Chaidh a shealltainn gu bheil searbhag propionic (PPA), àidseant antifungal agus stuth-cuideachaidh cumanta ann an daithead, ag adhbhrachadh leasachadh neo-àbhaisteach ann an luchagan còmhla ri mì-ghnìomhachd gastrointestinal, a dh’ fhaodadh a bhith air adhbhrachadh le dysbiosis gut. Chaidh ceangal a mholadh eadar nochdadh do PPA daithead agus dysbiosis microbiota gut, ach cha deach a sgrùdadh gu dìreach. An seo, rinn sinn sgrùdadh air atharrachaidhean co-cheangailte ri PPA ann an co-dhèanamh microbiota gut a dh’ fhaodadh leantainn gu dysbiosis. Chaidh meanbh-bhitheagan gut luchagan air an robh daithead gun làimhseachadh (n = 9) agus daithead beairteach ann am PPA (n = 13) a shreathachadh a’ cleachdadh sreathachadh metagenomic fad-ùine gus measadh a dhèanamh air eadar-dhealachaidhean ann an co-dhèanamh meanbh-bhitheagan agus slighean metabolach bacteriach. Bha PPA daithead co-cheangailte ri àrdachadh ann am pailteas taxa cudromach, a’ gabhail a-steach grunn ghnèithean Bacteroides, Prevotella, agus Ruminococcus, agus tha buill dhiubh air a bhith an sàs roimhe ann an cinneasachadh PPA. Bha barrachd shlighean aig meanbh-bhitheagan luchagan fosgailte do PPA cuideachd co-cheangailte ri metabolism lipid agus biosynthesis hormona steroid. Tha na toraidhean againn a’ nochdadh gum faod PPA microbiota a’ ghut agus na slighean metabolach co-cheangailte ris atharrachadh. Tha na h-atharrachaidhean seo a chaidh fhaicinn a’ cur cuideam air gum faod stuthan-gleidhidh a tha air an seòrsachadh mar shàbhailte airson an ithe buaidh a thoirt air co-dhèanamh microbiota a’ ghut agus, mar sin, air slàinte dhaoine. Nam measg, thèid P, G no S a thaghadh a rèir na h-ìre seòrsachaidh a thathar a’ sgrùdadh. Gus buaidh sheòrsachaidhean dearbhach meallta a lughdachadh, chaidh stairsneach pailteas coimeasach as ìsle de 1e-4 (1/10,000 leughaidhean) a ghabhail os làimh. Mus deach mion-sgrùdadh staitistigeil a dhèanamh, chaidh na pailteasan coimeasach a chaidh aithris le Bracken (fraction_total_reads) atharrachadh a’ cleachdadh an cruth-atharrachaidh co-mheas loga meadhanaichte (CLR) (Aitchison, 1982). Chaidh an dòigh CLR a thaghadh airson cruth-atharrachadh dàta leis gu bheil e neo-atharrachail a thaobh sgèile agus gu leòr airson seataichean dàta neo-thearc (Gloor et al., 2017). Bidh an cruth-atharrachadh CLR a’ cleachdadh an logarithm nàdarra. Chaidh an dàta cunntaidh a chaidh aithris le Bracken a dhèanamh àbhaisteach a’ cleachdadh an abairt loga coimeasach (RLE) (Anders agus Huber, 2010). Chaidh figearan a chruthachadh a’ cleachdadh measgachadh de matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 agus logarithman sreathmhor (Gloor et al., 2017). 0.12.2 agus stantanotations v. 0.5.0 (Hunter, 2007; Waskom, 2021; Charlier et al., 2022). Chaidh co-mheas Bacillus/Bacteroidetes obrachadh a-mach airson gach sampall a’ cleachdadh cunntasan bacteria àbhaisteach. Tha na luachan a chaidh aithris anns na clàran air an cruinneachadh gu 4 àiteachan deicheach. Chaidh clàr-amais iomadachd Simpson obrachadh a-mach a’ cleachdadh an sgriobt alpha_diversity.py a tha air a thoirt seachad sa phacaid KrakenTools v. 1.2 (Lu et al., 2022). Tha aithisg Bracken air a thoirt seachad anns an sgriobt agus tha clàr-amais Simpson “Si” air a thoirt seachad airson a’ pharamadair -an. Chaidh eadar-dhealachaidhean cudromach ann am pailteas a mhìneachadh mar eadar-dhealachaidhean CLR cuibheasach ≥ 1 no ≤ -1. Tha eadar-dhealachadh CLR cuibheasach de ±1 a’ nochdadh àrdachadh 2.7-fhillte ann am pailteas seòrsa sampall. Tha an soidhne (+/-) a’ nochdadh a bheil an tacson nas pailte anns an sampall PPA agus an sampall smachd, fa leth. Chaidh cudromachd a dhearbhadh le bhith a’ cleachdadh deuchainn Mann-Whitney U (Virtanen et al., 2020). Chaidh Statsmodels v. 0.14 (Benjamini agus Hochberg, 1995; Seabold agus Perktold, 2010) a chleachdadh, agus chaidh modh-obrach Benjamini-Hochberg a chur an sàs gus ceartachadh airson iomadh deuchainn. Chaidh luach-p atharraichte ≤ 0.05 a chleachdadh mar an stairsneach airson cudromachd staitistigeil a dhearbhadh.
Thathas gu tric a’ toirt iomradh air a’ mhicrobioma daonna mar “an organ mu dheireadh den bhodhaig” agus tha pàirt riatanach aige ann an slàinte dhaoine (Baquero agus Nombela, 2012). Gu sònraichte, tha buaidh mhòr aig a’ mhicrobioma gut air feadh an t-siostaim agus a dhreuchd ann am mòran ghnìomhan riatanach. Tha bacteria commensal pailt anns a’ ghut, a’ gabhail thairis iomadh àite eag-eòlasach, a’ cleachdadh beathachadh, agus a’ farpais ri pathogens a dh’fhaodadh a bhith ann (Jandhyala et al., 2015). Tha diofar phàirtean bacterial de mhicrobiota a’ ghut comasach air beathachadh riatanach leithid vitamain a thoirt gu buil agus cnàmhadh adhartachadh (Rowland et al., 2018). Chaidh a shealltainn cuideachd gu bheil metabolites bacterial a’ toirt buaidh air leasachadh clò agus a’ neartachadh slighean metabolach agus dìonachd (Heijtz et al., 2011; Yu et al., 2022). Tha co-dhèanamh microbiome gut an duine gu math eadar-mheasgte agus an urra ri factaran ginteil agus àrainneachdail leithid daithead, gnè, cungaidhean-leigheis, agus inbhe slàinte (Kumbhare et al., 2019).
Tha daithead màthaireil na phàirt chudromach de leasachadh fetal is ùr-bhreith agus stòr a dh’ fhaodadh buaidh a thoirt air leasachadh (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). Is e aon cho-thàth den leithid searbhag propionic (PPA), fo-thoradh searbhag geir slabhraidh ghoirid a gheibhear bho choipeadh bacteriach agus stuth-leasachaidh bìdh (den Besten et al., 2013). Tha feartan antibacterial agus antifungal aig PPA agus mar sin tha e air a chleachdadh mar stuth-gleidhidh bìdh agus ann an tagraidhean gnìomhachais gus casg a chuir air fàs molltair agus bacteriach (Wemmenhove et al., 2016). Tha buaidhean eadar-dhealaichte aig PPA ann an diofar fhigheagan. Anns an grùthan, tha buaidhean anti-inflammatory aig PPA le bhith a’ toirt buaidh air abairt cytokine ann am macrophages (Kawasoe et al., 2022). Chaidh a’ bhuaidh riaghlaidh seo fhaicinn cuideachd ann an ceallan dìon eile, a’ leantainn gu lughdachadh sèid (Haase et al., 2021). Ach, chaidh a’ bhuaidh eile fhaicinn san eanchainn. Tha sgrùdaidhean roimhe air sealltainn gu bheil nochdadh PPA ag adhbhrachadh giùlan coltach ri autism ann an luchagan (El-Ansary et al., 2012). Tha sgrùdaidhean eile air sealltainn gum faod PPA gliosis adhbhrachadh agus slighean pro-inflammatory san eanchainn a ghnìomhachadh (Abdelli et al., 2019). Leis gur searbhag lag a th’ ann am PPA, faodaidh e sgaoileadh tron epithelium intestinal a-steach don t-sruth fala agus mar sin a dhol tarsainn air cnapan-starra cuibhrichte a’ gabhail a-steach cnap-starra fala-eanchainn a bharrachd air a’ phlacenta (Stinson et al., 2019), a’ soilleireachadh cho cudromach sa tha PPA mar metabolite riaghlaidh air a thoirt gu buil le bacteria. Ged a tha dreuchd a dh’ fhaodadh a bhith aig PPA mar fhactar cunnairt airson autism fo sgrùdadh an-dràsta, is dòcha gum bi a bhuaidh air daoine le autism a’ dol nas fhaide na dìreach eadar-dhealachadh neoni adhbhrachadh.
Tha comharraidhean gastrointestinal leithid a’ bhuineach agus constipation cumanta ann an euslaintich le eas-òrdughan neuro-leasachaidh (Cao et al., 2021). Tha sgrùdaidhean a bh’ ann roimhe air sealltainn gu bheil microbiome euslaintich le eas-òrdughan speactram autism (ASD) eadar-dhealaichte bho fhear dhaoine fallain, a’ moladh gu bheil dysbiosis microbiota gut an làthair (Finegold et al., 2010). San aon dòigh, tha feartan microbiome euslaintich le galairean inflammatory bowel, reamhrachd, galar Alzheimer, msaa. cuideachd eadar-dhealaichte bho fheartan dhaoine fallain (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). Ach, gu ruige seo, cha deach dàimh adhbharach a stèidheachadh eadar microbiome a’ ghut agus galairean no comharraidhean neurolach (Yap et al., 2021), ged a thathas a’ smaoineachadh gu bheil grunn ghnèithean bacteria a’ cluich pàirt ann an cuid de na staidean galair sin. Mar eisimpleir, tha Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio agus ginealaichean eile nas pailte ann am microbiota euslaintich le autism (Tomova et al., 2015; Golubeva et al., 2017; Cristiano et al., 2018; Zurita et al., 2020). Gu sònraichte, tha fios gu bheil ginean aig gnèithean ball de chuid de na ginealaichean sin co-cheangailte ri cinneasachadh PPA (Reichardt et al., 2014; Yun agus Lee, 2016; Zhang et al., 2019; Baur agus Dürre, 2023). Leis na feartan antimicrobial aig PPA, dh’ fhaodadh gum biodh e buannachdail airson fàs bacteria a bhios a’ dèanamh PPA a mheudachadh (Jacobson et al., 2018). Mar sin, dh’ fhaodadh àrainneachd beairteach ann am PFA atharrachaidhean adhbhrachadh ann am microbiota a’ ghut, a’ gabhail a-steach pathogens gastrointestinal, a dh’ fhaodadh a bhith nan nithean a dh’ fhaodadh a bhith ag adhbhrachadh comharraidhean gastrointestinal.
Is e ceist chudromach ann an rannsachadh meanbh-bhitheagan a bheil eadar-dhealachaidhean ann an co-dhèanamh meanbh-bhitheagan na adhbhar no na chomharradh air galairean bunaiteach. Is e a’ chiad cheum a dh’ionnsaigh soilleireachadh a’ chàirdeis iom-fhillte eadar daithead, meanbh-bhitheagan a’ ghut, agus galairean neurolach measadh a dhèanamh air buaidh daithead air co-dhèanamh meanbh-bhitheagan. Gus seo a dhèanamh, chleachd sinn sreathan metagenomic fad-leughaidh gus coimeas a dhèanamh eadar meanbh-bhitheagan gut sliochd luchagan a fhuair daithead beairteach ann am PPA no daithead gun mòran PPA. Fhuair an sliochd an aon daithead ri am màthraichean. Bha sinn den bheachd gum biodh atharrachaidhean ann an co-dhèanamh meanbh-bhitheagan a’ ghut agus slighean gnìomh meanbh-bhitheagan mar thoradh air daithead beairteach ann am PPA, gu sònraichte an fheadhainn co-cheangailte ri metabolism PPA agus/no cinneasachadh PPA.
Chleachd an sgrùdadh seo luchagan tar-ghinealach FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J (Jackson Laboratories) a bhios a’ cus-chur an cèill pròtain fluorescent uaine (GFP) fo smachd an neach-adhartachaidh GFAP sònraichte do glia a’ leantainn stiùiridhean Comataidh Cùram is Cleachdadh Bheathaichean Institiùideach Oilthigh Meadhan Florida (UCF-IACUC) (Àireamh Cead Cleachdadh Bheathaichean: PROTO202000002). Às dèidh an cur às a’ bhroilleach, chaidh luchagan a chumail leotha fhèin ann an cèidsichean le 1–5 luchagan de gach gnè gach cèidse. Chaidh luchagan a bhiadhadh ad libitum le daithead smachd glan (daithead àbhaisteach fosgailte atharraichte, 16 kcal% geir) no daithead le cur-ris sodium propionate (daithead àbhaisteach fosgailte atharraichte, 16 kcal% geir, anns a bheil 5,000 ppm sodium propionate). Bha an ìre de sodium propionate a chaidh a chleachdadh co-ionann ri 5,000 mg PFA/kg cuideam bìdh iomlan. Is e seo an dùmhlachd as àirde de PPA a chaidh aontachadh airson a chleachdadh mar stuth-gleidhidh bìdh. Gus ullachadh airson an sgrùdaidh seo, chaidh luchagan phàrant a bhiadhadh leis an dà dhaithead airson 4 seachdainean mus do rinn iad suirghe agus lean iad orra tron torrachas aig a’ mhàthar. Chaidh luchagan sìochd [22 luchag, 9 smachdan (6 fireannaich, 3 boireannaich) agus 13 PPA (4 fireannaich, 9 boireannaich)] a thoirt dheth an dìoladh agus an uairsin lean iad orra air an aon dhaithead ris na màthraichean airson 5 mìosan. Chaidh luchagan sìochd ìobairt aig 5 mìosan a dh'aois agus chaidh susbaint an stòl intestinal a chruinneachadh agus a stòradh an toiseach ann an tiùban microcentrifuge 1.5 ml aig -20°C agus an uairsin a ghluasad gu reothadair -80°C gus an robh DNA an aoigh air a thoirt air falbh agus na h-aigéid niuclasach meanbh-bhitheach air an toirt a-mach.
Chaidh DNA an aoigh a thoirt air falbh a rèir protocol atharraichte (Charalampous et al., 2019). Gu h-aithghearr, chaidh susbaint an stòl a ghluasad gu 500 µl de InhibitEX (Qiagen, Cat#/ID: 19593) agus a stòradh reòta. Pròiseasaich 1-2 peileat stòl aig a’ char as àirde gach às-tharraing. An uairsin chaidh susbaint an stòl a homogenachadh gu meacanaigeach le bhith a’ cleachdadh pestle plastaig taobh a-staigh an tiùba gus slurry a chruthachadh. Cuir na sampallan ann an ceudrifuge aig 10,000 RCF airson 5 mionaidean no gus am bi na sampallan air peileatan a chruthachadh, an uairsin tarraing an t-supernatant a-mach agus ath-fhuadaich am peileat ann an 250 µl 1 × PBS. Cuir 250 µl de fhuasgladh saponin 4.4% (TCI, àireamh toraidh S0019) ris an sampall mar inneal-glanaidh gus membran cealla eukaryotic a leigeil ma sgaoil. Chaidh na sampallan a mheasgachadh gu socair gus an robh iad rèidh agus an uairsin a ghoir aig teòthachd an t-seòmair airson 10 mionaidean. An ath rud, gus ceallan eukaryotic a bhriseadh, chaidh 350 μl de dh’uisge gun niùclasais a chur ris an sampall, air a ghoir airson 30 diogan, agus an uairsin chaidh 12 μl de 5 M NaCl a chur ris. Chaidh na sampallan an uairsin a chuir ann an ceud-fhuarachadh aig 6000 RCF airson 5 mionaidean. Tarraing an t-supernatant a-mach agus ath-fhuadaich am peileat ann an 100 μl 1X PBS. Gus DNA an aoigh a thoirt air falbh, cuir 100 μl de bufair HL-SAN (12.8568 g NaCl, 4 ml 1M MgCl2, 36 ml de dh’uisge gun niùclasais) agus 10 μl de einnsein HL-SAN (ArticZymes P/N 70910-202). Chaidh na sampallan a mheasgachadh gu mionaideach le bhith gan pìobaireachd agus gan goradh aig 37 °C airson 30 mionaid aig 800 rpm air Eppendorf™ ThermoMixer C. Às dèidh goradh, chaidh an cur ann an centrifuge aig 6000 RCF airson 3 mionaidean agus an nighe dà uair le 800 µl agus 1000 µl 1X PBS. Mu dheireadh, ath-chlaon am peileat ann an 100 µl 1X PBS.
Chaidh DNA bacteriach iomlan a sgaradh a’ cleachdadh Pasgan Glanaidh DNA Genomic Monarch New England Biolabs (New England Biolabs, Ipswich, MA, Cat# T3010L). Tha am modh-obrach àbhaisteach a tha air a thoirt seachad leis a’ phasgan air atharrachadh beagan. Goir agus cùm uisge gun niùclas aig 60°C mus tèid obrachadh airson an elution mu dheireadh. Cuir 10 µl Proteinase K agus 3 µl RNase A ri gach sampall. An uairsin cuir 100 µl Cell Lysis Buffer ris agus measgaich gu socair. Chaidh na sampallan an uairsin a ghoir ann an Eppendorf™ ThermoMixer C aig 56°C agus 1400 rpm airson co-dhiù 1 uair a thìde agus suas ri 3 uairean a thìde. Chaidh na sampallan goirichte a chuir ann an centrifuge aig 12,000 RCF airson 3 mionaidean agus chaidh an t-supernatant bho gach sampall a ghluasad gu tiùb microcentrifuge 1.5 mL air leth anns an robh 400 µL de fhuasgladh ceangail. Chaidh na tiùban an uairsin a mheasgachadh le cuisle airson 5–10 diogan aig eadar-amaichean 1 diog. Gluais susbaint leaghaidh iomlan gach sampall (timcheall air 600–700 µL) gu cartus sìoltachain a chaidh a chur ann an tiùb cruinneachaidh sruthadh-troimhe. Chaidh na tiùban a chuir ann an inneal-cuirp aig 1,000 RCF airson 3 mionaidean gus leigeil le ceangal DNA tùsail agus an uairsin chaidh an cur ann an inneal-cuirp aig 12,000 RCF airson 1 mionaid gus an leaghan a bha air fhàgail a thoirt air falbh. Chaidh colbh an t-sampall a ghluasad gu tiùb cruinneachaidh ùr agus an uairsin a nighe dà uair. Airson a’ chiad nighe, cuir 500 µL de bhufair nighe ri gach tiùb. Tionndaidh an tiùb bun os cionn 3–5 tursan agus an uairsin cuir ann an inneal-cuirp aig 12,000 RCF airson 1 mionaid. Tilg an leaghan a-mach às an tiùb cruinneachaidh agus cuir an cartus sìoltachain air ais san aon tiùb cruinneachaidh. Airson an dàrna nighe, cuir 500 µL de bhufair nighe ris an t-sìoltachan gun a bhith ga thionndadh bun os cionn. Chaidh na sampallan a chuir ann an inneal-cuirp aig 12,000 RCF airson 1 mionaid. Gluais an sìoltachan gu tiùb LoBind® 1.5 mL agus cuir 100 µL de dh’uisge gun niùclas a chaidh a bhlàthachadh ro-làimh ris. Chaidh na criathragan a ghoir aig teòthachd an t-seòmair airson 1 mionaid agus an uair sin gan cur ann an centrifuge aig 12,000 RCF airson 1 mionaid. Chaidh an DNA a chaidh a leaghadh a stòradh aig -80°C.
Chaidh dùmhlachd DNA a thomhas le bhith a’ cleachdadh Fluorometer Qubit™ 4.0. Chaidh DNA ullachadh le bhith a’ cleachdadh Pasgan Mothachaidh Àrd Qubit™ 1X dsDNA (Àir. Cat. Q33231) a rèir stiùiridhean an neach-dèanamh. Chaidh sgaoileadh faid bloigh DNA a thomhas le bhith a’ cleachdadh Aglient™ 4150 no 4200 TapeStation. Chaidh DNA ullachadh le bhith a’ cleachdadh Ath-bheachdan DNA Genomic Agilent™ (Àir. Cat. 5067-5366) agus Genomic DNA ScreenTape (Àir. Cat. 5067-5365). Chaidh ullachadh leabharlainn a dhèanamh le bhith a’ cleachdadh Pasgan Codaidh PCR Luath Oxford Nanopore Technologies™ (ONT) (SQK-RPB004) a rèir stiùiridhean an neach-dèanamh. Chaidh DNA a shreathachadh le bhith a’ cleachdadh sreathadair ONT GridION™ Mk1 le cealla sruthadh Min106D (R 9.4.1). B’ iad na roghainnean sreathachaidh: gairm bunaiteach àrd-chruinneas, luach q as ìsle de 9, suidheachadh còd-barra, agus trim còd-barra. Chaidh sampallan a sheòrsachadh airson 72 uair a thìde, agus às dèidh sin chaidh dàta bunaiteach nan gairmean a chur a-steach airson tuilleadh giollachd agus mion-sgrùdadh.
Chaidh giullachd bith-fhiosrachaidh a dhèanamh le bhith a’ cleachdadh dhòighean a chaidh a mhìneachadh roimhe (Greenman et al., 2024). Chaidh na faidhlichean FASTQ a fhuaireadh bho shreathachadh a roinn ann an eòlairean airson gach sampall. Mus deach mion-sgrùdadh bith-fhiosrachaidh a dhèanamh, chaidh an dàta a phròiseasadh le bhith a’ cleachdadh na loidhne-phìoban a leanas: an toiseach, chaidh faidhlichean FASTQ nan sampallan a chur còmhla ann an aon fhaidhle FASTQ. An uairsin, chaidh leughaidhean nas giorra na 1000 bp a shìoladh le bhith a’ cleachdadh Filtlong v. 0.2.1, leis an aon pharamadair a chaidh atharrachadh mar –min_length 1000 (Wick, 2024). Mus deach tuilleadh sìolaidh a dhèanamh, chaidh càileachd an leughaidh a smachdachadh le bhith a’ cleachdadh NanoPlot v. 1.41.3 leis na paramadairean a leanas: –fastq –plots dot –N50 -o
Airson seòrsachadh tacsonamach, chaidh leughaidhean agus contigs cruinnichte a sheòrsachadh a’ cleachdadh Kraken2 v. 2.1.2 (Wood et al., 2019). Cruthaich aithisgean agus faidhlichean toraidh airson leughaidhean agus cruinneachaidhean, fa leth. Cleachd an roghainn –use-names gus leughaidhean agus cruinneachaidhean a sgrùdadh. Tha na roghainnean –gzip-compressed agus –paired air an sònrachadh airson earrannan leughaidh. Chaidh pailteas coimeasach tacsaichean ann am metagenomes a thomhas a’ cleachdadh Bracken v. 2.8 (Lu et al., 2017). Chruthaich sinn stòr-dàta kmer an toiseach anns an robh 1000 bunait a’ cleachdadh bracken-build leis na paramadairean a leanas: -d
Chaidh anotachadh gine agus measadh pailteas coimeasach a dhèanamh le bhith a’ cleachdadh dreach atharraichte den phròtacal a mhìnich Maranga et al. (Maranga et al., 2023). An toiseach, chaidh contigs nas giorra na 500 bp a thoirt air falbh bho na co-chruinneachaidhean uile le bhith a’ cleachdadh SeqKit v. 2.5.1 (Shen et al., 2016). Chaidh na co-chruinneachaidhean taghte an uairsin a chur còmhla ann am pan-metagenome. Chaidh frèamaichean leughaidh fosgailte (ORFn) a chomharrachadh le bhith a’ cleachdadh Prodigal v. 1.0.1 (dreach co-shìnte de Prodigal v. 2.6.3) leis na paramadairean a leanas: -d
Chaidh ginean a chur ann am buidhnean an toiseach a rèir comharran-aithneachaidh ortholog (KO) Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) a chaidh a shònrachadh le eggNOG gus coimeas a dhèanamh eadar pailteas slighe gine. Chaidh ginean às aonais cnagadh-a-mach no ginean le iomadh cnagadh-a-mach a thoirt air falbh mus deach an sgrùdadh. Chaidh pailteas cuibheasach gach KO gach sampall obrachadh a-mach an uairsin agus chaidh sgrùdadh staitistigeil a dhèanamh. Chaidh ginean metabolism PPA a mhìneachadh mar ghine sam bith air an deach sreath ko00640 a shònrachadh ann an colbh KEGG_Pathway, a’ nochdadh pàirt ann am metabolism propionate a rèir KEGG. Tha ginean a chaidh an comharrachadh mar ginean co-cheangailte ri cinneasachadh PPA air an liostadh ann an Clàr-taice 1 (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017). Chaidh deuchainnean permutation a dhèanamh gus metabolism PPA agus ginean cinneasachaidh a chomharrachadh a bha gu math nas pailte anns gach seòrsa sampall. Chaidh mìle permutation a dhèanamh airson gach gine a chaidh a sgrùdadh. Chaidh luach-p de 0.05 a chleachdadh mar ghearradh- dheth gus cudromachd staitistigeil a dhearbhadh. Chaidh notaichean gnìomh a shònrachadh do ghinean fa leth taobh a-staigh cruinneachadh stèidhichte air notaichean ginean riochdachail taobh a-staigh a’ chruinneachadh. B’ urrainnear taxa co-cheangailte ri metabolism PPA agus/no cinneasachadh PPA a chomharrachadh le bhith a’ maidseadh IDan contig anns na faidhlichean toraidh Kraken2 leis na h-aon IDan contig a chaidh a chumail rè anotachadh gnìomh a’ cleachdadh eggNOG. Chaidh deuchainn cudromachd a dhèanamh a’ cleachdadh deuchainn Mann-Whitney U a chaidh a mhìneachadh roimhe. Chaidh ceartachadh airson iomadh deuchainn a dhèanamh a’ cleachdadh modh-obrach Benjamini-Hochberg. Chaidh luach-p de ≤ 0.05 a chleachdadh mar ghearradh dheth gus cudromachd staitistigeil a dhearbhadh.
Chaidh iomadachd meanbh-bhitheagan gut luchagan a mheasadh a’ cleachdadh clàr-amais iomadachd Simpson. Cha deach eadar-dhealachaidhean cudromach sam bith fhaicinn eadar na sampallan smachd agus PPA a thaobh iomadachd genus agus ghnèithean (luach-p airson genus: 0.18, luach-p airson gnèithean: 0.16) (Figear 1). Chaidh coimeas a dhèanamh an uairsin air co-dhèanamh meanbh-bhitheagan a’ cleachdadh mion-sgrùdadh prìomh-phàirteach (PCA). Tha Figear 2 a’ sealltainn cruinneachadh nan sampallan a rèir am phyla, a’ nochdadh gu robh eadar-dhealachaidhean ann an co-dhèanamh gnèithean nam meanbh-bhitheagan eadar na sampallan PPA agus smachd. Bha an cruinneachadh seo nas lugha follaiseach aig ìre a’ ghnè, a’ moladh gu bheil PPA a’ toirt buaidh air bacteria sònraichte (Figear a bharrachd 1).
Figear 1. Iomadachd alfa nan ginean agus co-dhèanamh ghnèithean ann am meanbh-bhitheagan gut na luchaige. Bogsaichean-plota a’ sealltainn clàran-amais iomadachd Simpson de ghinean (A) agus ghnèithean (B) ann an sampallan PPA agus smachd. Chaidh cudromachd a dhearbhadh a’ cleachdadh deuchainn Mann-Whitney U, agus chaidh iomadh ceartachadh a dhèanamh a’ cleachdadh modh-obrach Benjamini-Hochberg. ns, cha robh luach-p cudromach (p>0.05).
Figear 2. Toraidhean mion-sgrùdadh prìomh phàirtean de cho-dhèanamh meanbh-bhitheagan gut na luchaige aig ìre an gnè. Tha plota mion-sgrùdadh prìomh phàirtean a’ sealltainn sgaoileadh nan sampallan thar a’ chiad dà phrìomh phàirt aca. Tha dathan a’ comharrachadh an seòrsa sampall: tha luchagan fosgailte do PPA purpaidh agus tha luchagan smachd buidhe. Tha prìomh phàirtean 1 agus 2 air an cur air an x-axis agus y-axis, fa leth, agus tha iad air an cur an cèill mar an co-mheas atharrachaidh mìnichte aca.
A’ cleachdadh dàta cunntaidh atharraichte le RLE, chaidh lùghdachadh mòr fhaicinn anns a’ cho-mheas meadhanach Bacteroidetes/Bacilli ann an luchagan smachd agus PPA (smachd: 9.66, PPA: 3.02; luach-p = 0.0011). Bha an diofar seo mar thoradh air pailteas nas àirde de Bacteroidetes ann an luchagan PPA an taca ri smachdan, ged nach robh an diofar mòr (CLR cuibheasach smachd: 5.51, CLR cuibheasach PPA: 6.62; luach-p = 0.054), agus bha pailteas Bacteroidetes coltach ri chèile (CLR cuibheasach smachd: 7.76, CLR cuibheasach PPA: 7.60; luach-p = 0.18).
Nochd mion-sgrùdadh air pailteas bhuill tacsonamach meanbh-bhitheagan a’ ghut gu robh eadar-dhealachadh mòr ann an 1 phylum agus 77 gnè eadar sampallan PPA agus smachd (Clàr Leasach 2). Bha pailteas 59 gnè ann an sampallan PPA gu math nas àirde na bha e ann an sampallan smachd, agus bha pailteas dìreach 16 gnè ann an sampallan smachd nas àirde na bha e ann an sampallan PPA (Figear 3).
Figear 3. Eadar-dhealachadh pailteas taxa ann am microbiome gut luchagan PPA agus smachd. Tha plotaichean bholcàno a’ sealltainn eadar-dhealachaidhean ann am pailteas genera (A) no gnèithean (B) eadar sampallan PPA agus smachd. Tha dotagan liatha a’ comharrachadh nach eil eadar-dhealachadh mòr ann am pailteas taxa. Tha dotagan dathte a’ comharrachadh eadar-dhealachaidhean mòra ann am pailteas (luach-p ≤ 0.05). Tha na 20 taxa as àirde leis na h-eadar-dhealachaidhean as motha ann am pailteas eadar seòrsachan sampall air an sealltainn ann an dearg agus gorm aotrom (sampallan smachd agus PPA), fa leth. Bha dotagan buidhe is purpaidh co-dhiù 2.7 uiread nas pailte ann an sampallan smachd no PPA na ann an smachdan. Tha dotagan dubha a’ riochdachadh taxa le pailteas gu math eadar-dhealaichte, le eadar-dhealachaidhean cuibheasach CLR eadar -1 agus 1. Chaidh luachan P obrachadh a-mach a’ cleachdadh deuchainn Mann-Whitney U agus chaidh an ceartachadh airson iomadh deuchainn a’ cleachdadh modh-obrach Benjamini-Hochberg. Tha eadar-dhealachaidhean cuibheasach CLR trom a’ comharrachadh eadar-dhealachaidhean mòra ann am pailteas.
Às dèidh dhuinn mion-sgrùdadh a dhèanamh air co-dhèanamh meanbh-fhàs-bheairtean a’ ghut, rinn sinn mion-sgrùdadh gnìomhach air a’ mheanbh-bhiotom. Às dèidh dhuinn ginean de chàileachd ìosal a shìoladh a-mach, chaidh 378,355 ginean sònraichte a chomharrachadh thar nan sampallan uile. Chaidh pailteas atharraichte nan ginean sin a chleachdadh airson mion-sgrùdadh prìomh phàirtean (PCA), agus sheall na toraidhean ìre àrd de chruinneachadh de sheòrsan sampall stèidhichte air na pròifilean gnìomhach aca (Figear 4).
Figear 4. Toraidhean PCA a’ cleachdadh pròifil gnìomhach meanbh-bhitheagan gut na luchaige. Tha plota PCA a’ sealltainn sgaoileadh nan sampallan thar a’ chiad dà phrìomh phàirt aca. Tha dathan a’ comharrachadh an seòrsa sampall: tha luchagan fosgailte do PPA purpaidh agus tha luchagan smachd buidhe. Tha prìomh phàirtean 1 agus 2 air an cur air an x-axis agus y-axis, fa leth, agus tha iad air an cur an cèill mar an co-mheas atharrachaidh mìnichte aca.
An ath rud, rinn sinn sgrùdadh air pailteas nan cnagadh-a-mach KEGG ann an diofar sheòrsaichean sampallan. Chaidh 3648 cnagadh-a-mach sònraichte a chomharrachadh gu h-iomlan, agus bha 196 dhiubh sin gu math nas pailte ann an sampallan smachd agus 106 nas pailte ann an sampallan PPA (Figear 5). Chaidh 145 gine gu h-iomlan a lorg ann an sampallan smachd agus 61 gine ann an sampallan PPA, le pailteas gu math eadar-dhealaichte. Bha slighean co-cheangailte ri metabolism lipid agus amino-shiùcair gu math nas beairtiche ann an sampallan PPA (Clàr a bharrachd 3). Bha slighean co-cheangailte ri metabolism naitridean agus siostaman ath-chraolaidh sulfair gu math nas beairtiche ann an sampallan smachd (Clàr a bharrachd 3). Bha pailteas nan ginean co-cheangailte ri metabolism amino-shiùcair/niùclasaid (ko:K21279) agus metabolism fosfáit inositol (ko:K07291) gu math nas àirde ann an sampallan PPA (Figear 5). Bha gu math barrachd ghinean co-cheangailte ri metabolism benzoate (ko:K22270), metabolism naitridean (ko:K00368), agus glycolysis/gluconeogenesis (ko:K00131) ann an sampallan smachd (Figear 5).
Figear 5. Eadar-dhealachadh pailteas KO ann am microbiome gut luchagan PPA agus smachd. Tha plota a’ bheul-teine a’ sealltainn nan eadar-dhealachaidhean ann am pailteas bhuidhnean gnìomh (KO). Tha dotagan liatha a’ comharrachadh KO aig nach robh am pailteas gu math eadar-dhealaichte eadar seòrsachan sampall (luach-p > 0.05). Tha dotagan dathte a’ comharrachadh eadar-dhealachaidhean mòra ann am pailteas (luach-p ≤ 0.05). Tha na 20 KO leis na h-eadar-dhealachaidhean as motha ann am pailteas eadar seòrsachan sampall air an sealltainn ann an dearg is gorm aotrom, a tha a’ freagairt ri sampallan smachd is PPA, fa leth. Tha dotagan buidhe is purpaidh a’ comharrachadh KO a bha co-dhiù 2.7 uiread nas pailte ann an sampallan smachd is PPA, fa leth. Tha dotagan dubha a’ comharrachadh KO le pailteas gu math eadar-dhealaichte, le eadar-dhealachaidhean cuibheasach CLR eadar -1 agus 1. Chaidh luachan P obrachadh a-mach a’ cleachdadh deuchainn Mann-Whitney U agus chaidh an atharrachadh airson ioma-choimeasan a’ cleachdadh modh-obrach Benjamini-Hochberg. Tha NaN a’ comharrachadh nach eil an KO a’ buntainn ri slighe ann an KEGG. Tha luachan eadar-dhealachaidh cuibheasach CLR trom a’ comharrachadh eadar-dhealachaidhean mòra ann am pailteas. Airson fiosrachadh mionaideach mu na slighean dhan a bheil na KOan a tha air an liostadh, faic Clàr-taice 3.
Am measg nan ginean le notaichean, bha pailteas gu math eadar-dhealaichte aig 1601 gine eadar seòrsachan sampall (p ≤ 0.05), le gach gine co-dhiù 2.7 uiread nas pailte. De na ginean sin, bha 4 ginean nas pailte ann an sampallan smachd agus bha 1597 ginean nas pailte ann an sampallan PPA. Leis gu bheil feartan an-aghaidh meanbh-fhàs-bheairtean aig PPA, rinn sinn sgrùdadh air pailteas ginean metabolism agus cinneasachaidh PPA eadar seòrsachan sampallan. Am measg nan 1332 ginean co-cheangailte ri metabolism PPA, bha 27 ginean gu math nas pailte ann an sampallan smachd agus bha 12 ginean nas pailte ann an sampallan PPA. Am measg nan 223 ginean co-cheangailte ri cinneasachadh PPA, bha 1 gine gu math nas pailte ann an sampallan PPA. Tha Figear 6A a’ sealltainn cuideachd an ìre as àirde de ghinean a tha an sàs ann am metabolism PPA, le pailteas gu math nas àirde ann an sampallan smachd agus meudan buaidh mòra, agus tha Figear 6B a’ soilleireachadh ginean fa leth le pailteas gu math nas àirde a chithear ann an sampallan PPA.
Figear 6. Pailteas eadar-dhealaichte de ghinean co-cheangailte ri PPA ann am microbiome gut na luchaige. Tha plotaichean bholcàno a’ sealltainn nan eadar-dhealachaidhean ann am pailteas nan ginean co-cheangailte ri metabolism PPA (A) agus cinneasachadh PPA (B). Tha dotagan liatha a’ comharrachadh ginean aig nach robh am pailteas gu math eadar-dhealaichte eadar seòrsaichean sampall (luach-p > 0.05). Tha dotagan dathte a’ comharrachadh eadar-dhealachaidhean mòra ann am pailteas (luach-p ≤ 0.05). Tha na 20 ginean leis na h-eadar-dhealachaidhean as motha ann am pailteas air an sealltainn ann an dearg agus gorm aotrom (sampallan smachd agus PPA), fa leth. Bha pailteas dotagan buidhe is purpaidh co-dhiù 2.7 uiread nas motha ann an sampallan smachd agus PPA na ann an sampallan smachd. Tha dotagan dubha a’ riochdachadh ginean le pailteas gu math eadar-dhealaichte, le eadar-dhealachaidhean cuibheasach CLR eadar -1 agus 1. Chaidh luachan P obrachadh a-mach a’ cleachdadh deuchainn Mann-Whitney U agus chaidh an ceartachadh airson ioma-choimeasan a’ cleachdadh modh-obrach Benjamini-Hochberg. Tha ginean a’ freagairt ri ginean riochdachail anns a’ chatalog ginean neo-iomchaidh. Tha ainmean ginean air an dèanamh suas den t-samhla KEGG a’ comharrachadh gine KO. Tha eadar-dhealachaidhean cuibheasach CLR trom a’ comharrachadh pailteas gu math eadar-dhealaichte. Tha loidhne-shràid (-) a’ comharrachadh nach eil samhla ann airson a’ ghine ann an stòr-dàta KEGG.
Chaidh tacsaichean le ginean co-cheangailte ri metabolism agus/no cinneasachadh PPA a chomharrachadh le bhith a’ maidseadh dearbh-aithne tacsonamach nan contigs le ID contig a’ ghine. Aig ìre a’ ghnè, chaidh ginean co-cheangailte ri metabolism PPA a lorg ann an 130 ginealach agus ginean co-cheangailte ri cinneasachadh PPA ann an 61 ginealach (Clàr a bharrachd 4). Ach, cha robh eadar-dhealachaidhean mòra ann am pailteas gin de na ginean (p > 0.05).
Aig ìre nan gnèithean, chaidh ginean co-cheangailte ri metabolism PPA a lorg aig 144 gnè bacteria agus ginean co-cheangailte ri cinneasachadh PPA aig 68 gnè bacteria (Clàr Leasach 5). Am measg nan luchd-metabolisidh PPA, sheall ochd bacteria àrdachadh mòr ann am pailteas eadar seòrsachan sampall, agus sheall iad uile atharrachaidhean mòra ann am buaidh (Clàr Leasach 6). Bha na luchd-metabolisidh PPA uile a chaidh an comharrachadh le eadar-dhealachaidhean mòra ann am pailteas nas pailte ann an sampallan PPA. Nochd seòrsachadh aig ìre gnè riochdairean de ghinealaichean nach robh eadar-dhealaichte gu mòr eadar seòrsachan sampall, a’ gabhail a-steach grunn ghnèithean Bacteroides agus Ruminococcus, a bharrachd air Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus, agus Alcaligenes polymorpha. Am measg nam bacteria a bhios a’ dèanamh PPA, sheall ceithir bacteria eadar-dhealachaidhean mòra ann am pailteas eadar seòrsachan sampall. Am measg nan gnèithean le eadar-dhealachaidhean mòra ann am pailteas bha Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis, agus Ruminococcus bovis.
Anns an sgrùdadh seo, rinn sinn sgrùdadh air buaidh nochdadh do PPA air microbiota gut luchagan. Faodaidh PPA freagairtean eadar-dhealaichte adhbhrachadh ann am bacteria leis gu bheil e air a thoirt gu buil le gnèithean sònraichte, air a chleachdadh mar stòr bìdh le gnèithean eile, no gu bheil buaidhean antimicrobial aige. Mar sin, faodaidh a chur ris an àrainneachd gut tro stuthan cur-ris daithead buaidhean eadar-dhealaichte a bhith aige a rèir fulangas, so-leòntachd, agus a’ chomas a chleachdadh mar stòr beathachaidh. Faodar gnèithean bacteria mothachail a thoirt air falbh agus an cur nan àite le feadhainn a tha nas seasmhaiche ri PPA no comasach air a chleachdadh mar stòr bìdh, ag adhbhrachadh atharrachaidhean ann an co-dhèanamh microbiota a’ ghut. Nochd na toraidhean againn eadar-dhealachaidhean mòra ann an co-dhèanamh microbial ach gun bhuaidh air iomadachd iomlan microbial. Chaidh na buaidhean as motha fhaicinn aig ìre nan gnèithean, le còrr air 70 taxa gu math eadar-dhealaichte ann am pailteas eadar PPA agus sampallan smachd (Clàr Taiceil 2). Nochd tuilleadh measadh air co-dhèanamh sampallan fosgailte do PPA barrachd neo-chunbhalachd de ghnèithean microbial an taca ri sampallan gun nochdadh, a’ moladh gum faodadh PPA feartan fàs bacterial a neartachadh agus sluagh bacterial a chuingealachadh a dh’ fhaodas a bhith beò ann an àrainneachdan beairteach ann am PPA. Mar sin, faodaidh PPA atharrachaidhean adhbhrachadh gu roghnach seach a bhith ag adhbhrachadh buaireadh farsaing air iomadachd microbiota gut.
Chaidh a shealltainn roimhe seo gu bheil stuthan-gleidhidh bìdh leithid PPA ag atharrachadh pailteas phàirtean meanbh-bhitheagan a’ ghut gun bhuaidh a thoirt air iomadachd iomlan (Nagpal et al., 2021). An seo, chunnaic sinn na h-eadar-dhealachaidhean as iongantaiche eadar gnèithean Bacteroidetes taobh a-staigh a’ phylum Bacteroidetes (ris an canar Bacteroidetes roimhe), a bha air an neartachadh gu mòr ann an luchagan a bha fosgailte do PPA. Tha barrachd pailteas de ghnèithean Bacteroides co-cheangailte ri barrachd lobhadh mucus, a dh’ fhaodadh an cunnart gabhaltachd a mheudachadh agus sèid adhartachadh (Cornick et al., 2015; Desai et al., 2016; Penzol et al., 2019). Lorg aon sgrùdadh gu robh luchagan fireann ùr-bhreith air an làimhseachadh le Bacteroides fragilis a’ nochdadh giùlan sòisealta a tha coltach ri eas-òrdugh speactram autism (ASD) (Carmel et al., 2023), agus tha sgrùdaidhean eile air sealltainn gum faod gnèithean Bacteroides gnìomhachd dìonachd atharrachadh agus leantainn gu cardiomyopathy sèididh fèin-dìonach (Gil-Cruz et al., 2019). Bha gnèithean a bhuineas do na genera Ruminococcus, Prevotella, agus Parabacteroides air an àrdachadh gu mòr ann an luchagan a bha fosgailte do PPA (Coretti et al., 2018). Tha gnèithean Ruminococcus sònraichte co-cheangailte ri galairean leithid galar Crohn tro bhith a’ dèanamh cytokines pro-inflammatory (Henke et al., 2019), agus tha gnèithean Prevotella leithid Prevotella humani co-cheangailte ri galairean metabolach leithid bruthadh-fala àrd agus cugallachd insulin (Pedersen et al., 2016; Li et al., 2017). Mu dheireadh, fhuair sinn a-mach gu robh an co-mheas de Bacteroidetes (ris an canar Firmicutes roimhe) gu Bacteroidetes gu math nas ìsle ann an luchagan a bha fosgailte do PPA na ann an luchagan smachd air sgàth pailteas iomlan nas àirde de ghnèithean Bacteroidetes. Chaidh a shealltainn roimhe seo gu bheil an co-mheas seo na chomharradh cudromach air homeostasis intestinal, agus tha buaireadh san cho-mheas seo air a bhith co-cheangailte ri diofar staidean galair (Turpin et al., 2016; Takezawa et al., 2021; An et al., 2023), a’ gabhail a-steach galairean inflammatory bowel (Stojanov et al., 2020). Còmhla, tha coltas gu bheil gnèithean den phylum Bacteroidetes air an tugadh a’ bhuaidh as làidire le PPA daithead àrdaichte. Is dòcha gu bheil seo mar thoradh air fulangas nas àirde do PPA no a’ chomas PPA a chleachdadh mar stòr lùtha, a chaidh a shealltainn a bhith fìor airson co-dhiù aon ghnè, Hoylesella enocea (Hitch et al., 2022). Air an làimh eile, faodaidh nochdadh màthaireil do PPA leasachadh fetal a neartachadh le bhith a’ dèanamh gut sliochd luchag nas buailtiche do choloinidh Bacteroidetes; ge-tà, cha do leig dealbhadh an sgrùdaidh againn le measadh mar sin.
Nochd measadh susbaint metagenomic eadar-dhealachaidhean mòra ann am pailteas nan ginean co-cheangailte ri metabolism agus cinneasachadh PPA, le luchagan a bha fosgailte do PPA a’ taisbeanadh pailteas nas àirde de ghinean a tha an urra ri cinneasachadh PPA, ach bha pailteas nas àirde de ghinean a bha an urra ri metabolism PAA aig luchagan nach robh fosgailte do PPA (Figear 6). Tha na toraidhean seo a’ moladh nach eil buaidh PPA air co-dhèanamh meanbh-fhàs-bheairtean mar thoradh air a chleachdadh a-mhàin, air neo bu chòir gum biodh pailteas nan ginean co-cheangailte ri metabolism PPA air pailteas nas àirde a nochdadh ann am meanbh-bhitheagan gut luchagan a bha fosgailte do PPA. Is e aon mhìneachadh gu bheil PPA a’ meadhanachadh pailteas bacterial sa mhòr-chuid tro na buaidhean antimicrobial aige seach tro bhith ga chleachdadh le bacteria mar bheathach. Tha sgrùdaidhean roimhe air sealltainn gu bheil PPA a’ cur bacadh air fàs Salmonella Typhimurium ann an dòigh a tha an urra ris an dòs (Jacobson et al., 2018). Dh’ fhaodadh nochdadh do dùmhlachdan nas àirde de PPA bacteria a thaghadh a tha an aghaidh nan togalaichean antimicrobial aige agus is dòcha nach bi e comasach dhaibh a mheatabolachadh no a thoirt gu buil. Mar eisimpleir, sheall grunn ghnèithean Parabacteroides pailteas mòran nas àirde ann an sampallan PPA, ach cha deach ginean co-cheangailte ri metabolism no cinneasachadh PPA a lorg (Clàran a bharrachd 2, 4, agus 5). A bharrachd air an sin, tha cinneasachadh PPA mar thoradh coipeadh air a sgaoileadh gu farsaing am measg diofar bacteria (Gonzalez-Garcia et al., 2017). Is dòcha gur e iomadachd bacterial nas àirde an adhbhar airson pailteas nas àirde de ghinean co-cheangailte ri metabolism PPA ann an sampallan smachd (Averina et al., 2020). A bharrachd air an sin, chaidh ro-innse nach robh ach 27 (2.14%) de 1332 ginean nan ginean co-cheangailte a-mhàin ri metabolism PPA. Tha mòran ghinean co-cheangailte ri metabolism PPA cuideachd an sàs ann an slighean metabolach eile. Tha seo a’ sealltainn a bharrachd gu robh pailteas nan ginean a tha an sàs ann am metabolism PPA nas àirde anns na sampallan smachd; is dòcha gum bi na ginean sin ag obair ann an slighean nach eil a’ leantainn gu cleachdadh no cruthachadh PPA mar thoradh. Anns a’ chùis seo, cha do sheall ach aon ghine co-cheangailte ri ginealach PPA eadar-dhealachaidhean mòra ann am pailteas eadar seòrsaichean sampall. An coimeas ri ginean co-cheangailte ri metabolism PPA, chaidh ginean comharrachaidh airson cinneasachadh PPA a thaghadh leis gu bheil iad an sàs gu dìreach anns an t-slighe bacterial airson cinneasachadh PPA. Ann an luchagan a bha fosgailte do PPA, fhuaras gu robh pailteas agus comas mòran nas àirde aig a h-uile gnè airson PPA a thoirt gu buil. Tha seo a’ toirt taic don ro-innse gum biodh PPAn a’ taghadh riochdairean PPA agus mar sin a’ ro-innse gum biodh comas cinneasachaidh PPA ag àrdachadh. Ach, chan eil pailteas ginean gu riatanach co-cheangailte ri abairteachadh ginean; mar sin, ged a tha pailteas nan ginean co-cheangailte ri metabolism PPA nas àirde ann an sampallan smachd, is dòcha gu bheil an ìre abairteachaidh eadar-dhealaichte (Shi et al., 2014). Gus an dàimh eadar tricead ginean a bhios a’ dèanamh PPA agus cinneasachadh PPA a dhearbhadh, tha feum air sgrùdaidhean air abairteachadh ginean a tha an sàs ann an cinneasachadh PPA.
Nochd anotachadh gnìomhach air na metagenomes PPA agus smachd cuid de dh’eadar-dhealachaidhean. Nochd mion-sgrùdadh PCA air susbaint gine cruinneachaidhean fa leth eadar sampallan PPA agus smachd (Figear 5). Nochd cruinneachadh taobh a-staigh sampall gu robh susbaint gine smachd nas eadar-mheasgte, agus sampallan PPA a’ cruinneachadh còmhla. Bha cruinneachadh a rèir susbaint gine co-chosmhail ri cruinneachadh a rèir co-dhèanamh gnèithean. Mar sin, tha eadar-dhealachaidhean ann am pailteas slighe a rèir atharrachaidhean ann am pailteas ghnèithean agus sreathan sònraichte annta. Ann an sampallan PPA, bha dà shlighe le pailteas mòran nas àirde co-cheangailte ri metabolism siùcair aminosugar/nucleotide (ko:K21279) agus iomadh slighe metabolism lipid (ko:K00647, ko:K03801; Clàr a bharrachd 3). Tha fios gu bheil ginean co-cheangailte ri ko:K21279 co-cheangailte ris a’ ghnè Bacteroides, aon de na ginean le àireamh mòran nas àirde de ghnèithean anns na sampallan PPA. Faodaidh an enzyme seo an fhreagairt dìonach a sheachnadh le bhith a’ cur an cèill polysaccharides capsular (Wang et al., 2008). Is dòcha gur e seo a tha ag adhbhrachadh an àrdachadh ann am Bacteroidetes a chithear ann an luchagan fosgailte do PPA. Tha seo a’ cur ris an àrdachadh ann an co-chur searbhag geir a chithear ann am microbiome PPA. Bidh bacteria a’ cleachdadh slighe FASIIko:K00647 (fabB) gus searbhagan geir a thoirt gu buil, a dh’ fhaodadh buaidh a thoirt air slighean metabolach an aoigh (Yao agus Rock, 2015; Johnson et al., 2020), agus dh’ fhaodadh atharrachaidhean ann am metabolism lipid pàirt a ghabhail ann an leasachadh neuro (Yu et al., 2020). B’ e slighe eile a sheallas barrachd pailteas ann an sampallan PPA biosynthesis hormona steroid (ko:K12343). Tha fianais a’ sìor fhàs ann gu bheil dàimh neo-dhìreach eadar comas microbiota a’ ghut buaidh a thoirt air ìrean hormona agus a bhith fo bhuaidh hormonaichean, agus mar sin dh’ fhaodadh ìrean steroid àrdaichte buaidh a thoirt air slàinte sìos an abhainn (Tetel et al., 2018).
Chan eil an sgrùdadh seo gun chuingealachaidhean agus gun bheachdachaidhean. Is e eadar-dhealachadh cudromach nach do rinn sinn measadh fiseòlasach air na beathaichean. Mar sin, chan eil e comasach co-dhùnadh gu dìreach a bheil atharrachaidhean anns a’ mhicrobiome co-cheangailte ri galar sam bith. Is e beachd eile gun deach na luchagan san sgrùdadh seo a bhiadhadh leis an aon daithead ri am màthraichean. Is dòcha gun co-dhùin sgrùdaidhean san àm ri teachd a bheil atharrachadh bho dhaithead beairteach ann am PPA gu daithead gun PPA a’ leasachadh a bhuaidh air a’ mhicrobiome. Is e aon chuingealachadh air an sgrùdadh againn, mar mòran eile, meud cuibhrichte an t-sampall. Ged a ghabhas co-dhùnaidhean dligheach a tharraing, bheireadh meud sampall nas motha cumhachd staitistigeil nas motha nuair a thathar a’ sgrùdadh nan toraidhean. Tha sinn cuideachd faiceallach mu bhith a’ tarraing cho-dhùnaidhean mu cheangal eadar atharrachaidhean anns a’ mhicrobiome gut agus galar sam bith (Yap et al., 2021). Faodaidh factaran troimh-chèile a’ gabhail a-steach aois, gnè agus daithead buaidh mhòr a thoirt air co-dhèanamh meanbh-fhàs-bheairtean. Is dòcha gun mìnich na factaran sin na neo-chunbhalachdan a chithear anns an litreachas a thaobh ceangal a’ mhicrobiome gut le galairean iom-fhillte (Johnson et al., 2019; Lagod agus Naser, 2023). Mar eisimpleir, chaidh a shealltainn gu bheil buill den ghnè Bacteroidetes an dàrna cuid air an àrdachadh no air an lùghdachadh ann am beathaichean agus daoine le ASD (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). San aon dòigh, tha sgrùdaidhean air co-dhèanamh gut ann an euslaintich le galairean inflammatory bowel air àrdachadh agus lùghdachadh a lorg anns na h-aon taxa (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). Gus buaidh claonadh gnè a chuingealachadh, dh’ fheuch sinn ri dèanamh cinnteach à riochdachadh co-ionnan de na gnèithean gus am biodh e glè choltach gum biodh na h-eadar-dhealachaidhean air an stiùireadh le daithead. Is e aon dhùbhlan a thaobh anotachadh gnìomh a bhith a’ toirt air falbh sreathan gine ath-aithriseach. Feumaidh an dòigh cruinneachaidh gine againn 95% de dhearbh-aithne sreath agus 85% de choltas faid, a bharrachd air còmhdach ailineachaidh 90% gus cuir às do chruinneachadh meallta. Ach, ann an cuid de chùisean, chunnaic sinn COGn leis na h-aon anotachaidhean (me, MUT) (Figear 6). Tha feum air tuilleadh sgrùdaidhean gus faighinn a-mach a bheil na h-orthologan seo eadar-dhealaichte, co-cheangailte ri gineachan sònraichte, no an e seo cuingealachadh air an dòigh-obrach cruinneachaidh gine. Is e cuingealachadh eile air anotachadh gnìomh mì-sheòrsachadh a dh’ fhaodadh a bhith ann; tha an gine bacteriach mmdA na einnsein aithnichte a tha an sàs ann an co-chur propionate, ach chan eil KEGG ga cheangal ris an t-slighe metabolach propionate. An coimeas ri sin, tha na h-orthologan scpB agus mmcD co-cheangailte. Dh’ fhaodadh an àireamh mhòr de ghinean às aonais cnagadh-a-mach ainmichte leantainn gu neo-chomas ginean co-cheangailte ri PPA a chomharrachadh nuair a thathar a’ measadh pailteas gine. Bidh buannachd aig sgrùdaidhean san àm ri teachd bho mhion-sgrùdadh metatarscriptome, a dh’ fhaodas tuigse nas doimhne a thoirt seachad air feartan gnìomh microbiota a’ ghut agus ceangal a dhèanamh eadar abairt gine agus buaidhean a dh’ fhaodadh a bhith ann às dèidh sin. Airson sgrùdaidhean a tha a’ toirt a-steach eas-òrdughan neuro-leasachaidh sònraichte no galairean inflammatory bowel, tha feum air measadh fiseòlasach agus giùlain air beathaichean gus atharrachaidhean ann an co-dhèanamh microbiome a cheangal ris na h-eas-òrdughan sin. Bhiodh sgrùdaidhean a bharrachd a’ tar-chur microbiome a’ ghut gu luchagan gun bitheagan feumail cuideachd gus faighinn a-mach a bheil am microbiome na dhraibhear no na fheart de ghalar.
Mar gheàrr-chunntas, sheall sinn gu bheil PPA daithead ag obair mar fhactar ann a bhith ag atharrachadh co-dhèanamh microbiota a’ ghut. Tha PPA na stuth-gleidhidh aontaichte leis an FDA a lorgar gu farsaing ann an grunn bhiadhan a dh’ fhaodadh, nuair a bhios e fosgailte san fhad-ùine, leantainn gu buaireadh ann am flòra àbhaisteach a’ ghut. Lorg sinn atharrachaidhean ann am pailteas grunn bacteria, a’ moladh gum faod PPA buaidh a thoirt air co-dhèanamh microbiota a’ ghut. Faodaidh atharrachaidhean anns a’ microbiota leantainn gu atharrachaidhean ann an ìrean shlighean metabolach sònraichte, agus faodaidh seo leantainn gu atharrachaidhean fiseòlasach a tha buntainneach do shlàinte an aoigh. Tha feum air tuilleadh sgrùdaidhean gus faighinn a-mach an urrainn do bhuaidhean PPA daithead air co-dhèanamh microbial dysbiosis no galairean eile adhbhrachadh. Tha an sgrùdadh seo a’ leagail na bunait airson sgrùdaidhean san àm ri teachd air mar a dh’ fhaodadh buaidhean PPA air co-dhèanamh gut buaidh a thoirt air slàinte dhaoine.
Tha na seataichean dàta a chaidh a thaisbeanadh san sgrùdadh seo rim faighinn ann an stòran-dàta air-loidhne. Is iad ainm an stòr-dàta agus an àireamh inntrigidh: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Chaidh an sgrùdadh bheathaichean seo aontachadh le Comataidh Institiùideach Cùram is Cleachdadh Bheathaichean Oilthigh Meadhan Florida (UCF-IACUC) (Àireamh Cead Cleachdadh Bheathaichean: PROTO202000002). Tha an sgrùdadh seo a’ gèilleadh ri laghan, riaghailtean agus riatanasan institiùideach ionadail.
NG: Bun-bheachdachadh, Glèidheadh dàta, Mion-sgrùdadh foirmeil, Rannsachadh, Modh-obrach, Bathar-bog, Lèirsinn, Sgrìobhadh (dreachd thùsail), Sgrìobhadh (ath-sgrùdadh & deasachadh). LA: Bun-bheachdachadh, Glèidheadh dàta, Modh-obrach, Goireasan, Sgrìobhadh (ath-sgrùdadh & deasachadh). SH: Mion-sgrùdadh foirmeil, Bathar-bog, Sgrìobhadh (ath-sgrùdadh & deasachadh). SA: Rannsachadh, Sgrìobhadh (ath-sgrùdadh & deasachadh). Prìomh Bhreitheamh: Rannsachadh, Sgrìobhadh (ath-sgrùdadh & deasachadh). SN: Bun-bheachdachadh, Rianachd phròiseactan, Goireasan, Stiùireadh, Sgrìobhadh (ath-sgrùdadh & deasachadh). TA: Bun-bheachdachadh, Rianachd phròiseactan, Stiùireadh, Sgrìobhadh (ath-sgrùdadh & deasachadh).
Dh’ainmich na h-ùghdaran nach d’ fhuair iad taic ionmhais sam bith airson rannsachadh, ùghdarras agus/no foillseachadh an artaigil seo.
Tha na h-ùghdaran ag ràdh gun deach an rannsachadh a dhèanamh às aonais dàimhean malairteach no ionmhais sam bith a dh’ fhaodadh a bhith air am mìneachadh mar chòmhstri eadar com-pàirtean. Chan eil seo iomchaidh.
Is ann leis na h-ùghdaran a-mhàin a tha a h-uile beachd a tha air a chur an cèill san artaigil seo agus chan eil iad gu riatanach a’ nochdadh beachdan an luchd-foillseachaidh, luchd-deasachaidh no luchd-sgrùdaidh. Chan eil gealladh no taic bhon fhoillsichear airson toraidhean sam bith a chaidh a mheasadh san artaigil seo, no tagraidhean sam bith a rinn an luchd-saothrachaidh.
Gheibhear stuth a bharrachd airson an artaigil seo air-loidhne: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Abdelli LS, Samsam A, Nasser SA (2019). Bidh searbhag propionic ag adhbhrachadh gliosis agus neuroinflammation le bhith a’ riaghladh slighe PTEN/AKT ann an eas-òrdughan speactram autism. Aithisgean saidheansail 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
Aitchison, J. (1982). Mion-sgrùdadh staitistigeil air dàta co-dhèanamh. 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). Co-mheas Firmicutes/Bacteroidetes mar fhactar cunnairt airson aillse broilleach. Iris Leigheas Clionaigeach, 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
Anders S., Huber W. (2010). Mion-sgrùdadh eadar-dhealachaidh abairtean air dàta cunntadh sreath. 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). Meanbh-bhitheagan fecal agus am metabolome ann an clann le autism agus eas-òrdugh leasachaidh farsaing nach eil air a shònrachadh a chaochladh. PloS One 8, e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
Averina OV, Kovtun AS, Polyakova SI, Savilova AM, Rebrikov DV, Danilenko VN (2020). Feartan neurometabolic bacterial den microbiota intestinal ann an clann òga le eas-òrdughan speactram autism. Journal of Medical Microbiology 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
Baquero F., Nombela K. (2012). Am meanbh-bhitheòlas mar organ daonna. Meanbh-bhitheòlas Clionaigeach agus Galar 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
Baur T., Dürre P. (2023). Beachdan ùra air fiseòlas bacteria a bhios a’ dèanamh searbhag propionic: Anaerotignum propionicum agus Anaerotignum neopropionicum (roimhe seo Clostridium propionicum agus Clostridium neopropionicum). Meanbh-fhàs-bheairtean 11, 685. doi: 10.3390/microorganisms11030685
Bazer FW, Spencer TE, Wu G, Cudd TA, Meininger SJ (2004). Beathachadh màthaireil agus leasachadh fetal. J Nutr. 134, 2169–2172. doi: 10.1093/jn/134.9.2169
Benjamini, Y., agus Hochberg, J. (1995). A’ cumail smachd air an ìre de dheuchainnean meallta: Dòigh-obrach phractaigeach agus èifeachdach airson iomadh deuchainn. JR Stat Soc Ser B Methodol. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
Àm puist: 18 Giblean 2025