Ang propionic acid (PPA), usa ka antifungal agent ug komon nga dietary additive, napamatud-an nga hinungdan sa abnormal nga neurodevelopment sa mga ilaga nga giubanan sa gastrointestinal dysfunction, nga mahimong hinungdan sa gut dysbiosis. Usa ka koneksyon tali sa dietary PPA exposure ug gut microbiota dysbiosis ang gisugyot, apan wala pa direkta nga gisusi. Dinhi, among gisusi ang mga pagbag-o nga may kalabutan sa PPA sa komposisyon sa gut microbiota nga mahimong mosangpot sa dysbiosis. Ang mga gut microbiome sa mga ilaga nga gipakaon sa wala matambali nga pagkaon (n=9) ug usa ka PPA-enriched nga pagkaon (n=13) gi-sequence gamit ang long-range metagenomic sequencing aron masusi ang mga kalainan sa microbial composition ug bacterial metabolic pathways. Ang dietary PPA nalangkit sa pagtaas sa kadaghan sa mga significant taxa, lakip ang daghang Bacteroides, Prevotella, ug Ruminococcus species, nga ang mga miyembro niini kaniadto nalambigit sa produksiyon sa PPA. Ang mga microbiome sa mga ilaga nga naladlad sa PPA adunay usab daghang mga pathway nga may kalabutan sa lipid metabolism ug steroid hormone biosynthesis. Ang among mga resulta nagpakita nga ang PPA makausab sa gut microbiota ug sa mga kaubang metabolic pathway niini. Kining naobserbahan nga mga pagbag-o nagpasiugda nga ang mga preserbatibo nga giklasipikar nga luwas konsumo makaimpluwensya sa komposisyon sa gut microbiota ug, sa baylo, sa panglawas sa tawo. Lakip niini, ang P, G o S gipili depende sa lebel sa klasipikasyon nga gisusi. Aron maminusan ang epekto sa sayop nga positibo nga mga klasipikasyon, usa ka minimum nga relative abundance threshold nga 1e-4 (1/10,000 reads) ang gisagop. Sa wala pa ang statistical analysis, ang relative abundances nga gitaho ni Bracken (fraction_total_reads) gibag-o gamit ang centered log-ratio (CLR) transformation (Aitchison, 1982). Ang CLR method gipili alang sa data transformation tungod kay kini scale-invariant ug igo alang sa mga non-sparse datasets (Gloor et al., 2017). Ang CLR transformation naggamit sa natural logarithm. Ang count data nga gitaho ni Bracken gi-normalize gamit ang relative log expression (RLE) (Anders ug Huber, 2010). Ang mga numero gihimo gamit ang kombinasyon sa matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 ug sequential logarithms (Gloor et al., 2017). 0.12.2 ug mga stantanotations v. 0.5.0 (Hunter, 2007; Waskom, 2021; Charlier et al., 2022). Ang Bacillus/Bacteroidetes ratio gikalkulo alang sa matag sample gamit ang normalized bacterial counts. Ang mga kantidad nga gitaho sa mga lamesa gi-round off ngadto sa 4 ka decimal places. Ang Simpson diversity index gikalkulo gamit ang alpha_diversity.py script nga gihatag sa KrakenTools v. 1.2 package (Lu et al., 2022). Ang Bracken report gihatag sa script ug ang Simpson index nga "Si" gihatag alang sa -an parameter. Ang mga significant nga kalainan sa kadagaya gihubit isip mean CLR differences ≥ 1 o ≤ -1. Ang mean CLR difference nga ±1 nagpakita sa 2.7-fold nga pagtaas sa kadagaya sa usa ka sample type. Ang timaan (+/-) nagpakita kung ang taxon mas daghan sa PPA sample ug sa control sample, matag usa. Ang kamahinungdanon gitino gamit ang Mann-Whitney U test (Virtanen et al., 2020). Gigamit ang Statsmodels v. 0.14 (Benjamini ug Hochberg, 1995; Seabold ug Perktold, 2010), ug ang pamaagi sa Benjamini-Hochberg gigamit aron matul-id ang daghang pagsulay. Usa ka gi-adjust nga p-value ≤ 0.05 ang gigamit isip sukdanan sa pagtino sa statistical significance.
Ang microbiome sa tawo kanunay nga gitawag nga "ang katapusang organo sa lawas" ug adunay hinungdanon nga papel sa kahimsog sa tawo (Baquero ug Nombela, 2012). Sa partikular, ang gut microbiome giila tungod sa impluwensya ug papel niini sa tibuok sistema sa daghang hinungdanon nga mga gimbuhaton. Daghan ang commensal bacteria sa tinai, nga nag-okupar sa daghang mga ecological niches, naggamit sa mga sustansya, ug nakigkompetensya sa mga potensyal nga pathogen (Jandhyala et al., 2015). Ang lainlaing mga sangkap sa bakterya sa gut microbiota makahimo sa paghimo og hinungdanon nga mga sustansya sama sa mga bitamina ug nagpasiugda sa panghilis (Rowland et al., 2018). Ang mga metabolite sa bakterya gipakita usab nga makaimpluwensya sa paglambo sa tisyu ug makapauswag sa metabolic ug immune pathways (Heijtz et al., 2011; Yu et al., 2022). Ang komposisyon sa gut microbiome sa tawo labi ka lainlain ug nagdepende sa genetic ug mga hinungdan sa kalikopan sama sa pagkaon, gender, tambal, ug kahimtang sa kahimsog (Kumbhare et al., 2019).
Ang pagkaon sa inahan usa ka kritikal nga sangkap sa paglambo sa fetus ug bag-ong natawo nga bata ug usa ka gituohang tinubdan sa mga compound nga mahimong makaimpluwensya sa paglambo (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). Usa sa mga compound nga makapainteres mao ang propionic acid (PPA), usa ka short-chain fatty acid by-product nga nakuha gikan sa bacterial fermentation ug usa ka food additive (den Besten et al., 2013). Ang PPA adunay mga antibacterial ug antifungal nga kabtangan ug busa gigamit isip preserbatibo sa pagkaon ug sa mga industriyal nga aplikasyon aron mapugngan ang pagtubo sa agup-op ug bakterya (Wemmenhove et al., 2016). Ang PPA adunay lain-laing mga epekto sa lain-laing mga tisyu. Sa atay, ang PPA adunay mga anti-inflammatory nga epekto pinaagi sa pag-apekto sa cytokine expression sa mga macrophage (Kawasoe et al., 2022). Kini nga regulatory effect naobserbahan usab sa ubang mga immune cell, nga mosangpot sa downregulation sa panghubag (Haase et al., 2021). Bisan pa, ang kaatbang nga epekto naobserbahan sa utok. Ang mga nangaging pagtuon nagpakita nga ang pagkaladlad sa PPA nag-aghat sa pamatasan nga sama sa autism sa mga ilaga (El-Ansary et al., 2012). Gipakita sa ubang mga pagtuon nga ang PPA mahimong hinungdan sa gliosis ug makapaaktibo sa mga pro-inflammatory pathway sa utok (Abdelli et al., 2019). Tungod kay ang PPA usa ka mahuyang nga asido, kini mahimong mokatap agi sa intestinal epithelium ngadto sa agos sa dugo ug busa motabok sa mga restrictive barrier lakip na ang blood-brain barrier ingon man ang placenta (Stinson et al., 2019), nga nagpasiugda sa kamahinungdanon sa PPA isip usa ka regulatory metabolite nga gihimo sa bakterya. Bisan tuod ang potensyal nga papel sa PPA isip usa ka risk factor alang sa autism gisusi pa karon, ang mga epekto niini sa mga indibidwal nga adunay autism mahimong molapas pa sa pag-aghat sa neural differentiation.
Ang mga sintomas sa gastrointestinal sama sa kalibanga ug pagkalibang komon sa mga pasyente nga adunay mga sakit sa neurodevelopmental (Cao et al., 2021). Ang mga nangaging pagtuon nagpakita nga ang microbiome sa mga pasyente nga adunay autism spectrum disorders (ASD) lahi sa himsog nga mga indibidwal, nga nagsugyot sa presensya sa gut microbiota dysbiosis (Finegold et al., 2010). Sa susama, ang mga kinaiya sa microbiome sa mga pasyente nga adunay mga sakit sa panghubag sa tinai, sobra nga katambok, sakit nga Alzheimer, ug uban pa lahi usab sa himsog nga mga indibidwal (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). Bisan pa, hangtod karon, wala’y nakit-an nga hinungdan nga relasyon tali sa gut microbiome ug mga sakit o sintomas sa neurological (Yap et al., 2021), bisan kung daghang mga klase sa bakterya ang gituohan nga adunay papel sa pipila niini nga mga kahimtang sa sakit. Pananglitan, ang Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio ug uban pang genera mas daghan sa microbiota sa mga pasyente nga adunay autism (Tomova et al., 2015; Golubeva et al., 2017; Cristiano et al., 2018; Zurita et al., 2020). Talalupangdon nga ang mga miyembro nga espisye sa pipila niini nga mga genera nailhan nga adunay mga gene nga nalangkit sa produksiyon sa PPA (Reichardt et al., 2014; Yun ug Lee, 2016; Zhang et al., 2019; Baur ug Dürre, 2023). Tungod sa antimicrobial nga mga kabtangan sa PPA, ang pagdugang sa kadagaya niini mahimong mapuslanon alang sa pagtubo sa mga bakterya nga nagpatunghag PPA (Jacobson et al., 2018). Busa, ang usa ka palibot nga puno sa PFA mahimong mosangpot sa mga pagbag-o sa gut microbiota, lakip ang mga gastrointestinal pathogens, nga mahimong mga potensyal nga hinungdan nga mosangpot sa mga sintomas sa gastrointestinal.
Usa ka sentral nga pangutana sa panukiduki sa microbiome mao kung ang mga kalainan sa komposisyon sa microbial usa ba ka hinungdan o sintomas sa nagpahiping mga sakit. Ang unang lakang padulong sa pagpatin-aw sa komplikado nga relasyon tali sa pagkaon, sa gut microbiome, ug mga sakit sa neurological mao ang pagtimbang-timbang sa mga epekto sa pagkaon sa komposisyon sa microbial. Tungod niini, migamit kami og taas nga pagbasa sa metagenomic sequencing aron itandi ang mga gut microbiome sa mga anak sa mga ilaga nga gipakaon og pagkaon nga daghan og PPA o kulang sa PPA. Ang mga anak gipakaon sa parehas nga pagkaon sa ilang mga inahan. Among gi-hypothesize nga ang pagkaon nga daghan og PPA moresulta sa mga pagbag-o sa komposisyon sa microbial sa gut ug mga functional pathway sa microbial, labi na kadtong may kalabotan sa metabolismo sa PPA ug/o produksiyon sa PPA.
Kini nga pagtuon migamit og FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J transgenic nga mga ilaga (Jackson Laboratories) nga nag-overexpress og green fluorescent protein (GFP) ubos sa kontrol sa glia-specific GFAP promoter nga nagsunod sa mga giya sa University of Central Florida Institutional Animal Care and Use Committee (UCF-IACUC) (Animal Use Permit Number: PROTO202000002). Human sa paglutas, ang mga ilaga gibutang nga tagsa-tagsa sa mga hawla nga adunay 1-5 ka ilaga sa matag sekso matag hawla. Ang mga ilaga gipakaon ad libitum gamit ang purified control diet (modified open-label standard diet, 16 kcal% fat) o sodium propionate-supplemented diet (modified open-label standard diet, 16 kcal% fat, nga adunay 5,000 ppm sodium propionate). Ang gidaghanon sa sodium propionate nga gigamit katumbas sa 5,000 mg PFA/kg total food weight. Kini ang pinakataas nga konsentrasyon sa PPA nga giaprobahan para gamiton isip food preservative. Aron maandam kini nga pagtuon, ang ginikanang mga ilaga gipakaon sa duha ka pagkaon sulod sa 4 ka semana sa wala pa ang pagminyo ug gipadayon sa tibuok pagmabdos sa inahan. Ang mga liwat nga ilaga [22 ka ilaga, 9 ka kontrol (6 ka lalaki, 3 ka babaye) ug 13 ka PPA (4 ka lalaki, 9 ka babaye)] gilutas ug dayon gipadayon sa parehas nga pagkaon sama sa mga inahan sulod sa 5 ka bulan. Ang mga liwat nga ilaga giihaw sa edad nga 5 ka bulan ug ang ilang mga sulod sa hugaw sa tinai gikolekta ug gitipigan sa 1.5 ml nga microcentrifuge tubes sa -20°C ug dayon gibalhin sa -80°C nga freezer hangtod mahurot ang host DNA ug makuha ang microbial nucleic acids.
Ang host DNA gikuha sumala sa usa ka giusab nga protocol (Charalampous et al., 2019). Sa laktod nga pagkasulti, ang mga sulod sa hugaw gibalhin ngadto sa 500 µl InhibitEX (Qiagen, Cat#/ID: 19593) ug gitipigan nga nagyelo. Iproseso ang labing taas nga 1-2 ka fecal pellets matag extraction. Ang mga sulod sa hugaw gi-homogenize dayon gamit ang plastik nga pestle sulod sa tubo aron maporma ang slurry. I-centrifuge ang mga sample sa 10,000 RCF sulod sa 5 ka minuto o hangtud nga ang mga sample ma-pellet, dayon i-aspirate ang supernatant ug i-resuspend ang pellet sa 250 µl 1× PBS. Idugang ang 250 µl 4.4% saponin solution (TCI, product number S0019) sa sample isip detergent aron maluagan ang mga lamad sa eukaryotic cell. Ang mga sample hinayhinay nga gisagol hangtud nga hamis ug gi-incubate sa temperatura sa kwarto sulod sa 10 ka minuto. Sunod, aron mabungkag ang mga eukaryotic cells, gidugang ang 350 μl nga nuclease-free nga tubig sa sample, gi-incubate sulod sa 30 segundos, ug dayon gidugang ang 12 μl nga 5 M NaCl. Ang mga sample gi-centrifuge dayon sa 6000 RCF sulod sa 5 ka minuto. I-aspirate ang supernatant ug i-resuspend ang pellet sa 100 μl 1X PBS. Aron makuha ang host DNA, idugang ang 100 μl nga HL-SAN buffer (12.8568 g NaCl, 4 ml 1M MgCl2, 36 ml nga nuclease-free nga tubig) ug 10 μl nga HL-SAN enzyme (ArticZymes P/N 70910-202). Ang mga sample gisagol pag-ayo pinaagi sa pipetting ug gi-incubate sa 37 °C sulod sa 30 minutos sa 800 rpm sa usa ka Eppendorf™ ThermoMixer C. Human sa incubation, gi-centrifuge sa 6000 RCF sulod sa 3 minutos ug gihugasan kaduha gamit ang 800 µl ug 1000 µl 1X PBS. Sa katapusan, i-suspend pag-usab ang pellet sa 100 µl 1X PBS.
Ang kinatibuk-ang bacterial DNA gi-isolate gamit ang New England Biolabs Monarch Genomic DNA Purification Kit (New England Biolabs, Ipswich, MA, Cat# T3010L). Ang standard operating procedure nga gihatag sa kit gamay nga giusab. I-incubate ug ipadayon ang nuclease-free nga tubig sa 60°C sa dili pa ang operasyon para sa katapusang elution. Idugang ang 10 µl Proteinase K ug 3 µl RNase A sa matag sample. Dayon idugang ang 100 µl Cell Lysis Buffer ug hinayhinay nga isagol. Ang mga sample gi-incubate dayon sa usa ka Eppendorf™ ThermoMixer C sa 56°C ug 1400 rpm sulod sa labing menos 1 ka oras ug hangtod sa 3 ka oras. Ang mga incubate nga sample gi-centrifuge sa 12,000 RCF sulod sa 3 ka minuto ug ang supernatant gikan sa matag sample gibalhin ngadto sa usa ka lahi nga 1.5 mL microcentrifuge tube nga adunay sulod nga 400 µL nga binding solution. Ang mga tubo gi-pulse vortexed sulod sa 5–10 segundos sa 1 segundos nga interval. Ibalhin ang tibuok likido nga sulod sa matag sample (gibana-bana nga 600–700 µL) ngadto sa usa ka filter cartridge nga gibutang sa usa ka flow-through collection tube. Ang mga tubo gi-centrifuge sa 1,000 RCF sulod sa 3 ka minuto aron tugotan ang inisyal nga pagbugkos sa DNA ug dayon gi-centrifuge sa 12,000 RCF sulod sa 1 ka minuto aron makuha ang nahabilin nga likido. Ang sample column gibalhin ngadto sa usa ka bag-ong collection tube ug dayon gihugasan kaduha. Alang sa unang paghugas, idugang ang 500 µL nga wash buffer sa matag tubo. Baliha ang tubo sa 3-5 ka beses ug dayon i-centrifuge sa 12,000 RCF sulod sa 1 ka minuto. Ilabay ang likido gikan sa collection tube ug ibalik ang filter cartridge sa parehas nga collection tube. Alang sa ikaduhang paghugas, idugang ang 500 µL nga wash buffer sa filter nga dili balihon. Ang mga sample gi-centrifuge sa 12,000 RCF sulod sa 1 ka minuto. Ibalhin ang filter ngadto sa 1.5 mL nga LoBind® tube ug idugang ang 100 µL nga pre-warmed nuclease-free nga tubig. Ang mga filter gi-incubate sa temperatura sa kwarto sulod sa 1 ka minuto ug dayon gi-centrifuge sa 12,000 RCF sulod sa 1 ka minuto. Ang na-elute nga DNA gitipigan sa -80°C.
Ang konsentrasyon sa DNA gikwenta gamit ang Qubit™ 4.0 Fluorometer. Ang DNA giandam gamit ang Qubit™ 1X dsDNA High Sensitivity Kit (Cat. No. Q33231) sumala sa mga instruksyon sa tiggama. Ang distribusyon sa gitas-on sa tipik sa DNA gisukod gamit ang Aglient™ 4150 o 4200 TapeStation. Ang DNA giandam gamit ang Agilent™ Genomic DNA Reagents (Cat. No. 5067-5366) ug Genomic DNA ScreenTape (Cat. No. 5067-5365). Ang pag-andam sa library gihimo gamit ang Oxford Nanopore Technologies™ (ONT) Rapid PCR Barcoding Kit (SQK-RPB004) sumala sa mga instruksyon sa tiggama. Ang DNA gi-sequence gamit ang ONT GridION™ Mk1 sequencer nga adunay Min106D flow cell (R 9.4.1). Ang mga setting sa sequencing mao ang: taas nga katukma sa base calling, minimum q value nga 9, barcode setup, ug barcode trim. Ang mga sample gi-sequence sulod sa 72 ka oras, pagkahuman niini ang base call data gisumite alang sa dugang nga pagproseso ug pag-analisar.
Ang pagproseso sa bioinformatics gihimo gamit ang mga pamaagi nga gihulagway kaniadto (Greenman et al., 2024). Ang mga FASTQ file nga nakuha gikan sa sequencing gibahin ngadto sa mga direktoryo alang sa matag sample. Sa wala pa ang pag-analisa sa bioinformatics, ang datos giproseso gamit ang mosunod nga pipeline: una, ang mga FASTQ file sa mga sample gihiusa ngadto sa usa ka FASTQ file. Dayon, ang mga read nga mas mubo sa 1000 bp gisala gamit ang Filtlong v. 0.2.1, diin ang bugtong parameter nga giusab mao ang –min_length 1000 (Wick, 2024). Sa wala pa ang dugang nga pagsala, ang kalidad sa pagbasa gikontrol gamit ang NanoPlot v. 1.41.3 gamit ang mosunod nga mga parameter: –fastq –plots dot –N50 -o
Para sa taxonomic classification, ang mga reads ug assembled contigs giklasipikar gamit ang Kraken2 v. 2.1.2 (Wood et al., 2019). Paghimo og mga report ug pag-output og mga file para sa mga reads ug assemblies, matag usa. Gamita ang opsyon nga –use-names aron analisahon ang mga reads ug assemblies. Ang mga opsyon nga –gzip-compressed ug –paired gitino para sa mga read segments. Ang relatibong kadagaya sa taxa sa mga metagenomes gibanabana gamit ang Bracken v. 2.8 (Lu et al., 2017). Una namong gibuhat ang usa ka kmer database nga adunay 1000 ka bases gamit ang bracken-build nga adunay mosunod nga mga parameter: -d
Ang gene annotation ug relative abundance estimation gihimo gamit ang giusab nga bersyon sa protocol nga gihulagway ni Maranga et al. (Maranga et al., 2023). Una, ang mga contig nga mas mubo sa 500 bp gikuha gikan sa tanang assemblies gamit ang SeqKit v. 2.5.1 (Shen et al., 2016). Ang napili nga mga assemblies gihiusa dayon ngadto sa usa ka pan-metagenome. Ang mga open reading frame (ORF) giila gamit ang Prodigal v. 1.0.1 (usa ka parallel nga bersyon sa Prodigal v. 2.6.3) nga adunay mosunod nga mga parameter: -d
Ang mga gene unang gigrupo sumala sa Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) ortholog (KO) identifiers nga gi-assign sa eggNOG aron itandi ang kadaghanon sa gene pathway. Ang mga gene nga walay knockouts o mga gene nga adunay daghang knockouts gikuha sa dili pa ang pag-analisa. Ang aberids nga kadaghanon sa matag KO kada sample gikalkulo dayon ug gihimo ang statistical analysis. Ang mga gene sa metabolismo sa PPA gihubit nga bisan unsang gene nga gi-assign og row nga ko00640 sa kolum sa KEGG_Pathway, nga nagpakita sa usa ka papel sa propionate metabolism sumala sa KEGG. Ang mga gene nga giila nga nalangkit sa produksiyon sa PPA gilista sa Supplementary Table 1 (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017). Gihimo ang mga permutation test aron mailhan ang metabolismo ug produksiyon sa PPA nga mas daghan sa matag tipo sa sample. Usa ka libo nga permutation ang gihimo alang sa matag gene nga gi-analisa. Usa ka p-value nga 0.05 ang gigamit isip cutoff aron mahibal-an ang statistical significance. Ang mga functional annotation gi-assign sa indibidwal nga mga gene sulod sa usa ka cluster base sa mga annotation sa representante nga mga gene sulod sa cluster. Ang mga taxa nga nalangkit sa metabolismo sa PPA ug/o produksiyon sa PPA mahimong mailhan pinaagi sa pagpares sa mga contig ID sa mga output file sa Kraken2 nga adunay parehas nga mga contig ID nga gipadayon atol sa functional annotation gamit ang eggNOG. Ang pagsulay sa significance gihimo gamit ang Mann-Whitney U test nga gihulagway kaniadto. Ang pagtul-id alang sa daghang pagsulay gihimo gamit ang pamaagi sa Benjamini-Hochberg. Ang p-value nga ≤ 0.05 gigamit isip cutoff aron mahibal-an ang statistical significance.
Ang diversity sa gut microbiome sa mga ilaga gisusi gamit ang Simpson diversity index. Walay nakitang dakong kalainan tali sa control ug PPA samples sa termino sa genus ug species diversity (p-value para sa genus: 0.18, p-value para sa species: 0.16) (Figure 1). Ang microbial composition gitandi dayon gamit ang principal component analysis (PCA). Ang Figure 2 nagpakita sa clustering sa mga sample pinaagi sa ilang phyla, nga nagpakita nga adunay mga kalainan sa species composition sa mga microbiome tali sa PPA ug control samples. Kini nga clustering dili kaayo klaro sa lebel sa genus, nga nagsugyot nga ang PPA makaapekto sa pipila ka bacteria (Supplementary Fig. 1).
Hulagway 1. Alpha diversity sa genera ug komposisyon sa espisye sa mouse gut microbiome. Mga box plot nga nagpakita sa Simpson diversity indices sa genera (A) ug espisye (B) sa PPA ug mga control sample. Ang kamahinungdanon gitino gamit ang Mann-Whitney U test, ug ang multiple correction gihimo gamit ang Benjamini-Hochberg procedure. ns, ang p-value dili significant (p>0.05).
Hulagway 2. Mga resulta sa pag-analisar sa pangunang sangkap sa komposisyon sa microbiome sa tinai sa ilaga sa lebel sa espisye. Ang laraw sa pag-analisar sa pangunang sangkap nagpakita sa pag-apod-apod sa mga sample sa ilang unang duha ka pangunang sangkap. Ang mga kolor nagpakita sa tipo sa sample: Ang mga ilaga nga naladlad sa PPA kay purpura ug ang mga ilaga nga kontrol kay dilaw. Ang mga pangunang sangkap 1 ug 2 gi-plot sa x-axis ug y-axis, matag usa, ug gipahayag isip ilang gipasabot nga variance ratio.
Gamit ang datos sa RLE transformed count, usa ka dakong pagkunhod sa median nga Bacteroidetes/Bacilli ratio ang naobserbahan sa control ug PPA nga mga ilaga (control: 9.66, PPA: 3.02; p-value = 0.0011). Kini nga kalainan tungod sa mas taas nga kadaghanon sa Bacteroidetes sa PPA nga mga ilaga kon itandi sa mga kontrol, bisan tuod ang kalainan dili significant (control mean CLR: 5.51, PPA mean CLR: 6.62; p-value = 0.054), samtang ang kadaghanon sa Bacteroidetes parehas (control mean CLR: 7.76, PPA mean CLR: 7.60; p-value = 0.18).
Ang pagtuki sa kadaghan sa mga taxonomic members sa gut microbiome nagbutyag nga 1 ka phylum ug 77 ka species ang managlahi pag-ayo tali sa PPA ug control samples (Supplementary Table 2). Ang kadaghan sa 59 ka species sa PPA samples mas taas kay sa control samples, samtang ang kadaghan sa 16 lang ka species sa control samples mas taas kay sa PPA samples (Figure 3).
Hulagway 3. Nagkalainlaing kadagaya sa taxa sa gut microbiome sa PPA ug control nga mga ilaga. Ang mga bulkan nga plot nagpakita sa mga kalainan sa kadagaya sa genera (A) o espisye (B) tali sa mga sample sa PPA ug control. Ang mga abohon nga tuldok nagpakita nga walay dakong kalainan sa kadagaya sa taxa. Ang mga kolor nga tuldok nagpakita sa dakong kalainan sa kadagaya (p-value ≤ 0.05). Ang top 20 nga taxa nga adunay pinakadako nga kalainan sa kadagaya tali sa mga tipo sa sample gipakita sa pula ug luspad nga asul (mga sample sa control ug PPA), matag usa. Ang mga dilaw ug purpura nga tuldok labing menos 2.7 ka pilo nga mas daghan sa mga sample sa control o PPA kaysa sa mga kontrol. Ang mga itom nga tuldok nagrepresentar sa mga taxa nga adunay dakong kalainan sa kadagaya, nga adunay mean nga kalainan sa CLR tali sa -1 ug 1. Ang mga P value gikalkulo gamit ang Mann-Whitney U test ug gikorektahan alang sa daghang pagsulay gamit ang pamaagi sa Benjamini-Hochberg. Ang mga bold mean nga kalainan sa CLR nagpakita sa dakong kalainan sa kadagaya.
Human sa pag-analisar sa komposisyon sa mikrobyo sa tinai, naghimo kami og functional annotation sa microbiome. Human sa pagsala sa mga gene nga ubos og kalidad, usa ka total nga 378,355 ka talagsaon nga mga gene ang nailhan sa tanang sample. Ang nabag-o nga kadagaya niining mga gene gigamit alang sa principal component analysis (PCA), ug ang mga resulta nagpakita sa taas nga lebel sa clustering sa mga tipo sa sample base sa ilang mga functional profile (Figure 4).
Hulagway 4. Mga resulta sa PCA gamit ang functional profile sa mouse gut microbiome. Ang PCA plot nagpakita sa distribusyon sa mga sample sa ilang unang duha ka pangunang sangkap. Ang mga kolor nagpakita sa tipo sa sample: Ang mga ilaga nga naladlad sa PPA kay purpura ug ang mga control nga ilaga kay dilaw. Ang mga pangunang sangkap 1 ug 2 gi-plot sa x-axis ug y-axis, matag usa, ug gipahayag isip ilang gipasabot nga variance ratio.
Sunod namong gisusi ang kadaghanon sa KEGG knockouts sa lain-laing klase sa sample. Usa ka total nga 3648 ka talagsaon nga knockouts ang nailhan, diin 196 ang mas daghan sa control samples ug 106 ang mas daghan sa PPA samples (Figure 5). Usa ka total nga 145 ka genes ang nakita sa control samples ug 61 ka genes sa PPA samples, nga adunay lain-laing kadaghanon. Ang mga agianan nga may kalabutan sa lipid ug aminosugar metabolism mas daghan sa PPA samples (Supplementary Table 3). Ang mga agianan nga may kalabutan sa nitrogen metabolism ug sulfur relay systems mas daghan sa control samples (Supplementary Table 3). Ang kadaghanon sa mga genes nga may kalabutan sa aminosugar/nucleotide metabolism (ko:K21279) ug inositol phosphate metabolism (ko:K07291) mas taas sa PPA samples (Figure 5). Ang mga control samples adunay mas daghang genes nga may kalabutan sa benzoate metabolism (ko:K22270), nitrogen metabolism (ko:K00368), ug glycolysis/gluconeogenesis (ko:K00131) (Figure 5).
Hulagway 5. Nagkalainlaing kadaghanon sa KOs sa gut microbiome sa PPA ug control nga mga ilaga. Ang volcano plot nagpakita sa mga kalainan sa kadaghanon sa functional groups (KOs). Ang mga gray dots nagpakita sa mga KOs kansang kadaghanon wala kaayo magkalahi tali sa mga tipo sa sample (p-value > 0.05). Ang mga kolor nga tuldok nagpakita sa mga hinungdanong kalainan sa kadaghanon (p-value ≤ 0.05). Ang 20 ka KOs nga adunay pinakadakong kalainan sa kadaghanon tali sa mga tipo sa sample gipakita sa pula ug luspad nga asul, nga katumbas sa mga sample sa control ug PPA, matag usa. Ang mga dilaw ug purpura nga tuldok nagpakita sa mga KO nga labing menos 2.7 ka pilo nga mas daghan sa mga sample sa control ug PPA, matag usa. Ang mga itom nga tuldok nagpakita sa mga KO nga adunay hinungdanong kalainan sa kadaghanon, nga adunay mean CLR nga kalainan tali sa -1 ug 1. Ang mga P value gikalkulo gamit ang Mann-Whitney U test ug gi-adjust para sa daghang pagtandi gamit ang Benjamini-Hochberg nga pamaagi. Ang NaN nagpakita nga ang KO wala nahisakop sa usa ka pathway sa KEGG. Ang mga bold mean CLR difference values nagpakita sa mga hinungdanong kalainan sa kadaghanon. Alang sa detalyadong impormasyon bahin sa mga agianan diin nahisakop ang nalista nga mga KO, tan-awa ang Supplementary Table 3.
Taliwala sa mga gi-annotate nga gene, 1601 ka gene ang adunay managlahi nga kadaghanon tali sa mga tipo sa sample (p ≤ 0.05), diin ang matag gene labing menos 2.7 ka pilo nga mas daghan. Niini nga mga gene, 4 ka gene ang mas daghan sa mga control sample ug 1597 ka gene ang mas daghan sa mga sample sa PPA. Tungod kay ang PPA adunay mga antimicrobial nga kabtangan, among gisusi ang kadaghanon sa metabolismo ug mga gene sa produksiyon sa PPA tali sa mga tipo sa sample. Taliwala sa 1332 ka gene nga may kalabutan sa metabolismo sa PPA, 27 ka gene ang mas daghan sa mga control sample ug 12 ka gene ang mas daghan sa mga sample sa PPA. Taliwala sa 223 ka gene nga may kalabutan sa produksiyon sa PPA, 1 ka gene ang mas daghan sa mga sample sa PPA. Ang Figure 6A dugang nga nagpakita sa mas taas nga kadaghanon sa mga gene nga nalambigit sa metabolismo sa PPA, nga adunay mas taas nga kadaghanon sa mga control sample ug dagkong mga gidak-on sa epekto, samtang ang Figure 6B nagpasiugda sa indibidwal nga mga gene nga adunay mas taas nga kadaghanon nga naobserbahan sa mga sample sa PPA.
Hulagway 6. Nagkalainlaing kadagaya sa mga gene nga may kalabutan sa PPA sa microbiome sa tinai sa ilaga. Ang mga laraw sa bulkan nagpakita sa mga kalainan sa kadagaya sa mga gene nga nalangkit sa metabolismo sa PPA (A) ug produksiyon sa PPA (B). Ang mga abohon nga tuldok nagpakita sa mga gene kansang kadagaya wala kaayo magkalainlain tali sa mga tipo sa sample (p-value > 0.05). Ang mga kolor nga tuldok nagpakita sa mga hinungdanon nga kalainan sa kadagaya (p-value ≤ 0.05). Ang 20 ka gene nga adunay pinakadako nga kalainan sa kadagaya gipakita sa pula ug luspad nga asul (mga sample sa kontrol ug PPA), matag usa. Ang kadagaya sa dilaw ug purpura nga mga tuldok labing menos 2.7 ka pilo nga mas dako sa mga sample sa kontrol ug PPA kaysa sa mga sample sa kontrol. Ang mga itom nga tuldok nagrepresentar sa mga gene nga adunay labi ka lahi nga kadagaya, nga adunay mean nga kalainan sa CLR tali sa -1 ug 1. Ang mga kantidad sa P gikalkulo gamit ang Mann-Whitney U test ug gikorekta alang sa daghang mga pagtandi gamit ang pamaagi sa Benjamini-Hochberg. Ang mga gene katumbas sa representante nga mga gene sa dili redundant nga katalogo sa gene. Ang mga ngalan sa gene gilangkoban sa simbolo sa KEGG nga nagpaila sa usa ka gene sa KO. Ang bold nga mean nga kalainan sa CLR nagpakita sa labi ka lahi nga kadagaya. Ang gitling (-) nagpakita nga walay simbolo para sa gene sa KEGG database.
Ang mga taxa nga adunay mga gene nga may kalabutan sa metabolismo ug/o produksiyon sa PPA giila pinaagi sa pagpares sa taxonomic identity sa mga contig sa contig ID sa gene. Sa lebel sa genus, 130 ka genera ang nakit-an nga adunay mga gene nga may kalabutan sa metabolismo sa PPA ug 61 ka genera ang nakit-an nga adunay mga gene nga may kalabutan sa produksiyon sa PPA (Supplementary Table 4). Bisan pa, walay genera nga nagpakita og mahinungdanong kalainan sa kadaghanon (p > 0.05).
Sa lebel sa mga espisye, 144 ka espisye sa bakterya ang nakit-an nga adunay mga gene nga nalangkit sa metabolismo sa PPA ug 68 ka espisye sa bakterya ang nakit-an nga adunay mga gene nga nalangkit sa produksiyon sa PPA (Supplementary Table 5). Taliwala sa mga PPA metabolizer, walo ka bakterya ang nagpakita og dakong pagtaas sa kadaghanon tali sa mga tipo sa sample, ug tanan nagpakita og dakong mga pagbag-o sa epekto (Supplementary Table 6). Ang tanan nga nailhan nga mga PPA metabolizer nga adunay dakong kalainan sa kadaghanon mas daghan sa mga sample sa PPA. Ang klasipikasyon sa lebel sa espisye nagpadayag sa mga representante sa genera nga wala’y dakong kalainan tali sa mga tipo sa sample, lakip ang daghang mga espisye sa Bacteroides ug Ruminococcus, ingon man ang Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus, ug Alcaligenes polymorpha. Taliwala sa mga bakterya nga nagpatunghag PPA, upat ka bakterya ang nagpakita og dakong kalainan sa kadaghanon tali sa mga tipo sa sample. Ang mga espisye nga adunay dakong kalainan sa kadaghanon naglakip sa Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis, ug Ruminococcus bovis.
Niini nga pagtuon, among gisusi ang mga epekto sa pagkaladlad sa PPA sa gut microbiota sa mga ilaga. Ang PPA mahimong makapahinabog lain-laing mga tubag sa bakterya tungod kay kini gihimo sa pipila ka mga espisye, gigamit isip tinubdan sa pagkaon sa ubang mga espisye, o adunay mga epekto nga antimicrobial. Busa, ang pagdugang niini sa palibot sa tinai pinaagi sa suplemento sa pagkaon mahimong adunay lain-laing mga epekto depende sa pagkamatugtanon, pagkasensitibo, ug ang abilidad sa paggamit niini isip tinubdan sa sustansya. Ang sensitibo nga mga espisye sa bakterya mahimong tangtangon ug pulihan sa mga mas resistensyado sa PPA o makahimo sa paggamit niini isip tinubdan sa pagkaon, nga mosangpot sa mga pagbag-o sa komposisyon sa gut microbiota. Ang among mga resulta nagpadayag sa mga hinungdanon nga kalainan sa komposisyon sa mikrobyo apan walay epekto sa kinatibuk-ang pagkalainlain sa mikrobyo. Ang pinakadako nga mga epekto naobserbahan sa lebel sa espisye, nga adunay kapin sa 70 ka taxa nga lahi kaayo sa kadaghanon tali sa mga sample sa PPA ug kontrol (Supplementary Table 2). Ang dugang nga pagtimbang-timbang sa komposisyon sa mga sample nga naladlad sa PPA nagpadayag sa mas dako nga heterogeneity sa mga espisye sa mikrobyo kon itandi sa mga wala naladlad nga mga sample, nga nagsugyot nga ang PPA mahimong makapauswag sa mga kinaiya sa pagtubo sa bakterya ug limitahan ang mga populasyon sa bakterya nga mabuhi sa mga palibot nga daghan sa PPA. Busa, ang PPA mahimong mapilion nga mag-aghat sa mga pagbag-o imbes nga hinungdan sa kaylap nga pagkaguba sa pagkalainlain sa gut microbiota.
Ang mga preserbatibo sa pagkaon sama sa PPA kaniadto napamatud-an nga makausab sa kadaghanon sa mga sangkap sa gut microbiome nga wala makaapekto sa kinatibuk-ang pagkalainlain (Nagpal et al., 2021). Dinhi, among naobserbahan ang labing talagsaong mga kalainan tali sa mga espisye sa Bacteroidetes sulod sa phylum nga Bacteroidetes (kaniadto nailhan nga Bacteroidetes), nga labi nga gipadato sa mga ilaga nga naladlad sa PPA. Ang pagtaas sa kadaghanon sa mga espisye sa Bacteroides nalangkit sa pagtaas sa pagkadaot sa mucus, nga mahimong makadugang sa risgo sa impeksyon ug makapalambo sa panghubag (Cornick et al., 2015; Desai et al., 2016; Penzol et al., 2019). Usa ka pagtuon ang nakit-an nga ang mga bag-ong natawo nga lalaki nga ilaga nga gitambalan sa Bacteroides fragilis nagpakita og mga pamatasan sa sosyal nga susama sa autism spectrum disorder (ASD) (Carmel et al., 2023), ug ang ubang mga pagtuon nagpakita nga ang mga espisye sa Bacteroides makausab sa kalihokan sa resistensya ug mosangpot sa autoimmune inflammatory cardiomyopathy (Gil-Cruz et al., 2019). Ang mga espisye nga sakop sa genera nga Ruminococcus, Prevotella, ug Parabacteroides misaka usab pag-ayo sa mga ilaga nga naladlad sa PPA (Coretti et al., 2018). Ang pipila ka mga espisye sa Ruminococcus nalangkit sa mga sakit sama sa Crohn's disease pinaagi sa paghimo og mga proinflammatory cytokine (Henke et al., 2019), samtang ang mga espisye sa Prevotella sama sa Prevotella humani nalangkit sa mga sakit nga metaboliko sama sa hypertension ug insulin sensitivity (Pedersen et al., 2016; Li et al., 2017). Sa katapusan, among nakita nga ang ratio sa Bacteroidetes (kaniadto nailhan nga Firmicutes) ngadto sa Bacteroidetes mas ubos sa mga ilaga nga naladlad sa PPA kaysa sa mga control nga ilaga tungod sa mas taas nga kinatibuk-ang kadagaya sa mga espisye sa Bacteroidetes. Kini nga ratio kaniadto gipakita nga usa ka importante nga timailhan sa homeostasis sa tinai, ug ang mga kagubot niini nga ratio nalangkit sa lainlaing mga kahimtang sa sakit (Turpin et al., 2016; Takezawa et al., 2021; An et al., 2023), lakip ang mga sakit sa panghubag sa tinai (Stojanov et al., 2020). Sa kinatibuk-an, ang mga espisye sa phylum nga Bacteroidetes daw labing naapektuhan sa taas nga dietary PPA. Mahimo kini tungod sa mas taas nga tolerance sa PPA o ang abilidad sa paggamit sa PPA isip tinubdan sa enerhiya, nga gipakita nga tinuod alang sa labing menos usa ka espisye, ang Hoylesella enocea (Hitch et al., 2022). Sa laing paagi, ang pagkaladlad sa PPA sa inahan mahimong makapauswag sa paglambo sa fetus pinaagi sa paghimo sa tinai sa mga anak sa ilaga nga mas daling maapektuhan sa kolonisasyon sa Bacteroidetes; bisan pa, ang among disenyo sa pagtuon wala magtugot sa ingon nga pagtimbang-timbang.
Ang pagtimbang-timbang sa metagenomic content nagpadayag ug dakong kalainan sa kadaghan sa mga gene nga nalangkit sa metabolismo ug produksiyon sa PPA, diin ang mga ilaga nga naladlad sa PPA nagpakita ug mas daghang gene nga responsable sa produksiyon sa PPA, samtang ang mga ilaga nga wala naladlad sa PPA nagpakita ug mas daghang gene nga responsable sa metabolismo sa PAA (Figure 6). Kini nga mga resulta nagsugyot nga ang epekto sa PPA sa komposisyon sa microbial mahimong dili lamang tungod sa paggamit niini, kung dili, ang kadaghan sa mga gene nga nalangkit sa metabolismo sa PPA kinahanglan unta nga nagpakita ug mas daghang gidaghanon sa gut microbiome sa mga ilaga nga naladlad sa PPA. Usa ka katin-awan mao nga ang PPA nagpataliwala sa kadaghan sa bakterya labi na pinaagi sa mga antimicrobial nga epekto niini kaysa pinaagi sa paggamit niini sa bakterya isip usa ka sustansya. Ang nangaging mga pagtuon nagpakita nga ang PPA nagpugong sa pagtubo sa Salmonella Typhimurium sa usa ka paagi nga nagdepende sa dosis (Jacobson et al., 2018). Ang pagkaladlad sa mas taas nga konsentrasyon sa PPA mahimong mopili alang sa bakterya nga resistensya sa mga antimicrobial nga kabtangan niini ug mahimong dili kinahanglan nga maka-metabolize o makahimo niini. Pananglitan, daghang mga espisye sa Parabacteroides ang nagpakita ug mas taas nga gidaghanon sa mga sample sa PPA, apan walay mga gene nga may kalabotan sa metabolismo o produksiyon sa PPA ang nakit-an (Supplementary Tables 2, 4, ug 5). Dugang pa, ang produksiyon sa PPA isip usa ka byproduct sa fermentation kay kaylap nga giapod-apod sa lain-laing mga bakterya (Gonzalez-Garcia et al., 2017). Ang mas taas nga bacterial diversity mahimong hinungdan sa mas taas nga kadagaya sa mga gene nga may kalabutan sa metabolismo sa PPA sa mga control sample (Averina et al., 2020). Dugang pa, 27 lang (2.14%) sa 1332 ka gene ang gitagna nga mga gene nga eksklusibo nga nalangkit sa metabolismo sa PPA. Daghang mga gene nga nalangkit sa metabolismo sa PPA ang nalambigit usab sa ubang mga metabolic pathway. Kini dugang nga nagpakita nga ang kadagaya sa mga gene nga nalambigit sa metabolismo sa PPA mas taas sa mga control sample; kini nga mga gene mahimong molihok sa mga pathway nga wala moresulta sa paggamit o pagporma sa PPA isip usa ka byproduct. Niini nga kaso, usa lang ka gene nga nalangkit sa pagmugna sa PPA ang nagpakita og dakong kalainan sa kadagaya tali sa mga tipo sa sample. Sukwahi sa mga gene nga nalangkit sa metabolismo sa PPA, ang mga marker gene para sa produksiyon sa PPA gipili tungod kay kini direktang nalambigit sa bacterial pathway para sa produksiyon sa PPA. Sa mga ilaga nga naladlad sa PPA, ang tanan nga mga espisye nakit-an nga adunay dakong pagtaas sa kadagaya ug kapasidad sa paghimo sa PPA. Gisuportahan niini ang panagna nga ang mga PPA mopili sa mga prodyuser sa PPA ug busa nagtagna nga ang kapasidad sa produksiyon sa PPA motaas. Apan, ang kadagaya sa gene dili kinahanglan nga may kalabutan sa ekspresyon sa gene; busa, bisan kung ang kadagaya sa mga gene nga nalangkit sa metabolismo sa PPA mas taas sa mga control sample, ang rate sa ekspresyon mahimong lahi (Shi et al., 2014). Aron makumpirma ang relasyon tali sa pagkaylap sa mga gene nga nagpatunghag PPA ug produksiyon sa PPA, gikinahanglan ang mga pagtuon sa ekspresyon sa mga gene nga nalambigit sa produksiyon sa PPA.
Ang functional annotation sa PPA ug control metagenomes nagbutyag ug pipila ka kalainan. Ang PCA analysis sa gene content nagbutyag ug discrete clusters tali sa PPA ug control samples (Figure 5). Ang within-sample clustering nagbutyag nga ang control gene content mas lainlain, samtang ang PPA samples nag-cluster. Ang clustering pinaagi sa gene content ikatandi sa clustering pinaagi sa species composition. Busa, ang mga kalainan sa pathway abundance nahiuyon sa mga pagbag-o sa abundance sa specific species ug strains sulod niini. Sa PPA samples, duha ka pathways nga adunay mas taas nga abundance ang may kalabutan sa aminosugar/nucleotide sugar metabolism (ko:K21279) ug multiple lipid metabolism pathways (ko:K00647, ko:K03801; Supplementary Table 3). Ang mga genes nga may kalabutan sa ko:K21279 nailhan nga may kalabutan sa genus nga Bacteroides, usa sa genera nga adunay mas taas nga gidaghanon sa species sa PPA samples. Kini nga enzyme makalikay sa immune response pinaagi sa pagpahayag sa capsular polysaccharides (Wang et al., 2008). Kini mahimong hinungdan sa pagtaas sa Bacteroidetes nga naobserbahan sa mga ilaga nga naladlad sa PPA. Kini mokomplemento sa dugang nga fatty acid synthesis nga naobserbahan sa PPA microbiome. Gigamit sa bacteria ang FASIIko:K00647 (fabB) pathway aron makahimo og fatty acids, nga mahimong makaimpluwensya sa host metabolic pathways (Yao ug Rock, 2015; Johnson et al., 2020), ug ang mga pagbag-o sa lipid metabolism mahimong adunay papel sa neurodevelopment (Yu et al., 2020). Laing pathway nga nagpakita sa dugang nga kadagaya sa mga sample sa PPA mao ang steroid hormone biosynthesis (ko:K12343). Nagkadaghan ang ebidensya nga adunay inverse nga relasyon tali sa abilidad sa gut microbiota sa pag-impluwensya sa lebel sa hormone ug sa pag-impluwensya sa mga hormone, diin ang taas nga lebel sa steroid mahimong adunay mga sangputanan sa panglawas (Tetel et al., 2018).
Kini nga pagtuon dili walay mga limitasyon ug konsiderasyon. Usa ka importante nga kalainan mao nga wala kami naghimo og mga pagtimbang-timbang sa pisyolohikal sa mga hayop. Busa, dili posible nga direkta nga makahinapos kung ang mga pagbag-o sa microbiome nalangkit sa bisan unsang sakit. Laing konsiderasyon mao nga ang mga ilaga niini nga pagtuon gipakaon sa parehas nga pagkaon sa ilang mga inahan. Ang umaabot nga mga pagtuon mahimong magtino kung ang pagbalhin gikan sa usa ka pagkaon nga daghan sa PPA ngadto sa usa ka pagkaon nga walay PPA makapauswag sa mga epekto niini sa microbiome. Usa ka limitasyon sa among pagtuon, sama sa daghan pa, mao ang limitado nga gidak-on sa sample. Bisan kung mahimo ang balido nga mga konklusyon, ang mas dako nga gidak-on sa sample maghatag labi ka dako nga gahum sa istatistika kung gisusi ang mga resulta. Nag-amping usab kami sa paghimo og mga konklusyon bahin sa usa ka asosasyon tali sa mga pagbag-o sa gut microbiome ug bisan unsang sakit (Yap et al., 2021). Ang mga hinungdan nga naglibog lakip ang edad, gender, ug pagkaon mahimong makaimpluwensya pag-ayo sa komposisyon sa mga mikroorganismo. Kini nga mga hinungdan mahimong magpatin-aw sa mga pagkadili-konsistente nga naobserbahan sa literatura bahin sa asosasyon sa gut microbiome sa mga komplikado nga sakit (Johnson et al., 2019; Lagod ug Naser, 2023). Pananglitan, ang mga miyembro sa genus nga Bacteroidetes gipakita nga misaka o mikunhod sa mga hayop ug tawo nga adunay ASD (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). Sa susama, ang mga pagtuon sa komposisyon sa tinai sa mga pasyente nga adunay mga sakit sa panghubag sa tinai nakakaplag sa pagtaas ug pagkunhod sa parehas nga taxa (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). Aron limitahan ang epekto sa bias sa gender, gisulayan namon nga masiguro ang patas nga representasyon sa mga sekso aron ang mga kalainan lagmit nga gimaneho sa pagkaon. Usa ka hagit sa functional annotation mao ang pagtangtang sa mga redundant gene sequence. Ang among pamaagi sa gene clustering nanginahanglan 95% nga sequence identity ug 85% nga pagkaparehas sa gitas-on, ingon man 90% nga alignment coverage aron mawagtang ang sayop nga clustering. Bisan pa, sa pipila ka mga kaso, nakita namon ang mga COG nga adunay parehas nga mga annotation (pananglitan, MUT) (Fig. 6). Kinahanglan ang dugang nga mga pagtuon aron mahibal-an kung kini nga mga ortholog lahi ba, nga nalangkit sa piho nga genera, o kung kini ba usa ka limitasyon sa pamaagi sa pag-clustering sa gene. Laing limitasyon sa functional annotation mao ang potensyal nga sayop nga klasipikasyon; ang bacterial gene nga mmdA usa ka nailhan nga enzyme nga nalambigit sa propionate synthesis, apan ang KEGG wala mag-associate niini sa propionate metabolic pathway. Sa kasukwahi, ang scpB ug mmcD orthologs adunay kalabutan. Ang daghang gidaghanon sa mga gene nga walay gitudlo nga knockout mahimong moresulta sa kawalay katakus sa pag-ila sa mga gene nga may kalabutan sa PPA kung gisusi ang kadagaya sa gene. Ang umaabot nga mga pagtuon makabenepisyo gikan sa metatranscriptome analysis, nga makahatag og mas lawom nga pagsabot sa mga functional nga kinaiya sa gut microbiota ug magkonektar sa gene expression sa potensyal nga mga epekto sa ubos nga bahin. Alang sa mga pagtuon nga naglambigit sa piho nga mga sakit sa neurodevelopmental o mga sakit sa panghubag sa tinai, gikinahanglan ang mga pagtimbang-timbang sa pisyolohikal ug pamatasan sa mga hayop aron ikonektar ang mga pagbag-o sa komposisyon sa microbiome niini nga mga sakit. Ang dugang nga mga pagtuon nga nagbalhin sa gut microbiome ngadto sa mga ilaga nga walay germ mapuslanon usab aron mahibal-an kung ang microbiome usa ka hinungdan o kinaiya sa sakit.
Sa laktod nga pagkasulti, among gipakita nga ang dietary PPA nagsilbing hinungdan sa pag-usab sa komposisyon sa gut microbiota. Ang PPA usa ka preserbatibo nga giaprobahan sa FDA nga kaylap nga makita sa lainlaing mga pagkaon nga, kung dugay nga maladlad, mahimong mosangpot sa pagkabalda sa normal nga gut flora. Nakakita kami og mga pagbag-o sa kadaghan sa daghang bakterya, nga nagsugyot nga ang PPA makaimpluwensya sa komposisyon sa gut microbiota. Ang mga pagbag-o sa microbiota mahimong mosangpot sa mga pagbag-o sa lebel sa pipila ka metabolic pathways, nga mahimong mosangpot sa mga pagbag-o sa pisyolohikal nga may kalabotan sa kahimsog sa host. Gikinahanglan ang dugang nga mga pagtuon aron mahibal-an kung ang mga epekto sa dietary PPA sa komposisyon sa microbial mahimong mosangpot sa dysbiosis o uban pang mga sakit. Kini nga pagtuon nagbutang sa pundasyon alang sa umaabot nga mga pagtuon kung giunsa ang mga epekto sa PPA sa komposisyon sa tinai mahimong makaapekto sa kahimsog sa tawo.
Ang mga dataset nga gipresentar niini nga pagtuon anaa sa mga online repository. Ang ngalan sa repository ug accession number mao ang: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Kini nga pagtuon sa hayop giaprobahan sa University of Central Florida Institutional Animal Care and Use Committee (UCF-IACUC) (Animal Use Permit Number: PROTO202000002). Kini nga pagtuon nagsunod sa lokal nga mga balaod, regulasyon, ug mga kinahanglanon sa institusyon.
NG: Konseptwalisasyon, Pag-organisar sa Datos, Pormal nga Pag-analisar, Imbestigasyon, Metodolohiya, Software, Biswalisasyon, Pagsulat (orihinal nga draft), Pagsulat (repaso ug pag-edit). LA: Konseptwalisasyon, Pag-organisar sa Datos, Metodolohiya, Mga Kapanguhaan, Pagsulat (repaso ug pag-edit). SH: Pormal nga pag-analisar, Software, Pagsulat (repaso ug pag-edit). SA: Imbestigasyon, Pagsulat (repaso ug pag-edit). Punong Maghuhukom: Imbestigasyon, Pagsulat (repaso ug pag-edit). SN: Konseptwalisasyon, Administrasyon sa Proyekto, Mga Kapanguhaan, Superbisyon, Pagsulat (repaso ug pag-edit). TA: Konseptwalisasyon, Administrasyon sa Proyekto, Superbisyon, Pagsulat (repaso ug pag-edit).
Ang mga tagsulat mipahayag nga wala silay nadawat nga pinansyal nga suporta alang sa panukiduki, pagka-tagsulat, ug/o pagmantala niini nga artikulo.
Ang mga tagsulat nagpahayag nga ang panukiduki gihimo nga walay bisan unsang komersyal o pinansyal nga relasyon nga mahimong hubaron nga usa ka potensyal nga panagbangi sa interes. Dili magamit.
Ang tanang opinyon nga gipahayag niining artikuloha iya lamang sa mga tagsulat ug dili kinahanglan nga magpakita sa mga panan-aw sa ilang mga institusyon, mga magmamantala, mga editor, o mga tigsusi. Ang bisan unsang mga produkto nga gisusi niining artikuloha, o bisan unsang mga pag-angkon nga gihimo sa ilang mga tiggama, dili garantiyado o gi-endorso sa magmamantala.
Ang dugang nga materyal para niini nga artikulo makita online: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Abdelli LS, Samsam A, Nasser SA (2019). Ang propionic acid nag-induce sa gliosis ug neuroinflammation pinaagi sa pag-regulate sa PTEN/AKT pathway sa autism spectrum disorders. Scientific reports 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
Aitchison, J. (1982). Pag-analisar sa estadistika sa datos sa komposisyon. 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). Ang ratio sa Firmicutes/Bacteroidetes isip usa ka hinungdan sa risgo sa kanser sa suso. Journal of Clinical Medicine, 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
Anders S., Huber W. (2010). Pag-analisar sa lain-laing ekspresyon sa datos sa ihap sa han-ay. 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). Fecal microbiota ug ang metabolome sa mga batang adunay autism ug pervasive developmental disorder nga wala gitino sa laing paagi. PloS One 8, e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
Averina OV, Kovtun AS, Polyakova SI, Savilova AM, Rebrikov DV, Danilenko VN (2020). Mga kinaiya sa neurometabolic sa bakterya sa intestinal microbiota sa mga bata nga adunay autism spectrum disorders. Journal of Medical Microbiology 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
Baquero F., Nombela K. (2012). Ang microbiome isip organo sa tawo. Clinical Microbiology and Infection 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
Baur T., Dürre P. (2023). Bag-ong mga panabut sa pisyolohiya sa bakterya nga nagpatunghag propionic acid: Anaerotignum propionicum ug Anaerotignum neopropionicum (kanhi Clostridium propionicum ug Clostridium neopropionicum). Mga mikroorganismo 11, 685. doi: 10.3390/microorganisms11030685
Bazer FW, Spencer TE, Wu G, Cudd TA, Meininger SJ (2004). Nutrisyon sa inahan ug paglambo sa fetus. J Nutr. 134, 2169–2172. doi: 10.1093/jn/134.9.2169
Benjamini, Y., ug Hochberg, J. (1995). Pagkontrol sa false-positive rate: Usa ka praktikal ug episyente nga pamaagi sa multiple testing. JR Stat Soc Ser B Methodol. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
Oras sa pag-post: Abr-18-2025