase et al., 2021). Komabe, zotsatira zosiyana zawonedwa mu ubongo. Kafukufuku wakale wasonyeza kuti kupezeka kwa PPA kumayambitsa khalidwe lofanana ndi la autism m'makoswe (El-Ansary et al., 2012). Kafukufuku wina wasonyeza kuti PPA ikhoza kuyambitsa gliosis ndikuyambitsa njira zoyambitsa kutupa muubongo (Abdelli et al., 2019). Chifukwa PPA ndi asidi wofooka, imatha kufalikira kudzera mu epithelium ya m'matumbo kupita m'magazi motero imadutsa zopinga zoletsa kuphatikiza chotchinga cha magazi-ubongo komanso placenta (Stinson et al., 2019), zomwe zikuwonetsa kufunika kwa PPA ngati metabolite yolamulira yopangidwa ndi mabakiteriya. Ngakhale kuti ntchito ya PPA ngati chiopsezo cha autism ikufufuzidwa pakadali pano, zotsatira zake pa anthu omwe ali ndi autism zitha kupitilira kupititsa patsogolo kusiyana kwa mitsempha.
Zizindikiro za m'mimba monga kutsegula m'mimba ndi kudzimbidwa ndizofala kwa odwala omwe ali ndi matenda a neurodevelopmental (Cao et al., 2021). Kafukufuku wakale wasonyeza kuti microbiome ya odwala omwe ali ndi autism spectrum disorders (ASD) imasiyana ndi ya anthu athanzi, zomwe zikusonyeza kuti pali intestine microbiota dysbiosis (Finegold et al., 2010). Mofananamo, makhalidwe a microbiome ya odwala omwe ali ndi matenda otupa m'matumbo, kunenepa kwambiri, matenda a Alzheimer's, ndi zina zotero amasiyananso ndi a anthu athanzi (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). Komabe, mpaka pano, palibe ubale womwe wakhazikitsidwa pakati pa microbiome ya m'matumbo ndi matenda amitsempha kapena zizindikiro (Yap et al., 2021), ngakhale kuti mitundu ingapo ya mabakiteriya imaganiziridwa kuti imagwira ntchito m'matenda ena mwa awa. Mwachitsanzo, Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio ndi mitundu ina ya tizilombo toyambitsa matenda ndi tochuluka kwambiri mu tizilombo toyambitsa matenda ta odwala omwe ali ndi autism (Tomova et al., 2015; Golubeva et al., 2017; Cristiano et al., 2018; Zurita et al., 2020). Chodziwika bwino n'chakuti, mitundu ina ya tizilombo toyambitsa matenda imadziwika kuti ili ndi majini okhudzana ndi kupanga PPA (Reichardt et al., 2014; Yun ndi Lee, 2016; Zhang et al., 2019; Baur ndi Dürre, 2023). Popeza PPA ili ndi mphamvu zowononga mabakiteriya, kuwonjezera kuchuluka kwake kungakhale kopindulitsa pakukula kwa mabakiteriya opanga PPA (Jacobson et al., 2018). Chifukwa chake, malo okhala ndi PFA ambiri angayambitse kusintha kwa tizilombo toyambitsa matenda m'matumbo, kuphatikizapo matenda am'mimba, zomwe zingakhale zinthu zomwe zingayambitse zizindikiro za m'mimba.
Funso lalikulu mu kafukufuku wa tizilombo toyambitsa matenda ndilakuti kodi kusiyana kwa kapangidwe ka tizilombo toyambitsa matenda ndi chifukwa kapena chizindikiro cha matenda oyamba. Gawo loyamba lofotokozera ubale wovuta pakati pa zakudya, tizilombo toyambitsa matenda m'matumbo, ndi matenda amitsempha ndikuwunika momwe zakudya zimakhudzira kapangidwe ka tizilombo toyambitsa matenda. Pachifukwa ichi, tagwiritsa ntchito njira yowerengera metagenomic yomwe yawerengedwa kwa nthawi yayitali kuti tiyerekeze tizilombo toyambitsa matenda m'matumbo mwa ana a mbewa zomwe zimadyetsedwa zakudya zokhala ndi PPA yambiri kapena zopanda PPA. Anawo adadyetsedwa chakudya chomwecho monga amayi awo. Tinaganiza kuti zakudya zokhala ndi PPA yambiri zingayambitse kusintha kwa kapangidwe ka tizilombo m'matumbo ndi njira zogwirira ntchito za tizilombo toyambitsa matenda, makamaka zomwe zimakhudzana ndi kagayidwe ka PPA ndi/kapena kupanga PPA.
Kafukufukuyu adagwiritsa ntchito mbewa za FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J transgenic (Jackson Laboratories) zomwe zimawonjezera kuchuluka kwa mapuloteni obiriwira obiriwira (GFP) motsogozedwa ndi wolimbikitsa GFAP wa glia motsatira malangizo a University of Central Florida Institutional Animal Care and Use Committee (UCF-IACUC) (Nambala ya Chilolezo Chogwiritsa Ntchito Zinyama: PROTO202000002). Atatha kuyamwa, mbewa zinaikidwa m'makhola ndi mbewa 1-5 za mtundu uliwonse pakhola lililonse. Mbewa zinadyetsedwa ad libitum ndi zakudya zoyeretsedwa (zakudya zosinthidwa, 16 kcal% mafuta) kapena zakudya zowonjezera sodium propionate (zakudya zosinthidwa, 16 kcal% mafuta, zokhala ndi 5,000 ppm sodium propionate). Kuchuluka kwa sodium propionate komwe kunagwiritsidwa ntchito kunali kofanana ndi 5,000 mg PFA/kg kulemera konse kwa chakudya. Uku ndiye kuchuluka kwakukulu kwa PPA komwe kunavomerezedwa kuti kugwiritsidwe ntchito ngati chosungira chakudya. Pokonzekera kafukufukuyu, mbewa zobereka ana zinadyetsedwa zakudya zonse ziwiri kwa milungu inayi zisanakwere ndipo zinapitirira nthawi yonse yomwe mayi anali ndi pakati. Mbewa zobereka ana [mbewa 22, mbewa 9 zoyang'anira (amuna 6, akazi 3) ndi 13 PPA (amuna 4, akazi 9)] zinasiya kuyamwa ndipo kenako zinapitiriza kudya zakudya zomwezo monga mayi kwa miyezi 5. Mbewa zobereka ana zinaphedwa ali ndi miyezi 5 ndipo ndowe zawo za m'mimba zinasonkhanitsidwa ndikusungidwa poyamba m'machubu a microcentrifuge a 1.5 ml pa -20°C kenako n’kusamutsidwira ku firiji ya -80°C mpaka DNA ya mwiniwakeyo itatha ndipo ma microbial nucleic acids atachotsedwa.
DNA ya Host inachotsedwa malinga ndi njira yosinthidwa (Charalampous et al., 2019). Mwachidule, zomwe zili mu ndowe zinasamutsidwira ku 500 µl InhibitEX (Qiagen, Cat#/ID: 19593) ndikusungidwa mufiriji. Gwiritsani ntchito ma pellets a ndowe 1-2 pa nthawi iliyonse yochotsa. Zomwe zili mu ndowezo zinasinthidwa pogwiritsa ntchito pestle ya pulasitiki mkati mwa chubu kuti zipange slurry. Sakanizani zitsanzozo pa 10,000 RCF kwa mphindi 5 kapena mpaka zitsanzo zitasungunuka, kenako tsanulirani supernatant ndikuyimitsanso pellet mu 250 µl 1 × PBS. Onjezani 250 µl 4.4% saponin solution (TCI, product number S0019) ku chitsanzocho ngati sopo kuti mumasulire nembanemba ya maselo a eukaryotic. Zitsanzozo zinasakanizidwa pang'onopang'ono mpaka zitasalala ndikuziyika kutentha kwa chipinda kwa mphindi 10. Kenako, kuti asokoneze maselo a eukaryotic, madzi okwana 350 μl opanda nuclease anawonjezedwa ku chitsanzocho, n’kusungidwa kwa masekondi 30, kenako 12 μl 5 M NaCl inawonjezedwa. Kenako zitsanzozo zinayikidwa pa centrifuge pa 6000 RCF kwa mphindi 5. Thirani madzi ochulukirapo ndikubwezeretsanso pellet mu 100 μl 1X PBS. Kuti muchotse DNA ya wolandirayo, onjezani 100 μl HL-SAN buffer (12.8568 g NaCl, 4 ml 1M MgCl2, 36 ml ya madzi opanda nuclease) ndi 10 μl HL-SAN enzyme (ArticZymes P/N 70910-202). Zitsanzo zinasakanizidwa bwino poika mapaipi ndipo zinayikidwa pa kutentha kwa 37 °C kwa mphindi 30 pa liwiro la 800 rpm pa Eppendorf™ ThermoMixer C. Pambuyo poikamo, zinayikidwa pa 6000 RCF kwa mphindi 3 ndipo zinatsukidwa kawiri ndi 800 µl ndi 1000 µl 1X PBS. Pomaliza, yambitsaninso pellet mu 100 µl 1X PBS.
DNA yonse ya bakiteriya inapezedwa pogwiritsa ntchito New England Biolabs Monarch Genomic DNA Purification Kit (New England Biolabs, Ipswich, MA, Cat# T3010L). Njira yogwiritsira ntchito yomwe yaperekedwa ndi kit yasinthidwa pang'ono. Ikani madzi opanda nuclease pa 60°C musanachite opaleshoni kuti muchotsedwe komaliza. Onjezani 10 µl Proteinase K ndi 3 µl RNase A ku chitsanzo chilichonse. Kenako onjezani 100 µl Cell Lysis Buffer ndikusakaniza pang'onopang'ono. Kenako zitsanzozo zinayikidwa mu Eppendorf™ ThermoMixer C pa 56°C ndi 1400 rpm kwa ola limodzi mpaka maola atatu. Zitsanzo zoyikidwa zinayikidwa mu centrifuge pa 12,000 RCF kwa mphindi zitatu ndipo supernatant kuchokera ku chitsanzo chilichonse idasamutsidwira ku chubu china cha 1.5 mL microcentrifuge chokhala ndi 400 µL ya yankho lomangirira. Kenako machubuwo anasunthidwa kwa masekondi 5-10 pa sekondi imodzi. Tulutsani madzi onse a chitsanzo chilichonse (pafupifupi 600-700 µL) ku katiriji yosefera yomwe imayikidwa mu chubu chosonkhanitsira madzi. Machubuwo anasunthidwa pa 1,000 RCF kwa mphindi zitatu kuti DNA imangike koyamba kenako anasunthidwa pa 12,000 RCF kwa mphindi imodzi kuti achotse madzi otsala. Mzere wa chitsanzo unasamutsidwira ku chubu chatsopano chosonkhanitsira kenako anatsukidwa kawiri. Pa kutsuka koyamba, onjezani 500 µL ya chotsukira madzi pa chubu chilichonse. Sinthani chubucho katatu mpaka kasanu kenako centrifuge pa 12,000 RCF kwa mphindi imodzi. Tayani madziwo kuchokera mu chubu chosonkhanitsira madzi ndikuyika katiriji yosefera m'chubu chomwecho chosonkhanitsira madzi. Pa kutsuka kwachiwiri, onjezani 500 µL ya chotsukira madzi ku fyuluta popanda kutembenukira m'mbuyo. Zitsanzo zinasunthidwa pa 12,000 RCF kwa mphindi imodzi. Tulutsani fyuluta ku chubu cha LoBind® cha 1.5 mL ndikuwonjezera 100 µL ya madzi otenthedwa kale opanda nuclease. Mafyulutawo anaikidwa kutentha kwa chipinda kwa mphindi imodzi kenako n’kuyikidwa mu centrifuge pa 12,000 RCF kwa mphindi imodzi. DNA yosungunuka inasungidwa pa -80°C.
Kuchuluka kwa DNA kunayesedwa pogwiritsa ntchito Qubit™ 4.0 Fluorometer. DNA inakonzedwa pogwiritsa ntchito Qubit™ 1X dsDNA High Sensitivity Kit (Cat. No. Q33231) malinga ndi malangizo a wopanga. Kugawa kutalika kwa zidutswa za DNA kunayesedwa pogwiritsa ntchito Aglient™ 4150 kapena 4200 TapeStation. DNA inakonzedwa pogwiritsa ntchito Agilent™ Genomic DNA Reagents (Cat. No. 5067-5366) ndi Genomic DNA ScreenTape (Cat. No. 5067-5365). Kukonzekera kwa laibulale kunachitika pogwiritsa ntchito Oxford Nanopore Technologies™ (ONT) Rapid PCR Barcoding Kit (SQK-RPB004) malinga ndi malangizo a wopanga. DNA inakonzedwa pogwiritsa ntchito ONT GridION™ Mk1 sequencer yokhala ndi Min106D flow cell (R 9.4.1). Zokonzera zotsatizana zinali: kuyitanitsa kolondola kwambiri, mtengo wocheperako wa q wa 9, kukhazikitsa barcode, ndi kukongoletsa barcode. Zitsanzo zinasanjidwa kwa maola 72, kenako deta yoyambira idatumizidwa kuti ikonzedwe ndi kufufuzidwanso.
Kukonza ma bioinformatics kunachitika pogwiritsa ntchito njira zomwe zafotokozedwa kale (Greenman et al., 2024). Mafayilo a FASTQ omwe adapezeka kuchokera ku sequencing adagawidwa m'ma directory a chitsanzo chilichonse. Asanafufuze ma bioinformatics, deta idakonzedwa pogwiritsa ntchito njira yotsatirayi: choyamba, mafayilo a FASTQ a zitsanzo adaphatikizidwa kukhala fayilo imodzi ya FASTQ. Kenako, ma reads afupikitsa kuposa 1000 bp adasefedwa pogwiritsa ntchito Filtlong v. 0.2.1, ndipo gawo lokhalo lomwe linasinthidwa linali –min_length 1000 (Wick, 2024). Asanasefedwenso, mtundu wa kuwerenga unkayang'aniridwa pogwiritsa ntchito NanoPlot v. 1.41.3 ndi ma parameter otsatirawa: –fastq –plots dot –N50 -o
Pakugawa ma taxonomic, ma reads ndi ma contig osonkhanitsidwa adagawidwa pogwiritsa ntchito Kraken2 v. 2.1.2 (Wood et al., 2019). Pangani malipoti ndi mafayilo otulutsa a ma reads ndi ma assemblies, motsatana. Gwiritsani ntchito njira ya –use-names kuti mufufuze ma reads ndi ma assemblies. Zosankha za –gzip-compressed ndi –paired zafotokozedwa pa magawo owerengedwa. Kuchuluka kwa taxa mu metagenomes kunayerekezeredwa pogwiritsa ntchito Bracken v. 2.8 (Lu et al., 2017). Choyamba tidapanga database ya kmer yokhala ndi maziko 1000 pogwiritsa ntchito bracken-build ndi magawo otsatirawa: -d
Kufotokozera za majini ndi kuyerekezera kuchuluka kwa majini kunachitika pogwiritsa ntchito njira yosinthidwa ya protocol yomwe yafotokozedwa ndi Maranga et al. (Maranga et al., 2023). Choyamba, ma contig afupiafupi ndi 500 bp adachotsedwa pa ma assemblies onse pogwiritsa ntchito SeqKit v. 2.5.1 (Shen et al., 2016). Ma assemblies osankhidwa adaphatikizidwa kukhala pan-metagenome. Ma frames owerenga otseguka (ORFs) adazindikirika pogwiritsa ntchito Prodigal v. 1.0.1 (mtundu wofanana wa Prodigal v. 2.6.3) ndi magawo otsatirawa: -d
Majini adayikidwa koyamba m'magulu malinga ndi zizindikiro za Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) ortholog (KO) zomwe zidaperekedwa ndi eggNOG kuti ziyereke kuchuluka kwa majini. Majini opanda knockouts kapena majini okhala ndi knockouts angapo adachotsedwa asanayesedwe. Kuchuluka kwapakati pa KO iliyonse pa chitsanzo chilichonse kudawerengedwa ndipo kusanthula kwa ziwerengero kunachitika. Majini a metabolism a PPA adatanthauzidwa ngati jini iliyonse yomwe idapatsidwa mzere wa ko00640 mu gawo la KEGG_Pathway, kusonyeza gawo mu metabolism ya propionate malinga ndi KEGG. Majini omwe adadziwika kuti amagwirizana ndi kupanga PPA alembedwa mu Supplementary Table 1 (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017). Mayeso a permutation adachitidwa kuti adziwe metabolism ya PPA ndi majini opanga omwe anali ochulukirapo kwambiri mumtundu uliwonse wa chitsanzo. Permutations chikwi chimodzi zidachitidwa pa jini iliyonse yomwe idawunikidwa. P-value ya 0.05 idagwiritsidwa ntchito ngati cutoff kuti idziwe kufunika kwa ziwerengero. Zolemba zogwira ntchito zidaperekedwa ku majini aliwonse mkati mwa gulu kutengera zolemba za majini oyimira mkati mwa gulu. Taxa yokhudzana ndi kagayidwe ka PPA ndi/kapena kupanga PPA ikhoza kuzindikirika pogwirizanitsa ma contig ID m'mafayilo otulutsa a Kraken2 ndi ma contig ID omwewo omwe amasungidwa panthawi yolemba ntchito pogwiritsa ntchito eggNOG. Kuyesa kofunikira kunachitika pogwiritsa ntchito mayeso a Mann-Whitney U omwe afotokozedwa kale. Kukonza mayeso angapo kunachitika pogwiritsa ntchito njira ya Benjamini-Hochberg. P-value ya ≤ 0.05 idagwiritsidwa ntchito ngati cutoff kuti idziwe kufunika kwa ziwerengero.
Kusiyanasiyana kwa tizilombo toyambitsa matenda m'matumbo a mbewa kunayesedwa pogwiritsa ntchito Simpson diversity index. Palibe kusiyana kwakukulu komwe kunawonedwa pakati pa zitsanzo zowongolera ndi PPA malinga ndi kusiyana kwa mitundu ndi mitundu (p-value ya mtundu: 0.18, p-value ya mitundu: 0.16) (Chithunzi 1). Kenako kapangidwe ka tizilombo toyambitsa matenda kanayerekezeredwa pogwiritsa ntchito principal component analysis (PCA). Chithunzi 2 chikuwonetsa kusonkhana kwa zitsanzo ndi phyla yawo, zomwe zikusonyeza kuti panali kusiyana kwa kapangidwe ka mitundu ya tizilombo toyambitsa matenda pakati pa PPA ndi zitsanzo zowongolera. Kusonkhana kumeneku sikunali koonekera kwambiri pamlingo wa mtundu, zomwe zikusonyeza kuti PPA imakhudza mabakiteriya ena (Chithunzi Chowonjezera 1).
Chithunzi 1. Kusiyanasiyana kwa mitundu ndi kapangidwe ka mitundu ya mbewa m'matumbo. Mabokosi owonetsa zizindikiro za kusiyana kwa mitundu ya Simpson (A) ndi mitundu (B) mu PPA ndi zitsanzo zowongolera. Kufunika kunapezeka pogwiritsa ntchito mayeso a Mann-Whitney U, ndipo kukonza kambiri kunachitika pogwiritsa ntchito njira ya Benjamini-Hochberg. ns, p-value sinali yofunika kwambiri (p>0.05).
Chithunzi 2. Zotsatira za kusanthula kwa zigawo zazikulu za kapangidwe ka tizilombo toyambitsa matenda m'matumbo a mbewa pamlingo wa mtundu wa mbewa. Chithunzi cha kusanthula kwa zigawo zazikulu chikuwonetsa kufalikira kwa zitsanzo m'zigawo zawo ziwiri zoyambirira. Mitundu imasonyeza mtundu wa zitsanzo: Mbewa zowonekera pa PPA ndi zofiirira ndipo mbewa zowongolera ndi zachikasu. Zigawo zazikulu 1 ndi 2 zajambulidwa pa x-axis ndi y-axis, motsatana, ndipo zafotokozedwa ngati chiŵerengero chawo chofotokozedwa.
Pogwiritsa ntchito deta yosinthidwa ya RLE, kuchepa kwakukulu kwa chiŵerengero chapakati cha Bacteroidetes/Bacilli kunawonedwa mu mbewa zowongolera ndi PPA (kulamulira: 9.66, PPA: 3.02; p-value = 0.0011). Kusiyana kumeneku kunali chifukwa cha kuchuluka kwa Bacteroidetes mu mbewa za PPA poyerekeza ndi zowongolera, ngakhale kusiyana sikunali kwakukulu (control average CLR: 5.51, PPA average CLR: 6.62; p-value = 0.054), pomwe kuchuluka kwa Bacteroidetes kunali kofanana (control average CLR: 7.76, PPA average CLR: 7.60; p-value = 0.18).
Kusanthula kwa kuchuluka kwa ziwalo za taxonomic za gut microbiome kunawonetsa kuti phylum imodzi ndi mitundu 77 zinali zosiyana kwambiri pakati pa PPA ndi zitsanzo zowongolera (Table Supplementary 2). Kuchuluka kwa mitundu 59 mu zitsanzo za PPA kunali kwakukulu kwambiri kuposa komwe kunali mu zitsanzo zowongolera, pomwe kuchuluka kwa mitundu 16 yokha mu zitsanzo zowongolera kunali kwakukulu kuposa komwe kunali mu zitsanzo za PPA (Chithunzi 3).
Chithunzi 3. Kuchuluka kwa mitundu yosiyanasiyana ya taxa mu matumbo a PPA ndi mbewa zowongolera. Ma plots a volcano amasonyeza kusiyana kwa mitundu (A) kapena mitundu (B) pakati pa PPA ndi zitsanzo zowongolera. Madontho a imvi samasonyeza kusiyana kwakukulu kwa mitundu yosiyanasiyana ya taxa. Madontho amitundu yosiyanasiyana amasonyeza kusiyana kwakukulu kwa kuchuluka (p-value ≤ 0.05). Mitundu 20 yapamwamba ya taxa yokhala ndi kusiyana kwakukulu kwa kuchuluka pakati pa mitundu ya zitsanzo imawonetsedwa mu zofiira ndi buluu wopepuka (zowongolera ndi zitsanzo za PPA), motsatana. Madontho achikasu ndi ofiirira anali ochulukirapo nthawi zosachepera 2.7 mu zitsanzo zowongolera kapena za PPA kuposa mu zowongolera. Madontho akuda amayimira mitundu yosiyanasiyana kwambiri, ndi kusiyana kwapakati pa CLR pakati pa -1 ndi 1. Ma P values adawerengedwa pogwiritsa ntchito mayeso a Mann-Whitney U ndipo adakonzedwa kuti ayesere kangapo pogwiritsa ntchito njira ya Benjamini-Hochberg. Kusiyana kwapakati pa CLR kolimba kumasonyeza kusiyana kwakukulu kwa kuchuluka.
Pambuyo pofufuza kapangidwe ka tizilombo toyambitsa matenda m'matumbo, tinachita kafukufuku wokhudza tizilombo toyambitsa matenda. Titatulutsa majini otsika mtengo, majini apadera okwana 378,355 adapezeka m'zitsanzo zonse. Kuchuluka kwa majini amenewa kunagwiritsidwa ntchito pofufuza zigawo zazikulu (PCA), ndipo zotsatira zake zinawonetsa kuchuluka kwa mitundu ya zitsanzo kutengera momwe zimagwirira ntchito (Chithunzi 4).
Chithunzi 4. Zotsatira za PCA pogwiritsa ntchito mawonekedwe ogwirira ntchito a microbiome ya mbewa. Chithunzi cha PCA chikuwonetsa kufalikira kwa zitsanzo m'zigawo zawo ziwiri zazikulu. Mitundu imasonyeza mtundu wa chitsanzo: Mbewa zowonekera pa PPA ndi zofiirira ndipo mbewa zowongolera ndi zachikasu. Zigawo zazikulu 1 ndi 2 zimajambulidwa pa x-axis ndi y-axis, motsatana, ndipo zimawonetsedwa ngati chiŵerengero chawo chofotokozedwa.
Kenako tinayang'ana kuchuluka kwa ma KEGG knockouts m'mitundu yosiyanasiyana ya zitsanzo. Ma knockouts 3648 apadera adapezeka, omwe 196 anali ochuluka kwambiri m'zitsanzo zowongolera ndipo 106 anali ambiri m'zitsanzo za PPA (Chithunzi 5). Majini 145 onse adapezeka m'zitsanzo zowongolera ndi majini 61 m'zitsanzo za PPA, okhala ndi kuchuluka kosiyana kwambiri. Njira zokhudzana ndi kagayidwe ka lipid ndi aminosugar zidachulukira kwambiri m'zitsanzo za PPA (Table Supplementary 3). Njira zokhudzana ndi kagayidwe ka nayitrogeni ndi machitidwe olumikizirana a sulfure zidachulukira kwambiri m'zitsanzo zowongolera (Table Supplementary 3). Kuchuluka kwa majini okhudzana ndi kagayidwe ka aminosugar/nucleotide (ko:K21279) ndi kagayidwe ka inositol phosphate (ko:K07291) kunali kwakukulu kwambiri m'zitsanzo za PPA (Chithunzi 5). Zitsanzo zowongolera zinali ndi majini ambiri okhudzana ndi kagayidwe ka benzoate (ko:K22270), kagayidwe ka nayitrogeni (ko:K00368), ndi glycolysis/gluconeogenesis (ko:K00131) (Chithunzi 5).
Chithunzi 5. Kuchuluka kwa ma KO m'matumbo a PPA ndi mbewa zowongolera. Chithunzi cha volcano chikuwonetsa kusiyana kwa kuchuluka kwa magulu ogwira ntchito (ma KO). Madontho a imvi akuwonetsa ma KO omwe kuchuluka kwawo sikunali kosiyana kwambiri pakati pa mitundu ya zitsanzo (p-value > 0.05). Madontho amitundu akuwonetsa kusiyana kwakukulu kwa kuchuluka (p-value ≤ 0.05). Ma KO 20 omwe ali ndi kusiyana kwakukulu kwa kuchuluka pakati pa mitundu ya zitsanzo akuwonetsedwa mu buluu wofiira ndi wopepuka, wogwirizana ndi zitsanzo za control ndi PPA, motsatana. Madontho achikasu ndi ofiirira akuwonetsa ma KO omwe anali ochulukirapo ka 2.7 mu control ndi zitsanzo za PPA, motsatana. Madontho akuda akuwonetsa ma KO omwe ali ndi kuchuluka kosiyana kwambiri, ndi kusiyana kwapakati pa CLR pakati pa -1 ndi 1. Ma P values adawerengedwa pogwiritsa ntchito mayeso a Mann-Whitney U ndipo adasinthidwa kuti ayerekezedwe kambiri pogwiritsa ntchito njira ya Benjamini-Hochberg. NaN ikuwonetsa kuti KO si ya njira mu KEGG. Ma CLR apakati pa Bold amatanthauza kusiyana kwakukulu kwa kuchuluka. Kuti mudziwe zambiri za njira zomwe ma KO omwe atchulidwawa ali, onani Supplementary Table 3.
Pakati pa majini olembedwa, majini 1601 anali ndi kuchuluka kosiyana kwambiri pakati pa mitundu ya zitsanzo (p ≤ 0.05), ndipo jini iliyonse inali yochulukirapo kangapo ka 2.7. Mwa majini awa, majini 4 anali ochulukirapo mu zitsanzo zowongolera ndipo majini 1597 anali ochulukirapo mu zitsanzo za PPA. Chifukwa PPA ili ndi mphamvu zophera tizilombo toyambitsa matenda, tinayang'ana kuchuluka kwa majini a PPA metabolism ndi kupanga pakati pa mitundu ya zitsanzo. Pakati pa majini 1332 okhudzana ndi metabolism ya PPA, majini 27 anali ochulukirapo kwambiri mu zitsanzo zowongolera ndipo majini 12 anali ochulukirapo mu zitsanzo za PPA. Pakati pa majini 223 okhudzana ndi kupanga PPA, jini limodzi linali lochuluka kwambiri mu zitsanzo za PPA. Chithunzi 6A chikuwonetsanso kuchuluka kwa majini omwe amagwira ntchito mu metabolism ya PPA, ndi kuchuluka kwakukulu kwa zitsanzo zowongolera komanso kukula kwakukulu kwa zotsatira, pomwe Chithunzi 6B chikuwonetsa majini pawokha omwe ali ndi kuchuluka kwakukulu komwe kumawoneka mu zitsanzo za PPA.
Chithunzi 6. Kuchuluka kwa majini okhudzana ndi PPA mu microbiome ya mbewa. Ma volcano plots akuwonetsa kusiyana kwa kuchuluka kwa majini okhudzana ndi kagayidwe ka PPA (A) ndi kupanga PPA (B). Madontho a imvi amasonyeza majini omwe kuchuluka kwawo sikunali kosiyana kwambiri pakati pa mitundu ya zitsanzo (p-value > 0.05). Madontho amitundu yosiyanasiyana amasonyeza kusiyana kwakukulu kwa kuchuluka (p-value ≤ 0.05). Majini 20 omwe ali ndi kusiyana kwakukulu kwa kuchuluka akuwonetsedwa mu zofiira ndi buluu wopepuka (control ndi PPA samples), motsatana. Kuchuluka kwa madontho achikasu ndi ofiirira kunali kokulirapo nthawi zosachepera 2.7 mu control ndi PPA samples kuposa mu control samples. Madontho akuda akuyimira majini omwe ali ndi kuchuluka kosiyana kwambiri, ndi kusiyana kwapakati pa CLR pakati pa -1 ndi 1. Ma P values adawerengedwa pogwiritsa ntchito mayeso a Mann-Whitney U ndipo adakonzedwa kuti ayerekezedwe kangapo pogwiritsa ntchito njira ya Benjamini-Hochberg. Majini amafanana ndi majini oyimira mu kabukhu ka majini osachulukirachulukira. Mayina a majini ali ndi chizindikiro cha KEGG chomwe chimatanthauza jini la KO. Kusiyana kwapakati pa CLR kolimba kumasonyeza kuchuluka kosiyana kwambiri. Dash (-) ikusonyeza kuti palibe chizindikiro cha jini mu database ya KEGG.
Taxa yokhala ndi majini okhudzana ndi kagayidwe ka PPA ndi/kapena kupanga idazindikirika pofananiza kudziwika kwa taxonomic kwa contigs ndi contig ID ya jini. Pa mulingo wa genus, mitundu 130 idapezeka kuti ili ndi majini okhudzana ndi kagayidwe ka PPA ndipo mitundu 61 idapezeka kuti ili ndi majini okhudzana ndi kupanga PPA (Table Supplementary 4). Komabe, palibe mitundu yomwe idawonetsa kusiyana kwakukulu pa kuchuluka (p > 0.05).
Pa mlingo wa mitundu ya zamoyo, mitundu 144 ya mabakiteriya inapezeka kuti ili ndi majini okhudzana ndi kagayidwe ka PPA ndipo mitundu 68 ya mabakiteriya inapezeka kuti ili ndi majini okhudzana ndi kupanga PPA (Table Supplementary 5). Pakati pa ma metabolizer a PPA, mabakiteriya asanu ndi atatu anasonyeza kuwonjezeka kwakukulu kwa kuchuluka pakati pa mitundu ya zitsanzo, ndipo onse anasonyeza kusintha kwakukulu pakugwira ntchito (Table Supplementary 6). Ma metabolizer onse a PPA omwe adadziwika omwe ali ndi kusiyana kwakukulu kwa kuchuluka anali ochuluka kwambiri mu zitsanzo za PPA. Kugawa kwa mitundu ya zamoyo kunawonetsa oimira mitundu yomwe sinali yosiyana kwambiri pakati pa mitundu ya zitsanzo, kuphatikizapo mitundu ingapo ya Bacteroides ndi Ruminococcus, komanso Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus, ndi Alcaligenes polymorpha. Pakati pa mabakiteriya opanga PPA, mabakiteriya anayi anasonyeza kusiyana kwakukulu kwa kuchuluka pakati pa mitundu ya zitsanzo. Mitundu yomwe ili ndi kusiyana kwakukulu kwa kuchuluka inali Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis, ndi Ruminococcus bovis.
Mu kafukufukuyu, tafufuza zotsatira za kupezeka kwa PPA pa tizilombo toyambitsa matenda m'matumbo a mbewa. PPA ikhoza kuyambitsa mayankho osiyanasiyana mwa mabakiteriya chifukwa imapangidwa ndi mitundu ina, imagwiritsidwa ntchito ngati chakudya ndi mitundu ina, kapena imakhala ndi mphamvu zopha tizilombo toyambitsa matenda. Chifukwa chake, kuwonjezera kwake m'matumbo kudzera mu zakudya zowonjezera kungakhale ndi zotsatira zosiyana kutengera kulekerera, kufooka, komanso kuthekera koigwiritsa ntchito ngati gwero la michere. Mitundu ya mabakiteriya yoopsa ikhoza kuchotsedwa ndikusinthidwa ndi yomwe imalimbana kwambiri ndi PPA kapena yomwe imatha kuigwiritsa ntchito ngati gwero la chakudya, zomwe zimapangitsa kusintha kwa kapangidwe ka microbiota m'matumbo. Zotsatira zathu zawonetsa kusiyana kwakukulu kwa kapangidwe ka tizilombo koma sizikhudza kusiyanasiyana kwa tizilombo toyambitsa matenda. Zotsatira zazikulu kwambiri zidawonedwa pamlingo wa mitundu, ndi mitundu yoposa 70 yosiyana kwambiri pakati pa PPA ndi zitsanzo zowongolera (Table Yowonjezera 2). Kuwunikanso kwa kapangidwe ka zitsanzo zomwe zapezeka ndi PPA kwawonetsa kusiyana kwakukulu kwa mitundu ya tizilombo poyerekeza ndi zitsanzo zomwe sizinawonekere, zomwe zikusonyeza kuti PPA ikhoza kuwonjezera kukula kwa mabakiteriya ndikuchepetsa kuchuluka kwa mabakiteriya omwe amatha kukhalabe m'malo okhala ndi PPA. Chifukwa chake, PPA ikhoza kuyambitsa kusintha m'malo moyambitsa kusokonezeka kwakukulu kwa kusiyanasiyana kwa microbiota m'matumbo.
Zakudya zosungira monga PPA zawonetsedwa kale kuti zimasintha kuchuluka kwa zigawo za m'matumbo popanda kusokoneza kusiyanasiyana konse (Nagpal et al., 2021). Apa, tawona kusiyana kwakukulu pakati pa mitundu ya Bacteroidetes mkati mwa phylum Bacteroidetes (yomwe kale inkadziwika kuti Bacteroidetes), yomwe inali yolemera kwambiri m'makoswe omwe ali ndi PPA. Kuchuluka kwa mitundu ya Bacteroides kumalumikizidwa ndi kuwonongeka kwa mamina, zomwe zingawonjezere chiopsezo cha matenda ndikulimbikitsa kutupa (Cornick et al., 2015; Desai et al., 2016; Penzol et al., 2019). Kafukufuku wina adapeza kuti makoswe aamuna obadwa kumene omwe adalandira Bacteroides fragilis anali ndi makhalidwe abwino monga autism spectrum disorder (ASD) (Carmel et al., 2023), ndipo maphunziro ena awonetsa kuti mitundu ya Bacteroides imatha kusintha chitetezo chamthupi ndikuyambitsa matenda a autoimmune inflammatory cardiomyopathy (Gil-Cruz et al., 2019). Mitundu ya Ruminococcus, Prevotella, ndi Parabacteroides nayonso inawonjezeka kwambiri m'makoswe omwe adakumana ndi PPA (Coretti et al., 2018). Mitundu ina ya Ruminococcus imakhudzana ndi matenda monga matenda a Crohn kudzera mu kupanga ma cytokines oyambitsa kutupa (Henke et al., 2019), pomwe mitundu ya Prevotella monga Prevotella humani imakhudzana ndi matenda a kagayidwe kachakudya monga kuthamanga kwa magazi ndi kukhudzidwa kwa insulin (Pedersen et al., 2016; Li et al., 2017). Pomaliza, tinapeza kuti chiŵerengero cha Bacteroidetes (chomwe kale chinkadziwika kuti Firmicutes) ndi Bacteroidetes chinali chotsika kwambiri m'makoswe omwe adakumana ndi PPA kuposa m'makoswe olamulira chifukwa cha kuchuluka kwa mitundu ya Bacteroidetes. Chiŵerengerochi chawonetsedwa kale kuti ndi chizindikiro chofunikira cha homeostasis ya m'matumbo, ndipo kusokonezeka kwa chiŵerengerochi kwakhala kukugwirizana ndi matenda osiyanasiyana (Turpin et al., 2016; Takezawa et al., 2021; An et al., 2023), kuphatikizapo matenda otupa m'matumbo (Stojanov et al., 2020). Pamodzi, mitundu ya phylum Bacteroidetes ikuwoneka kuti imakhudzidwa kwambiri ndi PPA yokwera yazakudya. Izi zitha kukhala chifukwa cha kulekerera kwambiri PPA kapena kuthekera kogwiritsa ntchito PPA ngati gwero lamphamvu, zomwe zawonetsedwa kuti ndi zoona kwa mtundu umodzi, Hoylesella enocea (Hitch et al., 2022). Kapenanso, kupezeka kwa PPA ya amayi kungapangitse kukula kwa mwana wosabadwayo mwa kupangitsa matumbo a ana a mbewa kukhala pachiwopsezo chachikulu cha kufalikira kwa Bacteroidetes; komabe, kapangidwe kathu ka kafukufuku sikadalole kuwunika kotere.
Kuwunika kwa metagenomic komwe kulipo kwawonetsa kusiyana kwakukulu pa kuchuluka kwa majini okhudzana ndi kagayidwe ka PPA ndi kupanga, pomwe mbewa zomwe zili ndi PPA zikuwonetsa kuchuluka kwa majini omwe amachititsa kupanga PPA, pomwe mbewa zomwe sizili ndi PPA zikuwonetsa kuchuluka kwa majini omwe amachititsa kagayidwe ka PAA (Chithunzi 6). Zotsatirazi zikusonyeza kuti zotsatira za PPA pa kapangidwe ka tizilombo sizingakhale chifukwa chongogwiritsidwa ntchito, apo ayi kuchuluka kwa majini okhudzana ndi kagayidwe ka PPA kuyenera kuwonetsa kuchuluka kwa majini m'matumbo a mbewa zomwe zili ndi PPA. Kufotokozera kwina ndikuti PPA imayambitsa kuchuluka kwa mabakiteriya makamaka kudzera mu zotsatira zake zotsutsana ndi maantibayotiki m'malo mogwiritsa ntchito mabakiteriya ngati michere. Kafukufuku wakale wasonyeza kuti PPA imaletsa kukula kwa Salmonella Typhimurium motengera mlingo (Jacobson et al., 2018). Kuwonetsedwa ku kuchuluka kwa PPA kumatha kusankha mabakiteriya omwe sagonjetsedwa ndi mphamvu zake zotsutsana ndi maantibayotiki ndipo sangakwanitse kuigwiritsa ntchito kapena kuipanga. Mwachitsanzo, mitundu ingapo ya Parabacteroides inasonyeza kuchuluka kwakukulu mu zitsanzo za PPA, koma palibe majini okhudzana ndi kagayidwe ka PPA kapena kupanga komwe kunapezeka (Matebulo Owonjezera 2, 4, ndi 5). Kuphatikiza apo, kupanga PPA monga chopangira cha fermentation kumafalikira kwambiri pakati pa mabakiteriya osiyanasiyana (Gonzalez-Garcia et al., 2017). Kusiyanasiyana kwakukulu kwa mabakiteriya kungakhale chifukwa cha kuchuluka kwakukulu kwa majini okhudzana ndi kagayidwe ka PPA mu zitsanzo zowongolera (Averina et al., 2020). Kuphatikiza apo, majini 27 okha (2.14%) mwa majini 1332 adanenedweratu kuti ndi majini okhudzana ndi kagayidwe ka PPA kokha. Majini ambiri okhudzana ndi kagayidwe ka PPA nawonso amakhudzidwa ndi njira zina zowongolera. Izi zikuwonetsanso kuti kuchuluka kwa majini omwe amakhudzidwa ndi kagayidwe ka PPA kunali kwakukulu mu zitsanzo zowongolera; majini awa amatha kugwira ntchito m'njira zomwe sizimapangitsa kuti PPA igwiritsidwe ntchito kapena kupangidwa ngati chopangira china. Pankhaniyi, jini imodzi yokha yokhudzana ndi kupanga PPA inawonetsa kusiyana kwakukulu pakati pa mitundu ya zitsanzo. Mosiyana ndi majini okhudzana ndi kagayidwe ka PPA, majini odziwika kuti apange PPA adasankhidwa chifukwa amakhudzidwa mwachindunji ndi njira ya bakiteriya yopanga PPA. Mu mbewa zomwe zili ndi PPA, mitundu yonse ya zamoyo inapezeka kuti ili ndi kuchuluka kwakukulu komanso mphamvu yopangira PPA. Izi zikuthandizira kulosera kuti ma PPA angasankhe opanga PPA motero akuneneratu kuti mphamvu yopangira PPA ingakulire. Komabe, kuchuluka kwa majini sikuti kumagwirizana ndi kufotokozera kwa majini; motero, ngakhale kuchuluka kwa majini okhudzana ndi kagayidwe ka PPA kuli kokwera mu zitsanzo zowongolera, kuchuluka kwa kufotokozera kungakhale kosiyana (Shi et al., 2014). Kuti atsimikizire ubale pakati pa kufalikira kwa majini opanga PPA ndi kupanga PPA, maphunziro okhudza kufotokozera kwa majini omwe akuphatikizidwa mu kupanga PPA amafunika.
Kufotokozera kwa ntchito ya PPA ndi ma metagenome olamulira kunavumbula kusiyana kwina. Kusanthula kwa PCA kwa zomwe zili m'majini kunavumbula magulu osiyana pakati pa PPA ndi zitsanzo zowongolera (Chithunzi 5). Kusonkhanitsa mkati mwa zitsanzo kunavumbula kuti zomwe zili m'majini olamulira zinali zosiyana kwambiri, pomwe zitsanzo za PPA zinasonkhana pamodzi. Kusonkhanitsa malinga ndi zomwe zili m'majini kunali kofanana ndi kusonkhanitsa malinga ndi momwe mitundu imagwirira ntchito. Chifukwa chake, kusiyana kwa kuchuluka kwa njira kumayenderana ndi kusintha kwa kuchuluka kwa mitundu ndi mitundu ina mkati mwake. Mu zitsanzo za PPA, njira ziwiri zomwe zili ndi kuchuluka kwakukulu zinali zokhudzana ndi kagayidwe ka shuga ka aminosugar/nucleotide (ko:K21279) ndi njira zambiri zogwiritsira ntchito mafuta (ko:K00647, ko:K03801; Gome Lowonjezera 3). Majini ogwirizana ndi ko:K21279 amadziwika kuti amagwirizana ndi mtundu wa Bacteroides, umodzi mwa mitundu yomwe ili ndi mitundu yambiri m'zitsanzo za PPA. Enzyme iyi imatha kupewa chitetezo chamthupi potulutsa ma polysaccharides a capsular (Wang et al., 2008). Izi zitha kuwerengera kuchuluka kwa Ma Bacteroidetes omwe amapezeka m'makoswe omwe ali ndi PPA. Izi zimathandizira kuwonjezeka kwa kapangidwe ka mafuta acid komwe kamapezeka mu PPA microbiome. Mabakiteriya amagwiritsa ntchito njira ya FASIIko:K00647 (fabB) kuti apange mafuta acid, omwe angakhudze njira za kagayidwe kachakudya (Yao and Rock, 2015; Johnson et al., 2020), ndipo kusintha kwa kagayidwe ka mafuta kungathandize pakukula kwa mitsempha (Yu et al., 2020). Njira ina yomwe ikuwonetsa kuchuluka kwa zitsanzo za PPA inali kupanga mahomoni a steroid (ko:K12343). Pali umboni wokulirapo wakuti pali ubale wosiyana pakati pa kuthekera kwa ma microbiota m'matumbo kukhudza kuchuluka kwa mahomoni ndikukhudzidwa ndi mahomoni, kotero kuti kuchuluka kwa ma steroid kumatha kukhala ndi zotsatirapo pa thanzi (Tetel et al., 2018).
Kafukufukuyu ali ndi malire ndi zinthu zina zofunika kuziganizira. Kusiyana kwakukulu ndikuti sitinachite kuwunika kwa thupi la nyama. Chifukwa chake, sizingatheke kunena mwachindunji ngati kusintha kwa microbiome kumakhudzana ndi matenda aliwonse. Chinthu china chomwe tiyenera kuganizira ndichakuti mbewa zomwe zili mu kafukufukuyu zidadyetsedwa chakudya chomwecho ndi amayi awo. Kafukufuku wamtsogolo atha kudziwa ngati kusintha kuchokera ku zakudya zokhala ndi PPA kupita ku zakudya zopanda PPA kumathandizira zotsatira zake pa microbiome. Cholepheretsa chimodzi cha kafukufuku wathu, monga ena ambiri, ndi kukula kochepa kwa zitsanzo. Ngakhale kuti mfundo zomveka zitha kuperekedwa, kukula kwakukulu kwa zitsanzo kungapereke mphamvu yayikulu yowerengera pofufuza zotsatira zake. Tikusamalanso popanga mfundo zokhudzana ndi mgwirizano pakati pa kusintha kwa microbiome ya m'matumbo ndi matenda aliwonse (Yap et al., 2021). Zinthu zosokoneza kuphatikizapo zaka, jenda, ndi zakudya zimatha kukhudza kwambiri kapangidwe ka tizilombo toyambitsa matenda. Zinthuzi zitha kufotokoza kusagwirizana komwe kwapezeka m'mabuku okhudzana ndi mgwirizano wa microbiome ya m'matumbo ndi matenda ovuta (Johnson et al., 2019; Lagod ndi Naser, 2023). Mwachitsanzo, ziwalo za mtundu wa Bacteroidetes zawonetsedwa kuti zikuwonjezeka kapena kuchepa mwa nyama ndi anthu omwe ali ndi ASD (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). Mofananamo, kafukufuku wa kapangidwe ka m'matumbo mwa odwala omwe ali ndi matenda otupa m'matumbo apeza kuwonjezeka ndi kuchepa kwa taxa imodzi (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). Pofuna kuchepetsa zotsatira za tsankho la amuna ndi akazi, tinayesetsa kuwonetsetsa kuti pali kufanana kwa amuna ndi akazi kotero kuti kusiyana kwakukulu kumayendetsedwa ndi zakudya. Vuto limodzi la functional annotation ndikuchotsa ma regular gene sequences. Njira yathu yosonkhanitsa majini imafuna 95% sequence identity ndi 85% kutalika kufanana, komanso 90% alignment coverage kuti tichotse false clustering. Komabe, nthawi zina, tinaona ma COG okhala ndi ma annotation omwewo (monga, MUT) (Chithunzi 6). Maphunziro ena akufunika kuti adziwe ngati ma ortholog awa ndi osiyana, ogwirizana ndi mitundu ina, kapena ngati izi ndi malire a njira yolumikizira majini. Cholepheretsa china cha functional annotation ndi kusasinthika kwa magulu; jini ya bakiteriya mmdA ndi enzyme yodziwika bwino yomwe imagwira ntchito popanga propionate, koma KEGG siyigwirizanitsa ndi njira ya kagayidwe ka propionate. Mosiyana ndi zimenezi, ma scpB ndi ma mmcD orthologs ndi ofanana. Kuchuluka kwa majini opanda knockouts osankhidwa kungayambitse kulephera kuzindikira majini okhudzana ndi PPA poyesa kuchuluka kwa majini. Maphunziro amtsogolo adzapindula ndi kusanthula kwa metatranscriptome, komwe kungapereke kumvetsetsa kwakuya kwa magwiridwe antchito a gut microbiota ndikugwirizanitsa mawonekedwe a majini ndi zotsatira zomwe zingachitike pambuyo pake. Pa maphunziro okhudzana ndi matenda enaake a neurodevelopmental kapena matenda otupa m'matumbo, kuwunika kwa thupi ndi khalidwe la nyama ndikofunikira kuti kulumikizane kusintha kwa kapangidwe ka microbiome ndi matendawa. Maphunziro ena obzala microbiome m'matumbo opanda majeremusi angakhalenso othandiza kudziwa ngati microbiome ndi yomwe imayambitsa kapena imayambitsa matenda.
Mwachidule, tawonetsa kuti PPA yazakudya imagwira ntchito ngati chinthu chosinthira kapangidwe ka microbiota ya m'mimba. PPA ndi chosungira chovomerezeka ndi FDA chomwe chimapezeka kwambiri muzakudya zosiyanasiyana zomwe, zikagwiritsidwa ntchito kwa nthawi yayitali, zimatha kusokoneza zomera za m'mimba. Tapeza kusintha kwa kuchuluka kwa mabakiteriya angapo, zomwe zikusonyeza kuti PPA ikhoza kukhudza kapangidwe ka microbiota ya m'mimba. Kusintha kwa microbiota kungayambitse kusintha kwa njira zina za kagayidwe kachakudya, zomwe zingayambitse kusintha kwa thupi komwe kumagwirizana ndi thanzi la wodwalayo. Maphunziro ena amafunika kuti adziwe ngati zotsatira za PPA yazakudya pa kapangidwe ka tizilombo toyambitsa matenda zingayambitse dysbiosis kapena matenda ena. Kafukufukuyu akukhazikitsa maziko a maphunziro amtsogolo momwe zotsatira za PPA pa kapangidwe ka m'mimba zingakhudzire thanzi la anthu.
Ma data omwe aperekedwa mu kafukufukuyu akupezeka m'malo osungiramo zinthu pa intaneti. Dzina la malo osungiramo zinthu ndi nambala yolowera ndi awa: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Kafukufuku wa nyamayu wavomerezedwa ndi Komiti Yoyang'anira ndi Kugwiritsira Ntchito Zanyama ya University of Central Florida (UCF-IACUC) (Nambala ya Chilolezo Chogwiritsa Ntchito Zanyama: PROTO202000002). Kafukufukuyu akutsatira malamulo, malangizo, ndi zofunikira za bungwe.
NG: Kuganizira, Kusankha Deta, Kusanthula Mwalamulo, Kufufuza, Njira, Mapulogalamu, Kuwonetsa, Kulemba (choyambirira), Kulemba (kuwunikanso ndi kusintha). LA: Kuganizira, Kusankha Deta, Njira, Zida, Kulemba (kuwunikanso ndi kusintha). SH: Kusanthula Mwalamulo, Mapulogalamu, Kulemba (kuwunikanso ndi kusintha). SA: Kufufuza, Kulemba (kuwunikanso ndi kusintha). Woweruza Wamkulu: Kufufuza, Kulemba (kuwunikanso ndi kusintha). SN: Kuganizira, Kuyang'anira Mapulojekiti, Zida, Kuyang'anira, Kulemba (kuwunikanso ndi kusintha). TA: Kuganizira, Kuyang'anira Mapulojekiti, Kuyang'anira, Kulemba (kuwunikanso ndi kusintha).
Olembawo adalengeza kuti sanalandire thandizo la ndalama pa kafukufuku, kulemba, ndi/kapena kufalitsa nkhaniyi.
Olembawo anena kuti kafukufukuyu anachitika popanda ubale uliwonse wamalonda kapena zachuma womwe ungatanthauzidwe ngati mkangano wa zofuna.
Malingaliro onse omwe aperekedwa munkhaniyi ndi a olemba okha ndipo sakusonyeza maganizo a mabungwe awo, ofalitsa, akonzi, kapena owunikira. Zinthu zilizonse zomwe zawunikidwa munkhaniyi, kapena zomwe opanga ake amanena, sizikutsimikiziridwa kapena kuvomerezedwa ndi wofalitsa.
Zinthu zina zowonjezera pa nkhaniyi zikupezeka pa intaneti: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Abdelli LS, Samsam A, Nasser SA (2019). Propionic acid imayambitsa gliosis ndi kutupa kwa mitsempha mwa kuwongolera njira ya PTEN/AKT mu matenda a autism spectrum. Malipoti asayansi 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
Aitchison, J. (1982). Kusanthula ziwerengero za deta ya kapangidwe kake. 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). Chiŵerengero cha Firmicutes/Bacteroidetes monga chiopsezo cha khansa ya m'mawere. Journal of Clinical Medicine, 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
Anders S., Huber W. (2010). Kusanthula kwa kusiyana kwa deta ya kuwerengera kwa sequence. 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). Chimbudzi cha m'mimba ndi metabolome mwa ana omwe ali ndi autism ndi matenda ofala a chitukuko omwe sanatchulidwe mwanjira ina. PloS One 8, e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
Averina OV, Kovtun AS, Polyakova SI, Savilova AM, Rebrikov DV, Danilenko VN (2020). Makhalidwe a bakiteriya a neurometabolic a microbiota ya m'mimba mwa ana aang'ono omwe ali ndi vuto la autism spectrum. Journal of Medical Microbiology 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
Baquero F., Nombela K. (2012). Tizilombo toyambitsa matenda ngati chiwalo cha munthu. Clinical Microbiology and Infection 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
Baur T., Dürre P. (2023). Kuzindikira kwatsopano pa kapangidwe ka mabakiteriya opanga propionic acid: Anaerotignum propionicum ndi Anaerotignum neopropionicum (omwe kale anali Clostridium propionicum ndi Clostridium neopropionicum). Tizilombo toyambitsa matenda 11, 685. doi: 10.3390/tizilombo toyambitsa matenda11030685
Bazer FW, Spencer TE, Wu G, Cudd TA, Meininger SJ (2004). Zakudya za amayi ndi chitukuko cha fetal. J Nutr. 134, 2169–2172. doi: 10.1093/jn/134.9.2169
Benjamini, Y., ndi Hochberg, J. (1995). Kulamulira chiŵerengero cha bodza: Njira yothandiza komanso yothandiza yoyesera kangapo. JR Stat Soc Ser B Methodol. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
Nthawi yotumizira: Epulo-18-2025