Propionic acid (PPA), ib yam tshuaj tua kab mob thiab cov khoom noj uas siv ntau, tau pom tias ua rau muaj kev loj hlob tsis zoo hauv cov nas uas muaj teeb meem plab zom mov, uas tej zaum yuav yog vim muaj teeb meem plab zom mov tsis zoo. Muaj kev sib txuas ntawm kev noj zaub mov PPA thiab kev noj zaub mov tsis zoo hauv plab, tab sis tsis tau tshawb nrhiav ncaj qha. Ntawm no, peb tau tshawb nrhiav cov kev hloov pauv ntawm PPA hauv cov khoom noj uas yuav ua rau muaj teeb meem plab zom mov tsis zoo. Cov kab mob plab hauv cov nas uas noj zaub mov tsis kho (n = 9) thiab cov zaub mov uas muaj PPA ntau (n = 13) tau raug tshuaj xyuas siv cov txheej txheem ntev los ntsuas qhov sib txawv ntawm cov kab mob me me thiab cov kab mob hauv cov metabolism. Cov zaub mov PPA tau cuam tshuam nrog kev nce ntxiv ntawm cov kab mob tseem ceeb, suav nrog ntau hom Bacteroides, Prevotella, thiab Ruminococcus, uas yav dhau los tau koom nrog hauv kev tsim PPA. Cov kab mob ntawm cov nas uas raug PPA kuj muaj ntau txoj hauv kev cuam tshuam nrog kev ua haujlwm ntawm cov roj metabolism thiab cov tshuaj hormones steroid. Peb cov txiaj ntsig qhia tau tias PPA tuaj yeem hloov pauv cov kab mob plab thiab nws cov kev ua haujlwm metabolic. Cov kev hloov pauv uas tau pom no qhia tau hais tias cov tshuaj preservatives uas tau muab cais ua kev nyab xeeb rau kev noj tuaj yeem cuam tshuam rau cov kab mob hauv plab thiab, ua rau, tib neeg txoj kev noj qab haus huv. Ntawm lawv, P, G lossis S raug xaiv nyob ntawm qib kev faib tawm uas raug tshuaj xyuas. Txhawm rau kom txo qhov cuam tshuam ntawm kev faib tawm cuav, qhov tsawg kawg nkaus ntawm qhov muaj ntau ntawm 1e-4 (1 / 10,000 nyeem) tau txais yuav. Ua ntej kev tshuaj xyuas kev suav lej, qhov muaj ntau ntawm cov txheeb ze uas tau tshaj tawm los ntawm Bracken (fraction_total_reads) tau hloov pauv siv qhov kev hloov pauv ntawm lub hauv paus log-ratio (CLR) (Aitchison, 1982). Txoj kev CLR tau raug xaiv rau kev hloov pauv cov ntaub ntawv vim nws yog qhov ntsuas-invariant thiab txaus rau cov ntaub ntawv tsis sib xws (Gloor et al., 2017). Kev hloov pauv CLR siv cov logarithm ntuj. Cov ntaub ntawv suav uas tau tshaj tawm los ntawm Bracken tau normalized siv cov lus qhia cav sib raug zoo (RLE) (Anders thiab Huber, 2010). Cov duab tau tsim los ntawm kev siv kev sib xyaw ua ke ntawm matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 thiab cov logarithms sib law liag (Gloor et al., 2017). 0.12.2 thiab stantanotations v. 0.5.0 (Hunter, 2007; Waskom, 2021; Charlier et al., 2022). Bacillus/Bacteroidetes piv tau suav rau txhua tus qauv siv cov kab mob normalized suav. Cov nqi tau tshaj tawm hauv cov lus qhia tau muab faib ua 4 qhov chaw decimal. Simpson diversity index tau suav siv alpha_diversity.py tsab ntawv uas muab rau hauv KrakenTools v. 1.2 pob (Lu et al., 2022). Daim ntawv qhia Bracken tau muab rau hauv tsab ntawv thiab Simpson index "Si" tau muab rau -an parameter. Qhov sib txawv tseem ceeb hauv kev nplua mias tau txhais tias yog qhov sib txawv CLR nruab nrab ≥ 1 lossis ≤ -1. Qhov sib txawv CLR nruab nrab ntawm ± 1 qhia txog qhov nce 2.7-npaug hauv qhov ntau ntawm hom qauv. Lub cim (+/-) qhia seb cov taxon puas muaj ntau dua hauv cov qauv PPA thiab cov qauv tswj, feem. Qhov tseem ceeb tau txiav txim siab siv Mann-Whitney U xeem (Virtanen et al., 2020). Statsmodels v. 0.14 (Benjamini thiab Hochberg, 1995; Seabold thiab Perktold, 2010) tau siv, thiab cov txheej txheem Benjamini-Hochberg tau siv los kho rau ntau qhov kev sim. Ib qho kho p-value ≤ 0.05 tau siv ua qhov txwv rau kev txiav txim siab qhov tseem ceeb ntawm kev suav lej.
Cov kab mob me me hauv tib neeg feem ntau hu ua "lub cev kawg ntawm lub cev" thiab ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev noj qab haus huv ntawm tib neeg (Baquero thiab Nombela, 2012). Tshwj xeeb, cov kab mob hauv plab tau lees paub rau nws txoj kev cuam tshuam thoob plaws lub cev thiab lub luag haujlwm hauv ntau yam haujlwm tseem ceeb. Cov kab mob sib txuas muaj ntau nyob hauv plab, nyob hauv ntau qhov chaw sib txawv, siv cov as-ham, thiab sib tw nrog cov kab mob uas muaj peev xwm (Jandhyala et al., 2015). Cov kab mob sib txawv ntawm cov kab mob hauv plab muaj peev xwm tsim cov as-ham tseem ceeb xws li cov vitamins thiab txhawb kev zom zaub mov (Rowland et al., 2018). Cov kab mob metabolites kuj tau pom tias muaj feem cuam tshuam rau kev loj hlob ntawm cov ntaub so ntswg thiab txhim kho cov txheej txheem metabolic thiab kev tiv thaiv kab mob (Heijtz et al., 2011; Yu et al., 2022). Cov khoom sib xyaw ntawm cov kab mob hauv plab tib neeg muaj ntau yam thiab nyob ntawm cov yam ntxwv caj ces thiab ib puag ncig xws li kev noj zaub mov, poj niam txiv neej, tshuaj, thiab kev noj qab haus huv (Kumbhare et al., 2019).
Kev noj haus ntawm niam yog ib qho tseem ceeb ntawm kev loj hlob ntawm tus menyuam hauv plab thiab cov menyuam mos thiab yog qhov chaw muaj cov tshuaj uas yuav cuam tshuam rau kev loj hlob (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). Ib qho tshuaj zoo li no yog propionic acid (PPA), ib qho khoom siv roj fatty acid luv luv uas tau los ntawm kev fermentation ntawm cov kab mob thiab cov khoom noj khoom haus ntxiv (den Besten et al., 2013). PPA muaj cov tshuaj tua kab mob thiab cov tshuaj tua kab mob fungal thiab yog li ntawd siv ua cov khoom noj khoom haus thiab hauv kev siv hauv kev lag luam los tiv thaiv pwm thiab kev loj hlob ntawm cov kab mob (Wemmenhove et al., 2016). PPA muaj cov teebmeem sib txawv hauv cov nqaij sib txawv. Hauv daim siab, PPA muaj cov teebmeem tiv thaiv kev o los ntawm kev cuam tshuam rau cytokine kev qhia hauv macrophages (Kawasoe et al., 2022). Cov teebmeem tswj hwm no kuj tau pom hauv lwm cov hlwb tiv thaiv kab mob, ua rau txo qis kev o (Haase et al., 2021). Txawm li cas los xij, cov teebmeem sib txawv tau pom hauv lub hlwb. Cov kev tshawb fawb yav dhau los tau qhia tias kev raug PPA ua rau muaj tus cwj pwm zoo li autism hauv nas (El-Ansary et al., 2012). Lwm cov kev tshawb fawb tau qhia tias PPA tuaj yeem ua rau gliosis thiab ua kom cov kab mob pro-inflammatory hauv lub hlwb (Abdelli et al., 2019). Vim tias PPA yog cov kua qaub tsis muaj zog, nws tuaj yeem kis mus rau hauv cov hnyuv epithelium mus rau hauv cov ntshav thiab yog li hla cov teeb meem txwv tsis pub suav nrog cov ntshav-lub hlwb thaiv nrog rau lub placenta (Stinson et al., 2019), qhia txog qhov tseem ceeb ntawm PPA ua cov metabolite tswj hwm los ntawm cov kab mob. Txawm hais tias lub luag haujlwm ntawm PPA ua qhov txaus ntshai rau autism tam sim no tab tom tshawb nrhiav, nws cov teebmeem rau cov tib neeg uas muaj autism yuav nthuav dav dhau ntawm kev ua rau muaj kev sib txawv ntawm lub paj hlwb.
Cov tsos mob ntawm txoj hnyuv xws li raws plab thiab cem quav yog qhov tshwm sim ntau rau cov neeg mob uas muaj teeb meem ntawm kev loj hlob ntawm lub hlwb (Cao et al., 2021). Cov kev tshawb fawb yav dhau los tau qhia tias cov kab mob me me ntawm cov neeg mob uas muaj autism spectrum disorders (ASD) txawv ntawm cov neeg noj qab haus huv, qhia tias muaj cov kab mob plab dysbiosis (Finegold et al., 2010). Ib yam li ntawd, cov yam ntxwv ntawm cov kab mob me me ntawm cov neeg mob uas muaj kab mob plab, rog dhau, Alzheimer's, thiab lwm yam kuj txawv ntawm cov neeg noj qab haus huv (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). Txawm li cas los xij, txog niaj hnub no, tsis muaj kev sib raug zoo ntawm cov kab mob plab thiab cov kab mob lossis cov tsos mob ntawm lub hlwb (Yap et al., 2021), txawm hais tias ntau hom kab mob tau xav tias ua lub luag haujlwm hauv qee qhov mob no. Piv txwv li, Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio thiab lwm yam genera muaj ntau dua hauv cov microbiota ntawm cov neeg mob uas muaj autism (Tomova et al., 2015; Golubeva et al., 2017; Cristiano et al., 2018; Zurita et al., 2020). Qhov tseem ceeb, cov tswv cuab ntawm qee cov genera no paub tias muaj cov noob caj noob ces cuam tshuam nrog kev tsim PPA (Reichardt et al., 2014; Yun thiab Lee, 2016; Zhang et al., 2019; Baur thiab Dürre, 2023). Muab cov khoom tiv thaiv kab mob ntawm PPA, kev nce nws cov ntau ntxiv yuav pab tau rau kev loj hlob ntawm cov kab mob tsim PPA (Jacobson et al., 2018). Yog li, ib puag ncig nplua nuj PFA yuav ua rau muaj kev hloov pauv hauv cov kab mob hauv plab, suav nrog cov kab mob hauv plab, uas yuav yog cov yam ntxwv ua rau muaj cov tsos mob hauv plab.
Ib lo lus nug tseem ceeb hauv kev tshawb fawb txog microbiome yog seb qhov sib txawv ntawm cov kab mob me me puas yog qhov ua rau lossis cov tsos mob ntawm cov kab mob hauv qab. Kauj ruam thawj zaug rau kev piav qhia txog kev sib raug zoo ntawm kev noj zaub mov, cov kab mob hauv plab, thiab cov kab mob neurological yog los ntsuam xyuas cov teebmeem ntawm kev noj zaub mov rau cov kab mob me me. Txog qhov kawg no, peb tau siv cov metagenomic sequencing ntev los sib piv cov kab mob hauv plab ntawm cov menyuam ntawm cov nas uas tau noj zaub mov nplua nuj PPA lossis PPA-depleted. Cov menyuam tau noj zaub mov tib yam li lawv niam. Peb xav tias kev noj zaub mov nplua nuj PPA yuav ua rau muaj kev hloov pauv hauv cov kab mob hauv plab thiab cov kab mob ua haujlwm, tshwj xeeb tshaj yog cov uas cuam tshuam nrog PPA metabolism thiab / lossis PPA ntau lawm.
Txoj kev tshawb fawb no siv cov nas FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J transgenic (Jackson Laboratories) uas muaj cov protein fluorescent ntsuab ntau dhau (GFP) nyob rau hauv kev tswj hwm ntawm glia-specific GFAP promoter ua raws li cov lus qhia ntawm University of Central Florida Institutional Animal Care and Use Committee (UCF-IACUC) (Tus lej tso cai siv tsiaj: PROTO202000002). Tom qab rho menyuam, cov nas tau muab tso rau hauv tawb nrog 1-5 tus nas ntawm txhua tus poj niam txiv neej hauv ib lub tawb. Cov nas tau pub ad libitum nrog kev noj zaub mov huv (kev noj zaub mov qhib-hloov kho, 16 kcal% rog) lossis kev noj zaub mov sodium propionate-supplemented (kev noj zaub mov qhib-hloov kho, 16 kcal% rog, muaj 5,000 ppm sodium propionate). Tus nqi ntawm sodium propionate siv yog sib npaug rau 5,000 mg PFA/kg tag nrho qhov hnyav zaub mov. Qhov no yog qhov concentration siab tshaj plaws ntawm PPA pom zoo rau kev siv ua cov khoom noj khoom haus preservative. Yuav npaj rau txoj kev tshawb fawb no, cov nas niam txiv tau noj ob hom zaub mov no rau 4 lub lis piam ua ntej lawv sib yuav thiab txuas ntxiv mus thoob plaws hauv lub cev xeeb tub ntawm tus niam dej. Cov nas me [22 tus nas, 9 tus tswj (6 tus txiv neej, 3 tus poj niam) thiab 13 tus PPA (4 tus txiv neej, 9 tus poj niam)] tau raug rho menyuam thiab tom qab ntawd txuas ntxiv noj tib yam li cov niam dej rau 5 lub hlis. Cov nas me tau raug tua thaum muaj 5 lub hlis thiab lawv cov quav hauv plab hnyuv tau sau thiab khaws cia rau hauv 1.5 ml microcentrifuge raj ntawm -20°C thiab tom qab ntawd hloov mus rau lub tub yees -80°C kom txog thaum tus tswv tsev DNA ploj mus thiab cov kab mob nucleic acids tau raug rho tawm.
Tus tswv tsev DNA raug tshem tawm raws li cov txheej txheem hloov kho (Charalampous et al., 2019). Luv luv, cov ntsiab lus quav tau hloov mus rau 500 µl InhibitEX (Qiagen, Cat # / ID: 19593) thiab khaws cia khov. Ua tiav qhov siab tshaj plaws ntawm 1-2 fecal pellets ib zaug rho tawm. Cov ntsiab lus quav tom qab ntawd tau sib xyaw ua ke siv lub tshuab yas pestle hauv lub raj kom tsim cov slurry. Centrifuge cov qauv ntawm 10,000 RCF rau 5 feeb lossis kom txog thaum cov qauv tau pelleted, tom qab ntawd aspirate lub supernatant thiab rov ua dua lub pellet hauv 250 µl 1 × PBS. Ntxiv 250 µl 4.4% saponin kua (TCI, khoom lej S0019) rau cov qauv ua ib qho tshuaj ntxuav kom loosen eukaryotic cell membranes. Cov qauv tau sib xyaw maj mam kom txog thaum du thiab incubated ntawm chav tsev kub rau 10 feeb. Tom ntej no, txhawm rau cuam tshuam cov hlwb eukaryotic, 350 μl dej tsis muaj nuclease tau ntxiv rau hauv cov qauv, incubated rau 30 s, thiab tom qab ntawd 12 μl 5 M NaCl tau ntxiv. Cov qauv tau centrifuged ntawm 6000 RCF rau 5 feeb. Aspirate lub supernatant thiab resuspend lub pellet hauv 100 μl 1X PBS. Txhawm rau tshem tawm tus tswv tsev DNA, ntxiv 100 μl HL-SAN buffer (12.8568 g NaCl, 4 ml 1M MgCl2, 36 ml dej tsis muaj nuclease) thiab 10 μl HL-SAN enzyme (ArticZymes P/N 70910-202). Cov qauv tau sib xyaw kom huv si los ntawm kev siv pipetting thiab incubated ntawm 37 ° C rau 30 feeb ntawm 800 rpm ntawm Eppendorf ™ ThermoMixer C. Tom qab incubation, centrifuged ntawm 6000 RCF rau 3 feeb thiab ntxuav ob zaug nrog 800 µl thiab 1000 µl 1X PBS. Thaum kawg, resuspend lub pellet hauv 100 µl 1X PBS.
Tag nrho cov kab mob DNA tau raug rho tawm siv New England Biolabs Monarch Genomic DNA Purification Kit (New England Biolabs, Ipswich, MA, Cat# T3010L). Cov txheej txheem ua haujlwm ib txwm muaj nrog cov khoom siv tau hloov kho me ntsis. Incubate thiab tswj cov dej tsis muaj nuclease ntawm 60°C ua ntej kev ua haujlwm rau qhov kawg elution. Ntxiv 10 µl Proteinase K thiab 3 µl RNase A rau txhua tus qauv. Tom qab ntawd ntxiv 100 µl Cell Lysis Buffer thiab sib tov maj mam. Cov qauv tau incubated hauv Eppendorf™ ThermoMixer C ntawm 56°C thiab 1400 rpm rau tsawg kawg 1 teev thiab txog li 3 teev. Cov qauv incubated tau centrifuged ntawm 12,000 RCF rau 3 feeb thiab cov supernatant los ntawm txhua tus qauv tau hloov mus rau ib lub raj microcentrifuge sib cais 1.5 mL uas muaj 400 µL ntawm cov kua nplaum. Cov raj tau ces pulse vortexed rau 5-10 vib nas this ntawm 1 vib nas this. Muab tag nrho cov kua dej ntawm txhua tus qauv (kwv yees li 600–700 µL) rau hauv lub thawv lim dej uas muab tso rau hauv lub raj xa dej. Cov raj tau raug centrifuged ntawm 1,000 RCF rau 3 feeb kom cia DNA khi thawj zaug thiab tom qab ntawd centrifuged ntawm 12,000 RCF rau 1 feeb kom tshem tawm cov kua dej seem. Cov kem qauv tau raug hloov mus rau lub raj xa dej tshiab thiab tom qab ntawd ntxuav ob zaug. Rau thawj zaug ntxuav, ntxiv 500 µL ntawm cov dej ntxuav buffer rau txhua lub raj. Tig lub raj 3–5 zaug thiab tom qab ntawd centrifuge ntawm 12,000 RCF rau 1 feeb. Pov tseg cov kua dej ntawm lub raj xa dej thiab muab lub thawv lim dej rov qab rau hauv tib lub raj xa dej. Rau qhov thib ob ntxuav, ntxiv 500 µL ntawm cov dej ntxuav buffer rau hauv lub lim dej yam tsis tig rov qab. Cov qauv tau raug centrifuged ntawm 12,000 RCF rau 1 feeb. Muab lub lim dej hloov mus rau hauv lub raj mis LoBind® 1.5 mL thiab ntxiv 100 µL dej uas tsis muaj nuclease uas tau ua kom sov ua ntej lawm. Cov lim dej tau muab tso rau hauv chav sov li 1 feeb thiab tom qab ntawd centrifuged ntawm 12,000 RCF li 1 feeb. DNA uas tau elated tau khaws cia rau ntawm -80°C.
Kev ntsuas qhov concentration ntawm DNA tau ntsuas siv Qubit™ 4.0 Fluorometer. DNA tau npaj siv Qubit™ 1X dsDNA High Sensitivity Kit (Cat. No. Q33231) raws li cov lus qhia ntawm cov chaw tsim khoom. Kev faib tawm ntawm qhov ntev ntawm DNA tau ntsuas siv Aglient™ 4150 lossis 4200 TapeStation. DNA tau npaj siv Agilent™ Genomic DNA Reagents (Cat. No. 5067-5366) thiab Genomic DNA ScreenTape (Cat. No. 5067-5365). Kev npaj tsev qiv ntawv tau ua tiav siv Oxford Nanopore Technologies™ (ONT) Rapid PCR Barcoding Kit (SQK-RPB004) raws li cov lus qhia ntawm cov chaw tsim khoom. DNA tau raug txheeb xyuas siv ONT GridION™ Mk1 sequencer nrog Min106D flow cell (R 9.4.1). Cov chaw teeb tsa sequencing yog: kev hu xov tooj raug siab, tus nqi q tsawg kawg nkaus ntawm 9, kev teeb tsa barcode, thiab kev txiav barcode. Cov qauv tau raug txheeb xyuas rau 72 teev, tom qab ntawd cov ntaub ntawv hu xov tooj tau xa mus rau kev ua tiav thiab kev tshuaj xyuas ntxiv.
Kev ua bioinformatics tau ua tiav los ntawm kev siv cov txheej txheem piav qhia ua ntej (Greenman et al., 2024). Cov ntaub ntawv FASTQ tau los ntawm kev txheeb xyuas tau muab faib ua cov npe rau txhua tus qauv. Ua ntej kev tshuaj xyuas bioinformatics, cov ntaub ntawv tau ua tiav los ntawm kev siv cov kav dej hauv qab no: ua ntej, cov ntaub ntawv FASTQ ntawm cov qauv tau koom ua ke rau hauv ib daim ntawv FASTQ. Tom qab ntawd, kev nyeem luv dua 1000 bp tau lim siv Filtlong v. 0.2.1, nrog rau qhov kev hloov pauv tsuas yog –min_length 1000 (Wick, 2024). Ua ntej kev lim ntxiv, kev nyeem zoo tau tswj hwm siv NanoPlot v. 1.41.3 nrog cov kev cai hauv qab no: –fastq –plots dot –N50 -o
Rau kev faib tawm taxonomic, nyeem thiab sib sau ua ke contigs tau faib ua pawg siv Kraken2 v. 2.1.2 (Wood et al., 2019). Tsim cov ntawv qhia thiab cov ntaub ntawv tso zis rau kev nyeem thiab sib dhos, raws li. Siv qhov kev xaiv -use-names los tshuaj xyuas kev nyeem thiab sib dhos. Cov kev xaiv -gzip-compressed thiab -paired tau teev tseg rau cov ntu nyeem. Qhov sib piv ntawm cov taxa hauv metagenomes tau kwv yees siv Bracken v. 2.8 (Lu et al., 2017). Peb thawj zaug tsim lub ntaub ntawv kmer uas muaj 1000 lub hauv paus siv bracken-build nrog cov kev teeb tsa hauv qab no: -d
Kev sau ntawv txog noob caj noob ces thiab kev kwv yees qhov muaj ntau ntawm cov noob caj noob ces tau ua tiav los ntawm kev siv cov qauv hloov kho ntawm cov txheej txheem uas tau piav qhia los ntawm Maranga et al. (Maranga et al., 2023). Ua ntej, cov contigs luv dua 500 bp tau raug tshem tawm ntawm txhua qhov kev sib dhos siv SeqKit v. 2.5.1 (Shen et al., 2016). Cov kev sib dhos xaiv tau raug muab tso ua ke rau hauv ib lub pan-metagenome. Cov thav ntawv nyeem qhib (ORFs) tau txheeb xyuas siv Prodigal v. 1.0.1 (ib qho sib luag ntawm Prodigal v. 2.6.3) nrog cov kev teeb tsa hauv qab no: -d
Cov noob caj noob ces tau raug muab faib ua pawg raws li Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) ortholog (KO) identifiers uas eggNOG tau muab los sib piv cov noob caj noob ces ntau npaum li cas. Cov noob caj noob ces uas tsis muaj knockouts lossis cov noob caj noob ces uas muaj ntau knockouts tau raug tshem tawm ua ntej kev tshuaj xyuas. Qhov nruab nrab ntawm txhua KO ib qho qauv tau raug suav thiab kev tshuaj xyuas suav lej tau ua tiav. Cov noob caj noob ces PPA metabolism tau txhais tias yog txhua yam noob caj noob ces uas tau muab ib kab ko00640 hauv kab KEGG_Pathway, qhia txog lub luag haujlwm hauv propionate metabolism raws li KEGG. Cov noob caj noob ces uas tau txheeb xyuas tias cuam tshuam nrog PPA ntau lawm tau teev nyob rau hauv Supplementary Table 1 (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017). Kev xeem permutation tau ua los txheeb xyuas PPA metabolism thiab cov noob caj noob ces ntau npaum li cas hauv txhua hom qauv. Ib txhiab permutations tau ua rau txhua noob caj noob ces tau tshuaj xyuas. Tus nqi p ntawm 0.05 tau siv los ua qhov txiav tawm los txiav txim siab qhov tseem ceeb ntawm kev suav lej. Cov lus piav qhia ua haujlwm tau muab rau cov noob caj noob ces hauv ib pawg raws li cov lus piav qhia ntawm cov noob caj noob ces sawv cev hauv pawg. Cov taxa uas cuam tshuam nrog PPA metabolism thiab/lossis PPA ntau lawm tuaj yeem txheeb xyuas tau los ntawm kev sib phim contig IDs hauv Kraken2 cov ntaub ntawv tso zis nrog tib contig IDs khaws cia thaum lub sijhawm ua haujlwm annotation siv eggNOG. Kev ntsuam xyuas qhov tseem ceeb tau ua tiav siv Mann-Whitney U xeem piav qhia ua ntej. Kev kho rau ntau qhov kev ntsuam xyuas tau ua tiav siv Benjamini-Hochberg txheej txheem. Tus nqi p ntawm ≤ 0.05 tau siv ua qhov txiav tawm los txiav txim siab qhov tseem ceeb ntawm kev suav lej.
Qhov sib txawv ntawm cov kab mob hauv plab ntawm cov nas tau raug soj ntsuam siv Simpson diversity index. Tsis muaj qhov sib txawv tseem ceeb tau pom ntawm cov qauv tswj thiab PPA hauv cov nqe lus ntawm genus thiab hom tsiaj sib txawv (p-tus nqi rau genus: 0.18, p-tus nqi rau hom tsiaj: 0.16) (Daim Duab 1). Cov kab mob sib xyaw ua ke tau muab piv siv kev tshuaj xyuas cov khoom tseem ceeb (PCA). Daim Duab 2 qhia txog kev sib sau ua ke ntawm cov qauv los ntawm lawv cov phyla, qhia tias muaj qhov sib txawv ntawm cov hom tsiaj ntawm cov microbiomes ntawm PPA thiab cov qauv tswj. Qhov kev sib sau ua ke no tsis tshua pom tseeb ntawm qib genus, qhia tias PPA cuam tshuam rau qee cov kab mob (Daim Duab Ntxiv 1).
Daim Duab 1. Alpha ntau haiv neeg ntawm cov noob caj noob ces thiab cov hom tsiaj ntawm cov kab mob hauv plab nas. Cov duab qhia txog Simpson ntau haiv neeg ntawm cov noob caj noob ces (A) thiab cov hom tsiaj (B) hauv PPA thiab cov qauv tswj. Qhov tseem ceeb tau txiav txim siab siv Mann-Whitney U xeem, thiab kev kho ntau yam tau ua tiav siv Benjamini-Hochberg txheej txheem. ns, p-tus nqi tsis tseem ceeb (p> 0.05).
Daim Duab 2. Cov txiaj ntsig ntawm kev tshuaj xyuas cov khoom tseem ceeb ntawm cov kab mob hauv plab nas ntawm theem hom tsiaj. Daim phiaj tshuaj xyuas cov khoom tseem ceeb qhia txog kev faib tawm ntawm cov qauv thoob plaws lawv ob lub khoom tseem ceeb thawj zaug. Cov xim qhia txog hom qauv: Cov nas uas raug PPA yog xim ntshav thiab cov nas tswj yog xim daj. Cov khoom tseem ceeb 1 thiab 2 tau kos rau ntawm x-axis thiab y-axis, raws li, thiab tau qhia ua lawv qhov piv txwv sib txawv piav qhia.
Siv cov ntaub ntawv suav hloov pauv RLE, qhov txo qis tseem ceeb ntawm qhov nruab nrab Bacteroidetes/Bacilli piv tau pom hauv cov nas tswj thiab PPA (tswj: 9.66, PPA: 3.02; p-value = 0.0011). Qhov sib txawv no yog vim muaj ntau dua ntawm Bacteroidetes hauv cov nas PPA piv rau cov nas tswj, txawm hais tias qhov sib txawv tsis tseem ceeb (tswj nruab nrab CLR: 5.51, PPA nruab nrab CLR: 6.62; p-value = 0.054), thaum Bacteroidetes muaj ntau zoo sib xws (tswj nruab nrab CLR: 7.76, PPA nruab nrab CLR: 7.60; p-value = 0.18).
Kev tshuaj xyuas qhov muaj ntau ntawm cov tswv cuab taxonomic ntawm cov kab mob hauv plab tau qhia tias 1 phylum thiab 77 hom sib txawv ntawm PPA thiab cov qauv tswj (Supplementary Table 2). Qhov muaj ntau ntawm 59 hom hauv cov qauv PPA yog siab dua li ntawm cov qauv tswj, thaum qhov muaj ntau ntawm tsuas yog 16 hom hauv cov qauv tswj yog siab dua li ntawm cov qauv PPA (Daim Duab 3).
Daim Duab 3. Qhov sib txawv ntawm cov taxa hauv cov kab mob plab ntawm PPA thiab cov nas tswj. Cov phiaj xwm roob hluav taws qhia txog qhov sib txawv ntawm qhov muaj ntau ntawm cov genera (A) lossis hom (B) ntawm PPA thiab cov qauv tswj. Cov dots grey qhia tsis muaj qhov sib txawv tseem ceeb hauv cov taxa muaj ntau. Cov dots xim qhia txog qhov sib txawv tseem ceeb hauv qhov muaj ntau (p-value ≤ 0.05). 20 taxa sab saum toj nrog qhov sib txawv loj tshaj plaws hauv qhov muaj ntau ntawm cov qauv tau pom hauv liab thiab lub teeb xiav (cov qauv tswj thiab PPA), feem. Cov dots daj thiab ntshav tsawg kawg yog 2.7 npaug ntau dua hauv kev tswj lossis PPA qauv dua li hauv kev tswj. Cov dots dub sawv cev rau taxa nrog qhov muaj ntau sib txawv, nrog qhov nruab nrab CLR sib txawv ntawm -1 thiab 1. Cov nqi P tau suav los ntawm kev siv Mann-Whitney U xeem thiab kho rau ntau qhov kev sim siv Benjamini-Hochberg txheej txheem. Qhov nruab nrab CLR sib txawv qhia txog qhov sib txawv tseem ceeb hauv qhov muaj ntau.
Tom qab tshuaj xyuas cov kab mob hauv plab, peb tau ua ib qho kev piav qhia txog kev ua haujlwm ntawm cov kab mob me me. Tom qab lim tawm cov noob caj noob ces tsis zoo, tag nrho ntawm 378,355 cov noob caj noob ces tshwj xeeb tau txheeb xyuas thoob plaws txhua qhov qauv. Qhov kev hloov pauv ntau ntawm cov noob caj noob ces no tau siv rau kev tshuaj xyuas cov khoom tseem ceeb (PCA), thiab cov txiaj ntsig tau qhia txog qib siab ntawm kev sib sau ua ke ntawm cov qauv raws li lawv cov qauv ua haujlwm (Daim Duab 4).
Daim Duab 4. Cov txiaj ntsig PCA siv cov ntaub ntawv ua haujlwm ntawm cov kab mob hauv plab nas. Daim duab PCA qhia txog kev faib tawm ntawm cov qauv thoob plaws lawv ob lub ntsiab lus tseem ceeb. Cov xim qhia txog hom qauv: Cov nas uas raug PPA yog xim ntshav thiab cov nas tswj yog xim daj. Cov khoom tseem ceeb 1 thiab 2 yog kos rau ntawm x-axis thiab y-axis, raws li, thiab yog qhia ua lawv qhov piv txwv sib txawv piav qhia.
Tom ntej no peb tau tshuaj xyuas qhov muaj ntau ntawm KEGG knockouts hauv ntau hom qauv. Tag nrho ntawm 3648 qhov knockouts tshwj xeeb tau txheeb xyuas, uas 196 muaj ntau dua hauv cov qauv tswj thiab 106 muaj ntau dua hauv cov qauv PPA (Daim Duab 5). Tag nrho ntawm 145 noob tau pom hauv cov qauv tswj thiab 61 noob hauv cov qauv PPA, nrog rau qhov muaj ntau sib txawv. Cov kev taug kev ntsig txog lipid thiab aminosugar metabolism tau nplua nuj ntau dua hauv cov qauv PPA (Daim Ntawv Ntxiv 3). Cov kev taug kev ntsig txog nitrogen metabolism thiab sulfur relay systems tau nplua nuj ntau dua hauv cov qauv tswj (Daim Ntawv Ntxiv 3). Qhov muaj ntau ntawm cov noob ntsig txog aminosugar/nucleotide metabolism (ko:K21279) thiab inositol phosphate metabolism (ko:K07291) tau siab dua hauv cov qauv PPA (Daim Duab 5). Cov qauv tswj tau muaj ntau cov noob caj noob ces uas cuam tshuam nrog benzoate metabolism (ko:K22270), nitrogen metabolism (ko:K00368), thiab glycolysis/gluconeogenesis (ko:K00131) (Daim Duab 5).
Daim Duab 5. Qhov sib txawv ntawm cov KOs hauv cov kab mob plab ntawm PPA thiab cov nas tswj. Daim duab qhia txog roob hluav taws qhia txog qhov sib txawv ntawm qhov muaj ntau ntawm cov pab pawg ua haujlwm (KOs). Cov dots grey qhia txog KOs uas muaj ntau tsis sib txawv ntawm cov qauv (p-value > 0.05). Cov dots xim qhia txog qhov sib txawv tseem ceeb ntawm qhov muaj ntau (p-value ≤ 0.05). 20 KOs nrog qhov sib txawv loj tshaj plaws ntawm qhov muaj ntau ntawm cov qauv tau qhia hauv liab thiab xiav, sib raug rau cov qauv tswj thiab PPA, raws li. Cov dots daj thiab ntshav qhia txog KOs uas muaj tsawg kawg yog 2.7 npaug ntau dua hauv cov qauv tswj thiab PPA, raws li. Cov dots dub qhia txog KOs nrog qhov muaj ntau sib txawv, nrog qhov nruab nrab CLR sib txawv ntawm -1 thiab 1. Cov nqi P tau suav los ntawm kev siv Mann-Whitney U xeem thiab kho rau ntau qhov kev sib piv siv Benjamini-Hochberg txheej txheem. NaN qhia tias KO tsis koom nrog txoj hauv kev hauv KEGG. Cov nqi sib txawv CLR txhais tau tias qhov sib txawv tseem ceeb ntawm qhov muaj ntau. Yog xav paub ntxiv txog cov kev uas cov KOs teev tseg koom nrog, saib Daim Ntawv Qhia Ntxiv 3.
Ntawm cov noob caj noob ces uas tau sau tseg, 1601 noob caj noob ces muaj qhov sib txawv ntawm cov qauv piv txwv (p ≤ 0.05), nrog rau txhua noob caj noob ces muaj tsawg kawg yog 2.7 npaug ntau dua. Ntawm cov noob caj noob ces no, 4 noob caj noob ces muaj ntau dua hauv cov qauv tswj thiab 1597 noob caj noob ces muaj ntau dua hauv cov qauv PPA. Vim tias PPA muaj cov khoom tiv thaiv kab mob, peb tau tshuaj xyuas qhov muaj ntau ntawm PPA metabolism thiab cov noob caj noob ces tsim tawm ntawm cov qauv piv txwv. Ntawm 1332 PPA metabolism-related noob caj noob ces, 27 noob caj noob ces muaj ntau dua hauv cov qauv tswj thiab 12 noob caj noob ces muaj ntau dua hauv cov qauv PPA. Ntawm 223 PPA production-related noob caj noob ces, 1 noob caj noob ces muaj ntau dua hauv cov qauv PPA. Daim duab 6A ntxiv qhia txog qhov muaj ntau dua ntawm cov noob caj noob ces koom nrog PPA metabolism, nrog rau qhov muaj ntau dua hauv cov qauv tswj thiab qhov loj me ntawm cov nyhuv, thaum Daim duab 6B qhia txog cov noob caj noob ces nrog rau qhov muaj ntau dua pom hauv cov qauv PPA.
Daim Duab 6. Qhov muaj ntau ntawm cov noob caj noob ces PPA hauv cov nas plab microbiome. Cov duab qhia txog roob hluav taws qhia txog qhov sib txawv ntawm qhov muaj ntau ntawm cov noob caj noob ces uas cuam tshuam nrog PPA metabolism (A) thiab PPA tsim tawm (B). Cov dots grey qhia txog cov noob caj noob ces uas muaj ntau tsis sib txawv ntawm cov qauv piv txwv (p-value > 0.05). Cov dots xim qhia txog qhov sib txawv ntawm qhov muaj ntau (p-value ≤ 0.05). 20 cov noob caj noob ces uas muaj ntau qhov sib txawv loj tshaj plaws tau pom hauv liab thiab xiav (cov qauv tswj thiab PPA), raws li. Qhov muaj ntau ntawm cov dots daj thiab ntshav tsawg kawg yog 2.7 npaug ntau dua hauv cov qauv tswj thiab PPA dua li hauv cov qauv tswj. Cov dots dub sawv cev rau cov noob caj noob ces uas muaj ntau qhov sib txawv, nrog rau qhov nruab nrab CLR sib txawv ntawm -1 thiab 1. Cov nqi P tau suav los ntawm kev siv Mann-Whitney U xeem thiab kho rau ntau qhov kev sib piv siv cov txheej txheem Benjamini-Hochberg. Cov noob caj noob ces sib raug rau cov noob caj noob ces sawv cev hauv cov ntawv teev npe noob caj noob ces uas tsis rov ua dua. Cov npe noob caj noob ces muaj lub cim KEGG uas qhia txog KO noob caj noob ces. Qhov nruab nrab CLR sib txawv qhia txog qhov muaj ntau sib txawv. Ib lub cim dash (-) qhia tias tsis muaj lub cim rau cov gene hauv KEGG database.
Cov hom tsiaj uas muaj cov noob caj ces cuam tshuam nrog PPA metabolism thiab/lossis kev tsim khoom tau txheeb xyuas los ntawm kev sib phim qhov tseeb ntawm cov noob caj ces ntawm cov contigs nrog contig ID ntawm cov noob caj ces. Ntawm theem genus, 130 genera tau pom tias muaj cov noob caj ces cuam tshuam nrog PPA metabolism thiab 61 genera tau pom tias muaj cov noob caj ces cuam tshuam nrog PPA kev tsim khoom (Supplementary Table 4). Txawm li cas los xij, tsis muaj genera qhia txog qhov sib txawv tseem ceeb hauv kev nplua mias (p > 0.05).
Ntawm theem hom tsiaj, 144 hom kab mob tau pom tias muaj cov noob caj noob ces cuam tshuam nrog PPA metabolism thiab 68 hom kab mob tau pom tias muaj cov noob caj noob ces cuam tshuam nrog PPA tsim khoom (Supplementary Table 5). Ntawm cov PPA metabolizers, yim tus kab mob tau pom tias muaj kev nce ntxiv ntawm ntau hom qauv, thiab txhua tus tau pom tias muaj kev hloov pauv tseem ceeb (Supplementary Table 6). Txhua tus PPA metabolizers uas tau txheeb xyuas nrog qhov sib txawv ntawm qhov muaj ntau ntau dua hauv PPA qauv. Kev faib tawm theem hom tsiaj tau qhia txog cov neeg sawv cev ntawm cov genera uas tsis sib txawv ntawm cov qauv, suav nrog ntau hom Bacteroides thiab Ruminococcus, nrog rau Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus, thiab Alcaligenes polymorpha. Ntawm cov kab mob tsim PPA, plaub tus kab mob tau pom tias muaj qhov sib txawv ntawm ntau hom qauv. Cov hom tsiaj uas muaj qhov sib txawv ntawm ntau suav nrog Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis, thiab Ruminococcus bovis.
Hauv kev tshawb fawb no, peb tau tshuaj xyuas cov teebmeem ntawm PPA raug rau cov kab mob hauv plab ntawm cov nas. PPA tuaj yeem ua rau muaj kev teb sib txawv hauv cov kab mob vim tias nws yog tsim los ntawm qee hom tsiaj, siv ua zaub mov los ntawm lwm hom tsiaj, lossis muaj cov teebmeem antimicrobial. Yog li ntawd, nws ntxiv rau hauv ib puag ncig plab los ntawm kev noj zaub mov ntxiv yuav muaj cov teebmeem sib txawv nyob ntawm kev kam rau siab, kev cuam tshuam, thiab lub peev xwm siv nws ua qhov chaw muab khoom noj. Cov kab mob rhiab heev yuav raug tshem tawm thiab hloov los ntawm cov uas tiv taus PPA lossis muaj peev xwm siv nws ua qhov chaw muab khoom noj, ua rau muaj kev hloov pauv hauv cov khoom xyaw ntawm cov kab mob hauv plab. Peb cov txiaj ntsig tau qhia txog qhov sib txawv tseem ceeb hauv cov khoom xyaw microbial tab sis tsis muaj kev cuam tshuam rau tag nrho cov kab mob sib txawv. Cov teebmeem loj tshaj plaws tau pom ntawm qib hom tsiaj, nrog ntau dua 70 taxa sib txawv ntau ntawm PPA thiab cov qauv tswj (Supplementary Table 2). Kev soj ntsuam ntxiv ntawm cov qauv ntawm PPA-raug qhia txog qhov sib txawv ntawm cov hom kab mob piv rau cov qauv tsis tau raug, qhia tias PPA tuaj yeem txhim kho cov yam ntxwv ntawm cov kab mob thiab txwv cov kab mob uas tuaj yeem muaj sia nyob hauv cov chaw muaj ntau PPA. Yog li, PPA tej zaum yuav xaiv ua rau muaj kev hloov pauv es tsis yog ua rau muaj kev cuam tshuam dav dav ntawm cov kab mob hauv plab.
Cov tshuaj tiv thaiv zaub mov xws li PPA tau pom tias hloov pauv qhov muaj ntau ntawm cov khoom hauv plab yam tsis cuam tshuam rau qhov sib txawv tag nrho (Nagpal et al., 2021). Ntawm no, peb tau pom qhov sib txawv tseem ceeb tshaj plaws ntawm cov tsiaj Bacteroidetes hauv phylum Bacteroidetes (yav dhau los hu ua Bacteroidetes), uas tau nplua nuj heev hauv cov nas uas raug PPA. Kev muaj ntau ntxiv ntawm cov tsiaj Bacteroides yog txuam nrog kev ua kom cov hnoos qeev puas tsuaj ntau ntxiv, uas yuav ua rau muaj kev pheej hmoo ntawm kev kis kab mob thiab txhawb kev o (Cornick et al., 2015; Desai et al., 2016; Penzol et al., 2019). Ib txoj kev tshawb fawb pom tias cov nas txiv neej yug tshiab kho nrog Bacteroides fragilis tau ua rau muaj kev coj cwj pwm hauv zej zog uas zoo li autism spectrum disorder (ASD) (Carmel et al., 2023), thiab lwm txoj kev tshawb fawb tau qhia tias cov tsiaj Bacteroides tuaj yeem hloov pauv kev ua haujlwm ntawm lub cev tiv thaiv kab mob thiab ua rau autoimmune inflammatory cardiomyopathy (Gil-Cruz et al., 2019). Cov tsiaj txhu uas yog cov genera Ruminococcus, Prevotella, thiab Parabacteroides kuj tau nce ntxiv ntau hauv cov nas uas raug PPA (Coretti et al., 2018). Qee hom Ruminococcus muaj feem cuam tshuam nrog cov kab mob xws li kab mob Crohn los ntawm kev tsim cov cytokines proinflammatory (Henke et al., 2019), thaum cov hom Prevotella xws li Prevotella humani muaj feem cuam tshuam nrog cov kab mob metabolic xws li ntshav siab thiab insulin rhiab heev (Pedersen et al., 2016; Li et al., 2017). Thaum kawg, peb pom tias qhov piv ntawm Bacteroidetes (yav tas los hu ua Firmicutes) rau Bacteroidetes qis dua hauv cov nas uas raug PPA dua li hauv cov nas tswj vim muaj ntau hom Bacteroidetes ntau dua. Qhov piv no tau pom ua ntej lawm tias yog ib qho cim qhia tseem ceeb ntawm kev sib npaug ntawm txoj hnyuv, thiab kev cuam tshuam hauv qhov piv no tau cuam tshuam nrog ntau yam kab mob (Turpin et al., 2016; Takezawa et al., 2021; An et al., 2023), suav nrog cov kab mob o ntawm txoj hnyuv (Stojanov et al., 2020). Ua ke, cov hom tsiaj ntawm phylum Bacteroidetes zoo li raug cuam tshuam los ntawm kev noj zaub mov PPA ntau dua. Qhov no yuav yog vim muaj kev kam rau siab dua rau PPA lossis lub peev xwm siv PPA ua lub zog, uas tau pom tias muaj tseeb rau tsawg kawg ib hom tsiaj, Hoylesella enocea (Hitch et al., 2022). Xwb, kev raug PPA ntawm niam tuaj yeem txhim kho kev loj hlob ntawm tus menyuam hauv plab los ntawm kev ua rau txoj hnyuv ntawm cov menyuam nas muaj kev cuam tshuam ntau dua rau Bacteroidetes colonization; txawm li cas los xij, peb txoj kev tshawb fawb tsim tsis tau tso cai rau qhov kev ntsuam xyuas zoo li no.
Kev ntsuam xyuas cov ntsiab lus metagenomic qhia txog qhov sib txawv tseem ceeb ntawm cov noob caj noob ces uas cuam tshuam nrog PPA metabolism thiab kev tsim khoom, nrog rau cov nas uas raug PPA qhia txog cov noob caj noob ces ntau dua uas ua rau PPA tsim khoom, thaum cov nas uas tsis raug PPA qhia txog cov noob caj noob ces ntau dua uas ua rau PAA metabolism (Daim Duab 6). Cov txiaj ntsig no qhia tau tias qhov cuam tshuam ntawm PPA rau cov kab mob me me yuav tsis yog vim nws siv xwb, txwv tsis pub qhov muaj ntau ntawm cov noob caj noob ces uas cuam tshuam nrog PPA metabolism yuav tsum tau qhia txog qhov muaj ntau dua hauv cov kab mob hauv plab ntawm cov nas uas raug PPA. Ib qho kev piav qhia yog tias PPA ua rau muaj cov kab mob ntau ntxiv los ntawm nws cov teebmeem antimicrobial es tsis yog los ntawm nws siv los ntawm cov kab mob ua cov khoom noj khoom haus. Cov kev tshawb fawb yav dhau los tau qhia tias PPA inhibits kev loj hlob ntawm Salmonella Typhimurium nyob ntawm seb muaj pes tsawg koob tshuaj (Jacobson et al., 2018). Kev raug rau cov concentration siab dua ntawm PPA yuav xaiv cov kab mob uas tiv taus nws cov khoom antimicrobial thiab tej zaum yuav tsis tas yuav metabolize lossis tsim nws. Piv txwv li, ntau hom Parabacteroides tau qhia tias muaj ntau dua hauv cov qauv PPA, tab sis tsis muaj cov noob caj noob ces cuam tshuam nrog PPA metabolism lossis kev tsim khoom tau pom (Cov Lus Qhia Ntxiv 2, 4, thiab 5). Ntxiv mus, PPA tsim tawm ua cov khoom lag luam fermentation tau faib dav dav ntawm ntau yam kab mob (Gonzalez-Garcia et al., 2017). Ntau hom kab mob ntau dua yuav yog qhov laj thawj rau qhov muaj ntau dua ntawm cov noob caj noob ces cuam tshuam nrog PPA metabolism hauv cov qauv tswj (Averina et al., 2020). Ntxiv mus, tsuas yog 27 (2.14%) ntawm 1332 noob caj noob ces tau kwv yees tias yog cov noob caj noob ces cuam tshuam nrog PPA metabolism. Ntau cov noob caj noob ces cuam tshuam nrog PPA metabolism kuj koom nrog lwm txoj hauv kev metabolic. Qhov no qhia ntxiv tias qhov muaj ntau ntawm cov noob caj noob ces cuam tshuam nrog PPA metabolism siab dua hauv cov qauv tswj; cov noob caj noob ces no yuav ua haujlwm hauv txoj hauv kev uas tsis ua rau PPA siv lossis tsim ua cov khoom lag luam. Hauv qhov no, tsuas yog ib qho noob caj noob ces cuam tshuam nrog PPA tiam qhia txog qhov sib txawv tseem ceeb ntawm qhov muaj ntau ntawm cov qauv. Tsis zoo li cov noob caj noob ces uas cuam tshuam nrog PPA metabolism, cov cim noob caj noob ces rau PPA tsim tau raug xaiv vim lawv koom nrog ncaj qha rau txoj kev kab mob rau PPA tsim. Hauv cov nas uas raug PPA, txhua hom tsiaj tau pom tias muaj ntau ntxiv thiab muaj peev xwm tsim PPA. Qhov no txhawb nqa qhov kev kwv yees tias PPA yuav xaiv cov neeg tsim PPA thiab yog li ntawd kwv yees tias PPA muaj peev xwm tsim tau yuav nce ntxiv. Txawm li cas los xij, cov noob caj noob ces ntau tsis tas yuav cuam tshuam nrog kev qhia noob caj noob ces; yog li, txawm hais tias qhov ntau ntawm cov noob caj noob ces uas cuam tshuam nrog PPA metabolism siab dua hauv cov qauv tswj, qhov nrawm ntawm kev qhia tawm yuav txawv (Shi et al., 2014). Txhawm rau kom paub meej txog kev sib raug zoo ntawm qhov muaj ntau ntawm PPA-tsim cov noob caj noob ces thiab PPA tsim tawm, kev tshawb fawb txog kev qhia tawm ntawm cov noob caj noob ces uas koom nrog PPA tsim tawm yog qhov xav tau.
Kev piav qhia txog kev ua haujlwm ntawm PPA thiab cov metagenomes tswj tau qhia txog qee qhov sib txawv. Kev tshuaj xyuas PCA ntawm cov ntsiab lus ntawm cov noob qhia tau hais tias muaj cov pawg sib cais ntawm PPA thiab cov qauv tswj (Daim Duab 5). Kev sib sau ua ke hauv cov qauv qhia tau hais tias cov ntsiab lus ntawm cov noob tswj muaj ntau yam, thaum cov qauv PPA sib sau ua ke. Kev sib sau ua ke los ntawm cov ntsiab lus ntawm cov noob zoo ib yam li kev sib sau ua ke los ntawm cov qauv hom. Yog li, qhov sib txawv ntawm txoj kev muaj ntau yog sib xws nrog kev hloov pauv ntawm qhov muaj ntau ntawm cov hom thiab cov kab mob tshwj xeeb hauv lawv. Hauv cov qauv PPA, ob txoj kev uas muaj ntau dua tau cuam tshuam nrog aminosugar/nucleotide qab zib metabolism (ko:K21279) thiab ntau txoj kev lipid metabolism (ko:K00647, ko:K03801; Supplementary Table 3). Cov noob cuam tshuam nrog ko:K21279 paub tias cuam tshuam nrog genus Bacteroides, ib qho ntawm cov genera uas muaj ntau dua ntawm cov hom hauv cov qauv PPA. Cov enzyme no tuaj yeem zam kev teb tiv thaiv kab mob los ntawm kev qhia cov capsular polysaccharides (Wang et al., 2008). Qhov no yuav yog vim muaj kev nce hauv Bacteroidetes pom hauv cov nas uas raug PPA. Qhov no ua kom tiav qhov kev tsim cov roj fatty acid ntau ntxiv uas pom muaj nyob rau hauv PPA microbiome. Cov kab mob siv txoj kev FASIIko:K00647 (fabB) los tsim cov roj fatty acids, uas yuav cuam tshuam rau txoj kev ua haujlwm ntawm tus tswv tsev (Yao thiab Rock, 2015; Johnson et al., 2020), thiab kev hloov pauv hauv cov metabolism lipid yuav ua lub luag haujlwm hauv kev loj hlob ntawm lub hlwb (Yu et al., 2020). Lwm txoj hauv kev uas qhia tau tias muaj ntau ntxiv hauv cov qauv PPA yog steroid hormone biosynthesis (ko:K12343). Muaj pov thawj ntau ntxiv tias muaj kev sib raug zoo ntawm lub peev xwm ntawm cov kab mob hauv plab los cuam tshuam cov tshuaj hormones thiab cuam tshuam los ntawm cov tshuaj hormones, xws li cov tshuaj steroid siab yuav muaj cov teeb meem kev noj qab haus huv tom qab (Tetel et al., 2018).
Txoj kev tshawb fawb no tsis yog tsis muaj kev txwv thiab kev xav. Ib qho tseem ceeb yog tias peb tsis tau ua qhov kev ntsuam xyuas lub cev ntawm cov tsiaj. Yog li ntawd, nws tsis tuaj yeem xaus lus ncaj qha seb qhov kev hloov pauv hauv microbiome puas cuam tshuam nrog ib qho kab mob. Lwm qhov kev xav yog tias cov nas hauv txoj kev tshawb fawb no tau noj tib yam li lawv niam. Kev tshawb fawb yav tom ntej yuav txiav txim siab seb puas hloov los ntawm kev noj zaub mov nplua nuj PPA mus rau kev noj zaub mov tsis muaj PPA txhim kho nws cov teebmeem rau microbiome. Ib qho kev txwv ntawm peb txoj kev tshawb fawb, zoo li ntau lwm tus, yog qhov loj me ntawm cov qauv tsawg. Txawm hais tias cov lus xaus raug cai tuaj yeem kos tau, qhov loj me ntawm cov qauv yuav muab lub zog ntau dua thaum tshuaj xyuas cov txiaj ntsig. Peb kuj ceev faj txog kev kos cov lus xaus txog kev sib raug zoo ntawm kev hloov pauv hauv plab microbiome thiab txhua yam kab mob (Yap et al., 2021). Cov yam ntxwv tsis sib haum xeeb suav nrog hnub nyoog, poj niam txiv neej, thiab kev noj zaub mov tuaj yeem cuam tshuam rau cov kab mob me me. Cov yam ntxwv no yuav piav qhia txog qhov tsis sib xws pom hauv cov ntaub ntawv hais txog kev sib raug zoo ntawm plab microbiome nrog cov kab mob nyuaj (Johnson et al., 2019; Lagod thiab Naser, 2023). Piv txwv li, cov tswv cuab ntawm cov genus Bacteroidetes tau pom tias muaj kev nce lossis txo qis hauv cov tsiaj thiab tib neeg uas muaj ASD (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). Ib yam li ntawd, kev tshawb fawb txog cov khoom xyaw hauv plab hauv cov neeg mob uas muaj kab mob plab hnyuv tau pom ob qho tib si nce thiab txo qis hauv tib pawg (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). Txhawm rau txwv qhov cuam tshuam ntawm kev ntxub ntxaug poj niam txiv neej, peb tau sim ua kom muaj kev sawv cev sib npaug ntawm cov poj niam txiv neej kom qhov sib txawv feem ntau yuav tsav los ntawm kev noj zaub mov. Ib qho kev sib tw ntawm kev sau ntawv ua haujlwm yog kev tshem tawm cov kab lus rov ua dua. Peb txoj kev sib sau ua ke ntawm cov noob caj noob ces xav tau 95% kev sib raug zoo thiab 85% qhov ntev zoo sib xws, nrog rau 90% kev sib phim kom tshem tawm cov pawg cuav. Txawm li cas los xij, qee kis, peb tau pom COGs nrog cov lus piav qhia tib yam (piv txwv li, MUT) (Daim duab 6). Yuav tsum muaj kev tshawb fawb ntxiv kom paub seb cov orthologs no puas sib txawv, cuam tshuam nrog cov genera tshwj xeeb, lossis qhov no puas yog qhov txwv ntawm txoj kev sib sau ua ke ntawm cov noob caj noob ces. Lwm qhov txwv ntawm kev sau ntawv ua haujlwm yog qhov ua rau tsis raug; cov noob caj noob ces mmdA yog ib qho enzyme paub tias koom nrog hauv kev tsim cov propionate, tab sis KEGG tsis koom nrog nws nrog txoj kev zom zaub mov propionate. Qhov sib txawv, scpB thiab mmcD orthologs muaj feem cuam tshuam. Cov noob caj noob ces ntau heev uas tsis muaj qhov knockouts tshwj xeeb yuav ua rau tsis muaj peev xwm txheeb xyuas cov noob caj noob ces PPA thaum ntsuas qhov muaj ntau ntawm cov noob caj noob ces. Kev tshawb fawb yav tom ntej yuav tau txais txiaj ntsig los ntawm kev tshuaj xyuas metatranscriptome, uas tuaj yeem muab kev nkag siab tob dua txog cov yam ntxwv ua haujlwm ntawm cov kab mob plab thiab txuas cov noob caj noob ces rau cov teebmeem downstream. Rau kev tshawb fawb uas cuam tshuam nrog cov kab mob neurodevelopmental tshwj xeeb lossis cov kab mob plab hnyuv, kev ntsuam xyuas lub cev thiab tus cwj pwm ntawm cov tsiaj yog qhov xav tau los txuas cov kev hloov pauv hauv cov khoom xyaw microbiome rau cov kab mob no. Kev tshawb fawb ntxiv hloov cov kab mob plab mus rau hauv cov nas tsis muaj kab mob kuj tseem yuav pab tau los txiav txim siab seb cov microbiome puas yog tus tsav tsheb lossis tus yam ntxwv ntawm kab mob.
Hauv kev xaus lus, peb tau ua pov thawj tias kev noj zaub mov PPA ua haujlwm ua ib qho tseem ceeb hauv kev hloov pauv cov khoom xyaw ntawm cov kab mob hauv plab. PPA yog ib qho tshuaj tiv thaiv uas FDA pom zoo pom ntau hauv ntau yam khoom noj uas, thaum raug rau lub sijhawm ntev, tuaj yeem ua rau muaj kev cuam tshuam ntawm cov kab mob hauv plab. Peb pom kev hloov pauv ntawm ntau yam kab mob, qhia tias PPA tuaj yeem cuam tshuam rau cov khoom xyaw ntawm cov kab mob hauv plab. Kev hloov pauv hauv cov kab mob hauv plab tuaj yeem ua rau muaj kev hloov pauv ntawm cov theem ntawm qee txoj kev zom zaub mov, uas tuaj yeem ua rau muaj kev hloov pauv ntawm lub cev uas cuam tshuam rau kev noj qab haus huv ntawm tus tswv tsev. Xav tau kev tshawb fawb ntxiv kom txiav txim siab seb cov teebmeem ntawm kev noj zaub mov PPA ntawm cov kab mob hauv plab puas tuaj yeem ua rau dysbiosis lossis lwm yam kab mob. Kev tshawb fawb no tso lub hauv paus rau kev tshawb fawb yav tom ntej txog li cas PPA cuam tshuam rau cov khoom xyaw hauv plab yuav cuam tshuam rau tib neeg kev noj qab haus huv.
Cov ntaub ntawv teev cia uas tau nthuav tawm hauv txoj kev tshawb fawb no muaj nyob rau hauv cov chaw khaws ntaub ntawv online. Lub npe chaw khaws ntaub ntawv thiab tus lej nkag mus yog: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Kev tshawb nrhiav txog tsiaj no tau txais kev pom zoo los ntawm Pawg Neeg Saib Xyuas thiab Siv Tsiaj ntawm University of Central Florida (UCF-IACUC) (Tus lej tso cai siv tsiaj: PROTO202000002). Kev tshawb nrhiav no ua raws li cov kev cai hauv zos, cov cai, thiab cov kev cai ntawm lub koom haum.
NG: Kev Tsim Tswv Yim, Kev Tswj Xyuas Cov Ntaub Ntawv, Kev Tshuaj Xyuas Raws Cai, Kev Tshawb Nrhiav, Txoj Kev Tshawb Fawb, Software, Kev Pom, Kev Sau Ntawv (thawj daim qauv), Kev Sau Ntawv (txheeb xyuas & kho). LA: Kev Tsim Tswv Yim, Kev Tswj Xyuas Cov Ntaub Ntawv, Txoj Kev Tshawb Fawb, Cov Peev Xwm, Kev Sau Ntawv (txheeb xyuas & kho). SH: Kev Tshuaj Xyuas Raws Cai, Software, Kev Sau Ntawv (txheeb xyuas & kho). SA: Kev Tshawb Nrhiav, Kev Sau Ntawv (txheeb xyuas & kho). Tus Kws Txiav Txim Siab: Kev Tshawb Nrhiav, Kev Sau Ntawv (txheeb xyuas & kho). SN: Kev Tsim Tswv Yim, Kev Tswj Xyuas Qhov Project, Cov Peev Xwm, Kev Saib Xyuas, Kev Sau Ntawv (txheeb xyuas & kho). TA: Kev Tsim Tswv Yim, Kev Tswj Xyuas Qhov Project, Kev Saib Xyuas, Kev Sau Ntawv (txheeb xyuas & kho).
Cov kws sau ntawv tau tshaj tawm tias lawv tsis tau txais kev txhawb nqa nyiaj txiag rau kev tshawb fawb, kev sau ntawv, thiab / lossis kev tshaj tawm tsab xov xwm no.
Cov kws sau ntawv tshaj tawm tias kev tshawb fawb tau ua thaum tsis muaj kev sib raug zoo hauv kev lag luam lossis kev nyiaj txiag uas yuav raug txhais tias yog kev tsis sib haum xeeb. tsis siv tau.
Txhua lub tswv yim uas tau hais tawm hauv tsab xov xwm no tsuas yog cov kws sau ntawv xwb thiab tsis tas yuav yog cov kev xav ntawm lawv cov koom haum, cov tshaj tawm, cov neeg kho, lossis cov neeg tshuaj xyuas. Txhua yam khoom uas tau soj ntsuam hauv tsab xov xwm no, lossis txhua qhov kev thov uas lawv cov chaw tsim khoom tau ua, tsis tau lees paub lossis pom zoo los ntawm tus tshaj tawm.
Cov ntaub ntawv ntxiv rau tsab xov xwm no tuaj yeem pom hauv online: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Abdelli LS, Samsam A, Nasser SA (2019). Propionic acid ua rau gliosis thiab neuroinflammation los ntawm kev tswj hwm PTEN/AKT txoj hauv kev hauv autism spectrum disorders. Cov ntawv tshaj tawm txog kev tshawb fawb 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
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Lub sijhawm tshaj tawm: Plaub Hlis-18-2025