Acidi propionik (PPA), një agjent antifungal dhe një shtesë e zakonshme dietike, është treguar se shkakton zhvillim neurologjik jonormal te minjtë e shoqëruar me mosfunksionim gastrointestinal, i cili mund të shkaktohet nga disbioza e zorrëve. Është sugjeruar një lidhje midis ekspozimit ndaj PPA-së dietike dhe disbiozës së mikrobiotës së zorrëve, por nuk është hetuar drejtpërdrejt. Këtu, ne hetuam ndryshimet e lidhura me PPA-në në përbërjen e mikrobiotës së zorrëve që mund të çojnë në disbiozë. Mikrobiomat e zorrëve të minjve të ushqyer me një dietë të patrajtuar (n = 9) dhe një dietë të pasuruar me PPA (n = 13) u sekuencuan duke përdorur sekuencim metagenomik me rreze të gjatë për të vlerësuar ndryshimet në përbërjen mikrobike dhe rrugët metabolike bakteriale. PPA dietike u shoqërua me një rritje në bollëkun e taksoneve të rëndësishme, duke përfshirë disa specie Bacteroides, Prevotella dhe Ruminococcus, anëtarë të të cilave janë implikuar më parë në prodhimin e PPA-së. Mikrobiomat e minjve të ekspozuar ndaj PPA-së gjithashtu kishin më shumë rrugë që lidhen me metabolizmin e lipideve dhe biosintezën e hormoneve steroide. Rezultatet tona tregojnë se PPA mund të ndryshojë mikrobiotën e zorrëve dhe rrugët metabolike të shoqëruara me të. Këto ndryshime të vëzhguara nxjerrin në pah se konservuesit e klasifikuar si të sigurt për konsum mund të ndikojnë në përbërjen e mikrobiotës së zorrëve dhe, nga ana tjetër, në shëndetin e njeriut. Midis tyre, P, G ose S zgjidhet në varësi të nivelit të klasifikimit që analizohet. Për të minimizuar ndikimin e klasifikimeve pozitive të rreme, u miratua një prag minimal i bollëkut relativ prej 1e-4 (1/10,000 lexime). Përpara analizës statistikore, bollëqet relative të raportuara nga Bracken (fraction_total_reads) u transformuan duke përdorur transformimin e raportit logaritmik të përqendruar (CLR) (Aitchison, 1982). Metoda CLR u zgjodh për transformimin e të dhënave sepse është e pandryshueshme në shkallë dhe e mjaftueshme për grupe të dhënash jo të rralla (Gloor et al., 2017). Transformimi CLR përdor logaritmin natyror. Të dhënat e numërimit të raportuara nga Bracken u normalizuan duke përdorur shprehjen logaritmike relative (RLE) (Anders dhe Huber, 2010). Shifrat u gjeneruan duke përdorur një kombinim të matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 dhe logaritmeve sekuenciale (Gloor et al., 2017). 0.12.2 dhe stantanotacione v. 0.5.0 (Hunter, 2007; Waskom, 2021; Charlier et al., 2022). Raporti Bacillus/Bacteroidetes u llogarit për secilën mostër duke përdorur numërime të normalizuara bakteriale. Vlerat e raportuara në tabela janë rrumbullakosur në 4 shifra dhjetore. Indeksi i diversitetit Simpson u llogarit duke përdorur skriptin alpha_diversity.py të ofruar në paketën KrakenTools v. 1.2 (Lu et al., 2022). Raporti Bracken ofrohet në skript dhe indeksi Simpson "Si" ofrohet për parametrin -an. Dallimet e rëndësishme në bollëk u përcaktuan si ndryshime mesatare CLR ≥ 1 ose ≤ -1. Një ndryshim mesatar CLR prej ±1 tregon një rritje 2.7-fish në bollëkun e një lloji mostre. Shenja (+/-) tregon nëse takson është më i bollshëm në mostrën PPA dhe mostrën e kontrollit, përkatësisht. Rëndësia u përcaktua duke përdorur testin Mann-Whitney U (Virtanen et al., 2020). U përdor Statsmodels v. 0.14 (Benjamini dhe Hochberg, 1995; Seabold dhe Perktold, 2010), dhe procedura Benjamini-Hochberg u aplikua për të korrigjuar testimet e shumëfishta. Një vlerë p e rregulluar ≤ 0.05 u përdor si prag për përcaktimin e rëndësisë statistikore.
Mikrobioma njerëzore shpesh quhet "organi i fundit i trupit" dhe luan një rol jetësor në shëndetin e njeriut (Baquero dhe Nombela, 2012). Në veçanti, mikrobioma e zorrëve njihet për ndikimin e saj në të gjithë sistemin dhe rolin në shumë funksione thelbësore. Bakteret komensale janë të bollshme në zorrë, duke zënë vende të shumta ekologjike, duke përdorur lëndë ushqyese dhe duke konkurruar me patogjenë të mundshëm (Jandhyala et al., 2015). Komponentë të ndryshëm bakterialë të mikrobiotës së zorrëve janë të aftë të prodhojnë lëndë ushqyese thelbësore siç janë vitaminat dhe të nxisin tretjen (Rowland et al., 2018). Metabolitët bakterialë gjithashtu kanë treguar se ndikojnë në zhvillimin e indeve dhe përmirësojnë rrugët metabolike dhe imune (Heijtz et al., 2011; Yu et al., 2022). Përbërja e mikrobiomës së zorrëve të njeriut është jashtëzakonisht e larmishme dhe varet nga faktorë gjenetikë dhe mjedisorë siç janë dieta, gjinia, ilaçet dhe gjendja shëndetësore (Kumbhare et al., 2019).
Dieta e nënës është një komponent kritik i zhvillimit të fetusit dhe të porsalindurit dhe një burim i supozuar i komponimeve që mund të ndikojnë në zhvillim (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). Një komponim i tillë me interes është acidi propionik (PPA), një nënprodukt i acidit yndyror me zinxhir të shkurtër i marrë nga fermentimi bakterial dhe një shtesë ushqimore (den Besten et al., 2013). PPA ka veti antibakteriale dhe antifungale dhe për këtë arsye përdoret si një ruajtës ushqimor dhe në aplikime industriale për të penguar rritjen e mykut dhe baktereve (Wemmenhove et al., 2016). PPA ka efekte të ndryshme në inde të ndryshme. Në mëlçi, PPA ka efekte anti-inflamatore duke ndikuar në shprehjen e citokinës në makrofagje (Kawasoe et al., 2022). Ky efekt rregullator është vërejtur edhe në qelizat e tjera imune, duke çuar në uljen e inflamacionit (Haase et al., 2021). Megjithatë, efekti i kundërt është vërejtur në tru. Studimet e mëparshme kanë treguar se ekspozimi ndaj PPA-së shkakton sjellje të ngjashme me autizmin tek minjtë (El-Ansary et al., 2012). Studime të tjera kanë treguar se PPA mund të shkaktojë gliozë dhe të aktivizojë rrugë pro-inflamatore në tru (Abdelli et al., 2019). Meqenëse PPA është një acid i dobët, ai mund të përhapet përmes epitelit të zorrëve në qarkullimin e gjakut dhe kështu të kalojë barrierat kufizuese duke përfshirë barrierën gjak-tru, si dhe placentën (Stinson et al., 2019), duke theksuar rëndësinë e PPA-së si një metabolit rregullator i prodhuar nga bakteret. Edhe pse roli i mundshëm i PPA-së si një faktor rreziku për autizmin është aktualisht nën hetim, efektet e tij tek individët me autizëm mund të shtrihen përtej nxitjes së diferencimit nervor.
Simptomat gastrointestinale si diarreja dhe kapsllëku janë të zakonshme tek pacientët me çrregullime neurozhvillimore (Cao et al., 2021). Studimet e mëparshme kanë treguar se mikrobioma e pacientëve me çrregullime të spektrit të autizmit (ÇSA) ndryshon nga ajo e individëve të shëndetshëm, duke sugjeruar praninë e disbiozës së mikrobiotës së zorrëve (Finegold et al., 2010). Në mënyrë të ngjashme, karakteristikat e mikrobiomës së pacientëve me sëmundje inflamatore të zorrëve, obezitet, sëmundjen e Alzheimerit, etj., ndryshojnë gjithashtu nga ato të individëve të shëndetshëm (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). Megjithatë, deri më sot, nuk është vendosur asnjë marrëdhënie shkakësore midis mikrobiomës së zorrëve dhe sëmundjeve ose simptomave neurologjike (Yap et al., 2021), megjithëse mendohet se disa specie bakteriale luajnë një rol në disa nga këto gjendje sëmundjesh. Për shembull, Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio dhe gjini të tjera janë më të bollshme në mikrobiotën e pacientëve me autizëm (Tomova et al., 2015; Golubeva et al., 2017; Cristiano et al., 2018; Zurita et al., 2020). Veçanërisht, speciet anëtare të disa prej këtyre gjinive dihet se posedojnë gjene të lidhura me prodhimin e PPA-së (Reichardt et al., 2014; Yun dhe Lee, 2016; Zhang et al., 2019; Baur dhe Dürre, 2023). Duke pasur parasysh vetitë antimikrobike të PPA-së, rritja e bollshmërisë së saj mund të jetë e dobishme për rritjen e baktereve që prodhojnë PPA (Jacobson et al., 2018). Kështu, një mjedis i pasur me PFA mund të çojë në ndryshime në mikrobiotën e zorrëve, duke përfshirë patogjenët gastrointestinalë, të cilët mund të jenë faktorë potencialë që çojnë në simptoma gastrointestinale.
Një pyetje qendrore në kërkimin e mikrobiomës është nëse ndryshimet në përbërjen mikrobike janë shkak apo simptomë e sëmundjeve themelore. Hapi i parë drejt sqarimit të marrëdhënies komplekse midis dietës, mikrobiomës së zorrëve dhe sëmundjeve neurologjike është vlerësimi i efekteve të dietës në përbërjen mikrobike. Për këtë qëllim, ne përdorëm sekuencimin metagenomik me lexim të gjatë për të krahasuar mikrobiomat e zorrëve të pasardhësve të minjve të ushqyer me një dietë të pasur me PPA ose të varfër me PPA. Pasardhësit u ushqyen me të njëjtën dietë si nënat e tyre. Ne hipotetizuam se një dietë e pasur me PPA do të rezultonte në ndryshime në përbërjen mikrobike të zorrëve dhe në rrugët funksionale mikrobike, veçanërisht ato që lidhen me metabolizmin e PPA dhe/ose prodhimin e PPA.
Ky studim përdori minj transgjenikë FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J (Laboratorët Jackson) që shprehin tepër proteinën fluoreshente jeshile (GFP) nën kontrollin e promotorit GFAP specifik për glia, duke ndjekur udhëzimet e Komitetit Institucional të Kujdesit dhe Përdorimit të Kafshëve të Universitetit të Floridës Qendrore (UCF-IACUC) (Numri i Lejes për Përdorimin e Kafshëve: PROTO202000002). Pas ndërprerjes së gjidhënies, minjtë u vendosën individualisht në kafaze me 1-5 minj të secilit seks për kafaz. Minjtë u ushqyen ad libitum ose me një dietë kontrolli të pastruar (dietë standarde e modifikuar e hapur, 16 kcal% yndyrë) ose me një dietë të plotësuar me propionat natriumi (dietë standarde e modifikuar e hapur, 16 kcal% yndyrë, që përmban 5,000 ppm propionat natriumi). Sasia e propionatit të natriumit të përdorur ishte ekuivalente me 5,000 mg PFA/kg peshë totale të ushqimit. Ky është përqendrimi më i lartë i PPA-së i miratuar për përdorim si ruajtës ushqimor. Për t'u përgatitur për këtë studim, minjtë prindër u ushqyen me të dyja dietat për 4 javë para çiftëzimit dhe vazhduan gjatë gjithë shtatzënisë së nënës. Minjtë pasardhës [22 minj, 9 kontrolle (6 meshkuj, 3 femra) dhe 13 PPA (4 meshkuj, 9 femra)] u hoqën nga gjiri dhe më pas vazhduan me të njëjtën dietë si nëgat për 5 muaj. Minjtë pasardhës u sakrifikuan në moshën 5 muajshe dhe përmbajtja e tyre fekale e zorrëve u mblodh dhe fillimisht u ruajt në tuba mikrocentrifugimi 1.5 ml në -20°C dhe më pas u transferua në një frigorifer -80°C derisa ADN-ja pritëse të shterohej dhe acidet nukleike mikrobike të nxirreshin.
ADN-ja e strehuesit u hoq sipas një protokolli të modifikuar (Charalampous et al., 2019). Shkurtimisht, përmbajtja fekale u transferua në 500 µl InhibitEX (Qiagen, Cat#/ID: 19593) dhe u ruajt e ngrirë. Përpunoni një maksimum prej 1-2 kokrrizash fekale për nxjerrje. Përmbajtja fekale u homogjenizua mekanikisht duke përdorur një shtypëse plastike brenda tubit për të formuar një lëng. Centrifugoni mostrat në 10,000 RCF për 5 minuta ose derisa mostrat të jenë peletizuar, pastaj aspironi supernatantin dhe risuspendoni kokrrën në 250 µl 1× PBS. Shtoni 250 µl tretësirë saponine 4.4% (TCI, numri i produktit S0019) në mostër si detergjent për të liruar membranat qelizore eukariote. Mostrat u përzien butësisht derisa të ishin të lëmuara dhe u inkubuan në temperaturë ambienti për 10 minuta. Më pas, për të shkatërruar qelizat eukariote, në mostër u shtuan 350 μl ujë pa nukleazë, u inkubua për 30 s dhe më pas u shtuan 12 μl 5 M NaCl. Mostrat u centrifuguan në 6000 RCF për 5 minuta. Aspironi supernatantin dhe risuspendosni peletin në 100 μl 1X PBS. Për të hequr ADN-në pritëse, shtoni 100 μl tampon HL-SAN (12.8568 g NaCl, 4 ml 1M MgCl2, 36 ml ujë pa nukleazë) dhe 10 μl enzimë HL-SAN (ArticZymes P/N 70910-202). Mostrat u përzien plotësisht me anë të pipetimit dhe u inkubuan në 37 °C për 30 minuta në 800 rpm në një Eppendorf™ ThermoMixer C. Pas inkubimit, u centrifuguan në 6000 RCF për 3 minuta dhe u lanë dy herë me 800 µl dhe 1000 µl 1X PBS. Së fundmi, risuspendove peletin në 100 µl 1X PBS.
ADN-ja totale bakteriale u izolua duke përdorur Kitin e Pastrimit të ADN-së Gjenomike Monarch të New England Biolabs (New England Biolabs, Ipswich, MA, Kat # T3010L). Procedura standarde e funksionimit e ofruar me kitin është modifikuar pak. Inkuboni dhe mbani ujë pa nukleaza në 60°C para operacionit për elucionin përfundimtar. Shtoni 10 µl Proteinazë K dhe 3 µl RNase A në secilën mostër. Pastaj shtoni 100 µl Tampon Lize Qelizore dhe përzieni butësisht. Mostrat u inkubuan më pas në një Eppendorf™ ThermoMixer C në 56°C dhe 1400 rpm për të paktën 1 orë dhe deri në 3 orë. Mostrat e inkubuara u centrifuguan në 12,000 RCF për 3 minuta dhe supernatanti nga secila mostër u transferua në një tub të veçantë mikrocentrifugimi 1.5 mL që përmbante 400 µL tretësirë lidhëse. Tubat më pas u pulsuan në vorteks për 5-10 sekonda në intervale 1 sekondëshe. Transferoni të gjithë përmbajtjen e lëngshme të secilës mostër (afërsisht 600–700 µL) në një fishek filtri të vendosur në një tub mbledhës me rrjedhje. Tubat u centrifuguan në 1,000 RCF për 3 minuta për të lejuar lidhjen fillestare të ADN-së dhe më pas u centrifuguan në 12,000 RCF për 1 minutë për të hequr lëngun e mbetur. Kolona e mostrës u transferua në një tub të ri mbledhës dhe më pas u la dy herë. Për larjen e parë, shtoni 500 µL tampon larës në secilin tub. Përmbyseni tubin 3–5 herë dhe më pas centrifugojeni në 12,000 RCF për 1 minutë. Hidheni lëngun nga tubi i mbledhjes dhe vendoseni fishekun e filtrit përsëri në të njëjtin tub mbledhës. Për larjen e dytë, shtoni 500 µL tampon larës në filtër pa e përmbysur. Mostrat u centrifuguan në 12,000 RCF për 1 minutë. Transferoni filtrin në një tub LoBind® 1.5 mL dhe shtoni 100 µL ujë të parangrohur pa nukleazë. Filtrat u inkubuan në temperaturë ambienti për 1 minutë dhe më pas u centrifuguan në 12,000 RCF për 1 minutë. ADN-ja e eluuar u ruajt në -80°C.
Përqendrimi i ADN-së u përcaktua duke përdorur një Fluorometër Qubit™ 4.0. ADN-ja u përgatit duke përdorur Kitin e Ndjeshmërisë së Lartë të DSHDN-së Qubit™ 1X (Nr. Kat. Q33231) sipas udhëzimeve të prodhuesit. Shpërndarja e gjatësisë së fragmenteve të ADN-së u mat duke përdorur një Aglient™ 4150 ose 4200 TapeStation. ADN-ja u përgatit duke përdorur Reagjentët e ADN-së Gjenomike Agilent™ (Nr. Kat. 5067-5366) dhe ScreenTape të ADN-së Gjenomike (Nr. Kat. 5067-5365). Përgatitja e bibliotekës u krye duke përdorur Kitin e Barkodimit të Shpejtë PCR të Oxford Nanopore Technologies™ (ONT) (SQK-RPB004) sipas udhëzimeve të prodhuesit. ADN-ja u sekuencua duke përdorur një sekuencues ONT GridION™ Mk1 me një qelizë rrjedhëse Min106D (R 9.4.1). Cilësimet e sekuencimit ishin: thirrje bazash me saktësi të lartë, vlera minimale q prej 9, konfigurimi i barkodit dhe rregullimi i barkodit. Mostrat u sekuencuan për 72 orë, pas së cilës të dhënat e thirrjes bazë u dorëzuan për përpunim dhe analizë të mëtejshme.
Përpunimi bioinformatik u krye duke përdorur metodat e përshkruara më parë (Greenman et al., 2024). Skedarët FASTQ të marrë nga sekuencimi u ndanë në drejtori për secilën mostër. Para analizës bioinformatike, të dhënat u përpunuan duke përdorur rrjedhën e mëposhtme: së pari, skedarët FASTQ të mostrave u bashkuan në një skedar të vetëm FASTQ. Pastaj, leximet më të shkurtra se 1000 bp u filtruan duke përdorur Filtlong v. 0.2.1, me parametrin e vetëm të ndryshuar që ishte –min_length 1000 (Wick, 2024). Para filtrimit të mëtejshëm, cilësia e leximit u kontrollua duke përdorur NanoPlot v. 1.41.3 me parametrat e mëposhtëm: –fastq –plots dot –N50 -o
Për klasifikimin taksonomik, leximet dhe kontigjet e mbledhura u klasifikuan duke përdorur Kraken2 v. 2.1.2 (Wood et al., 2019). Gjeneroni raporte dhe skedarë dalës për leximet dhe montimet, përkatësisht. Përdorni opsionin –use-names për të analizuar leximet dhe montimet. Opsionet –gzip-compressed dhe –paired janë specifikuar për segmentet e lexuara. Bollëku relativ i taksoneve në metagenome u vlerësua duke përdorur Bracken v. 2.8 (Lu et al., 2017). Së pari krijuam një bazë të dhënash kmer që përmbante 1000 baza duke përdorur bracken-build me parametrat e mëposhtëm: -d
Shënimi i gjeneve dhe vlerësimi i bollëkut relativ u kryen duke përdorur një version të modifikuar të protokollit të përshkruar nga Maranga et al. (Maranga et al., 2023). Së pari, kontigjet më të shkurtra se 500 bp u hoqën nga të gjitha bashkësitë duke përdorur SeqKit v. 2.5.1 (Shen et al., 2016). Bashkësitë e përzgjedhura u kombinuan më pas në një pan-metagjenom. Kornizat e hapura të leximit (ORF) u identifikuan duke përdorur Prodigal v. 1.0.1 (një version paralel i Prodigal v. 2.6.3) me parametrat e mëposhtëm: -d
Gjenet u grupuan fillimisht sipas identifikuesve ortologë (KO) të Enciklopedisë së Gjeneve dhe Gjenomeve të Kiotos (KEGG) të caktuar nga eggNOG për të krahasuar bollëkun e rrugëve të gjeneve. Gjenet pa eliminime ose gjenet me eliminime të shumëfishta u hoqën para analizës. Bollëku mesatar i secilit KO për mostër u llogarit më pas dhe u krye analiza statistikore. Gjenet e metabolizmit të PPA u përcaktuan si çdo gjen që iu caktua një rresht ko00640 në kolonën KEGG_Pathway, duke treguar një rol në metabolizmin e propionatit sipas KEGG. Gjenet e identifikuara si të shoqëruara me prodhimin e PPA janë renditur në Tabelën Plotësuese 1 (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017). Testet e permutacionit u kryen për të identifikuar gjenet e metabolizmit dhe prodhimit të PPA që ishin dukshëm më të bollshme në secilin lloj mostre. Një mijë permutacione u kryen për secilin gjen të analizuar. Një vlerë p prej 0.05 u përdor si një kufi për të përcaktuar rëndësinë statistikore. Shënimet funksionale iu caktuan gjeneve individuale brenda një grumbulli bazuar në shënimet e gjeneve përfaqësuese brenda grumbullit. Taksonet e shoqëruara me metabolizmin dhe/ose prodhimin e PPA-së mund të identifikoheshin duke përputhur ID-të e kontigut në skedarët e daljes Kraken2 me të njëjtat ID të kontigut të ruajtura gjatë shënimit funksional duke përdorur eggNOG. Testimi i rëndësisë u krye duke përdorur testin Mann-Whitney U të përshkruar më parë. Korrigjimi për testime të shumëfishta u krye duke përdorur procedurën Benjamini-Hochberg. Një vlerë p prej ≤ 0.05 u përdor si kufi për të përcaktuar rëndësinë statistikore.
Diversiteti i mikrobiomës së zorrëve të minjve u vlerësua duke përdorur indeksin e diversitetit Simpson. Nuk u vunë re dallime të rëndësishme midis mostrave të kontrollit dhe PPA për sa i përket diversitetit të gjinisë dhe specieve (vlera p për gjininë: 0.18, vlera p për speciet: 0.16) (Figura 1). Përbërja mikrobike u krahasua më pas duke përdorur analizën e komponentëve kryesorë (PCA). Figura 2 tregon grupimin e mostrave sipas filave të tyre, duke treguar se kishte dallime në përbërjen e specieve të mikrobiomave midis mostrave PPA dhe kontrollit. Ky grupim ishte më pak i theksuar në nivelin e gjinisë, duke sugjeruar që PPA ndikon në baktere të caktuara (Fig. Plotësuese 1).
Figura 1. Diversiteti alfa i gjinive dhe përbërja e specieve të mikrobiomës së zorrëve të miut. Grafikët në formë kutie që tregojnë indekset e diversitetit Simpson të gjinive (A) dhe specieve (B) në mostrat PPA dhe të kontrollit. Rëndësia u përcaktua duke përdorur testin Mann-Whitney U, dhe korrigjimi i shumëfishtë u krye duke përdorur procedurën Benjamini-Hochberg. ns, vlera p nuk ishte e rëndësishme (p>0.05).
Figura 2. Rezultatet e analizës së komponentëve kryesorë të përbërjes së mikrobiomës së zorrëve të miut në nivelin e specieve. Grafiku i analizës së komponentëve kryesorë tregon shpërndarjen e mostrave përgjatë dy komponentëve të tyre të parë kryesorë. Ngjyrat tregojnë llojin e mostrës: Minjtë e ekspozuar ndaj PPA-së janë të purpurt dhe minjtë e kontrollit janë të verdhë. Komponentët kryesorë 1 dhe 2 janë paraqitur përkatësisht në boshtin x dhe boshtin y dhe shprehen si raporti i tyre i shpjeguar i variancës.
Duke përdorur të dhënat e numërimit të transformuar RLE, u vu re një rënie e ndjeshme në raportin mesatar Bacteroidetes/Bacillus në minjtë kontroll dhe PPA (kontrolli: 9.66, PPA: 3.02; vlera p = 0.0011). Ky ndryshim ishte për shkak të bollëkut më të lartë të Bacteroidetes në minjtë PPA krahasuar me kontrollet, megjithëse ndryshimi nuk ishte i rëndësishëm (CLR mesatare e kontrollit: 5.51, CLR mesatare e PPA: 6.62; vlera p = 0.054), ndërsa bollëku i Bacteroidetes ishte i ngjashëm (CLR mesatare e kontrollit: 7.76, CLR mesatare e PPA: 7.60; vlera p = 0.18).
Analiza e bollëkut të anëtarëve taksonomikë të mikrobiomës së zorrëve zbuloi se 1 filum dhe 77 specie ndryshonin ndjeshëm midis mostrave PPA dhe kontrollit (Tabela Plotësuese 2). Bollëku i 59 specieve në mostrat PPA ishte dukshëm më i lartë se ai në mostrat e kontrollit, ndërsa bollëku i vetëm 16 specieve në mostrat e kontrollit ishte më i lartë se ai në mostrat PPA (Figura 3).
Figura 3. Bollëku diferencial i taksoneve në mikrobiomën e zorrëve të minjve PPA dhe minjve kontrollues. Grafikët e vullkaneve shfaqin ndryshime në bollëkun e gjinive (A) ose specieve (B) midis mostrave PPA dhe kontrollit. Pikat gri nuk tregojnë ndonjë ndryshim të rëndësishëm në bollëkun e taksoneve. Pikat me ngjyra tregojnë ndryshime të rëndësishme në bollëk (vlera p ≤ 0.05). 20 taksonet kryesore me ndryshimet më të mëdha në bollëk midis llojeve të mostrave tregohen përkatësisht me të kuqe dhe blu të çelët (mostra kontrolli dhe PPA). Pikat e verdha dhe vjollcë ishin të paktën 2.7 herë më të bollshme në mostrat e kontrollit ose PPA sesa në ato të kontrollit. Pikat e zeza përfaqësojnë taksone me bollëk dukshëm të ndryshëm, me ndryshime mesatare CLR midis -1 dhe 1. Vlerat P u llogaritën duke përdorur testin Mann-Whitney U dhe u korrigjuan për testime të shumëfishta duke përdorur procedurën Benjamini-Hochberg. Dallimet mesatare CLR të theksuara tregojnë ndryshime të rëndësishme në bollëk.
Pas analizimit të përbërjes mikrobike të zorrëve, ne kryem një shënim funksional të mikrobiomës. Pas filtrimit të gjeneve me cilësi të ulët, u identifikuan gjithsej 378,355 gjene unike në të gjitha mostrat. Bollëku i transformuar i këtyre gjeneve u përdor për analizën e komponentëve kryesorë (PCA), dhe rezultatet treguan një shkallë të lartë të grupimit të llojeve të mostrave bazuar në profilet e tyre funksionale (Figura 4).
Figura 4. Rezultatet e PCA duke përdorur profilin funksional të mikrobiomës së zorrëve të miut. Grafiku PCA tregon shpërndarjen e mostrave përgjatë dy përbërësve të tyre të parë kryesorë. Ngjyrat tregojnë llojin e mostrës: Minjtë e ekspozuar ndaj PPA janë të purpurt dhe minjtë e kontrollit janë të verdhë. Komponentët kryesorë 1 dhe 2 janë paraqitur përkatësisht në boshtin x dhe boshtin y dhe shprehen si raporti i tyre i shpjeguar i variancës.
Më pas shqyrtuam bollëkun e eliminimeve KEGG në lloje të ndryshme të mostrave. U identifikuan gjithsej 3648 eliminime unike, nga të cilat 196 ishin dukshëm më të bollshme në mostrat e kontrollit dhe 106 ishin më të bollshme në mostrat PPA (Figura 5). U zbuluan gjithsej 145 gjene në mostrat e kontrollit dhe 61 gjene në mostrat PPA, me bollëk dukshëm të ndryshëm. Rrugët që lidhen me metabolizmin e lipideve dhe aminosheqerrave ishin dukshëm më të pasuruara në mostrat PPA (Tabela Plotësuese 3). Rrugët që lidhen me metabolizmin e azotit dhe sistemet e stafetave të squfurit ishin dukshëm më të pasuruara në mostrat e kontrollit (Tabela Plotësuese 3). Bollëku i gjeneve që lidhen me metabolizmin e aminosheqerrave/nukleotideve (ko:K21279) dhe metabolizmin e fosfatit të inozitolit (ko:K07291) ishte dukshëm më i lartë në mostrat PPA (Figura 5). Mostrat e kontrollit kishin dukshëm më shumë gjene që lidhen me metabolizmin e benzoatit (ko:K22270), metabolizmin e azotit (ko:K00368) dhe glikolizën/glukoneogjenezën (ko:K00131) (Figura 5).
Fig. 5. Bollëku diferencial i KO-ve në mikrobiomën e zorrëve të minjve PPA dhe kontrollit. Grafiku i vullkanit përshkruan ndryshimet në bollëkun e grupeve funksionale (KO). Pikat gri tregojnë KO, bollëku i të cilëve nuk ishte dukshëm i ndryshëm midis llojeve të mostrave (vlera p > 0.05). Pikat me ngjyra tregojnë ndryshime të rëndësishme në bollëk (vlera p ≤ 0.05). 20 KO-të me ndryshimet më të mëdha në bollëk midis llojeve të mostrave tregohen me të kuqe dhe blu të çelët, që korrespondojnë përkatësisht me mostrat e kontrollit dhe PPA. Pikat e verdha dhe vjollcë tregojnë KO që ishin të paktën 2.7 herë më të bollshme në mostrat e kontrollit dhe PPA, përkatësisht. Pikat e zeza tregojnë KO me bollëk dukshëm të ndryshëm, me ndryshime mesatare CLR midis -1 dhe 1. Vlerat P u llogaritën duke përdorur testin Mann-Whitney U dhe u rregulluan për krahasime të shumëfishta duke përdorur procedurën Benjamini-Hochberg. NaN tregon që KO nuk i përket një rruge në KEGG. Vlerat e ndryshimit mesatar të CLR me shkronja të trasha tregojnë ndryshime të rëndësishme në bollëk. Për informacion të detajuar mbi rrugët të cilave u përkasin KO-të e listuara, shih Tabelën Plotësuese 3.
Midis gjeneve të shënuara, 1601 gjene kishin bollëk dukshëm të ndryshëm midis llojeve të mostrave (p ≤ 0.05), me secilin gjen që ishte të paktën 2.7 herë më i bollshëm. Nga këto gjene, 4 gjene ishin më të bollshme në mostrat e kontrollit dhe 1597 gjene ishin më të bollshme në mostrat e PPA. Meqenëse PPA ka veti antimikrobike, ne shqyrtuam bollëkun e gjeneve të metabolizmit dhe prodhimit të PPA midis llojeve të mostrave. Midis 1332 gjeneve të lidhura me metabolizmin e PPA, 27 gjene ishin dukshëm më të bollshme në mostrat e kontrollit dhe 12 gjene ishin më të bollshme në mostrat e PPA. Midis 223 gjeneve të lidhura me prodhimin e PPA, 1 gjen ishte dukshëm më i bollshëm në mostrat e PPA. Figura 6A demonstron më tej bollëkun më të lartë të gjeneve të përfshira në metabolizmin e PPA, me bollëk dukshëm më të lartë në mostrat e kontrollit dhe madhësi të mëdha efektesh, ndërsa Figura 6B nxjerr në pah gjenet individuale me bollëk dukshëm më të lartë të vërejtur në mostrat e PPA.
Fig. 6. Bollëku diferencial i gjeneve të lidhura me PPA në mikrobiomën e zorrëve të miut. Grafikët e vullkanit përshkruajnë ndryshimet në bollëkun e gjeneve të lidhura me metabolizmin e PPA (A) dhe prodhimin e PPA (B). Pikat gri tregojnë gjenet, bollëku i të cilave nuk ishte dukshëm i ndryshëm midis llojeve të mostrave (vlera p > 0.05). Pikat me ngjyra tregojnë ndryshime të rëndësishme në bollëk (vlera p ≤ 0.05). 20 gjenet me ndryshimet më të mëdha në bollëk tregohen përkatësisht me të kuqe dhe blu të çelët (mostra kontrolli dhe PPA). Bollëku i pikave të verdha dhe vjollcë ishte të paktën 2.7 herë më i madh në mostrat e kontrollit dhe PPA sesa në mostrat e kontrollit. Pikat e zeza përfaqësojnë gjenet me bollëk dukshëm të ndryshëm, me ndryshime mesatare CLR midis -1 dhe 1. Vlerat P u llogaritën duke përdorur testin Mann-Whitney U dhe u korrigjuan për krahasime të shumëfishta duke përdorur procedurën Benjamini-Hochberg. Gjenet korrespondojnë me gjenet përfaqësuese në katalogun e gjeneve jo të tepërta. Emrat e gjeneve përbëhen nga simboli KEGG që tregon një gjen KO. Dallimet mesatare CLR me shkronja të trasha tregojnë bollëk dukshëm të ndryshëm. Një vizë (-) tregon që nuk ka simbol për gjenin në bazën e të dhënave KEGG.
Taksonomitë me gjene që lidhen me metabolizmin dhe/ose prodhimin e PPA-së u identifikuan duke përputhur identitetin taksonomik të kontigjeve me ID-në e kontigut të gjenit. Në nivelin e gjinisë, u gjetën 130 gjini që kishin gjene që lidhen me metabolizmin e PPA-së dhe 61 gjini që kishin gjene që lidhen me prodhimin e PPA-së (Tabela Plotësuese 4). Megjithatë, asnjë gjini nuk tregoi ndryshime të rëndësishme në bollëk (p > 0.05).
Në nivelin e specieve, u gjetën 144 specie bakteriale që kishin gjene të shoqëruara me metabolizmin e PPA-së dhe 68 specie bakteriale që kishin gjene të shoqëruara me prodhimin e PPA-së (Tabela Plotësuese 5). Ndër metabolizuesit e PPA-së, tetë baktere treguan rritje të konsiderueshme në bollëk midis llojeve të mostrave, dhe të gjitha treguan ndryshime të rëndësishme në efekt (Tabela Plotësuese 6). Të gjithë metabolizuesit e identifikuar të PPA-së me ndryshime të rëndësishme në bollëk ishin më të bollshëm në mostrat e PPA-së. Klasifikimi në nivel speciesh zbuloi përfaqësues të gjinive që nuk ndryshonin ndjeshëm midis llojeve të mostrave, duke përfshirë disa specie Bacteroides dhe Ruminococcus, si dhe Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus dhe Alcaligenes polymorpha. Ndër bakteret që prodhojnë PPA, katër baktere treguan ndryshime të rëndësishme në bollëk midis llojeve të mostrave. Speciet me ndryshime të rëndësishme në bollëk përfshinin Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis dhe Ruminococcus bovis.
Në këtë studim, ne shqyrtuam efektet e ekspozimit ndaj PPA-së në mikrobiotën e zorrëve të minjve. PPA mund të shkaktojë përgjigje të ndryshme te bakteret sepse prodhohet nga specie të caktuara, përdoret si burim ushqimi nga specie të tjera ose ka efekte antimikrobike. Prandaj, shtimi i saj në mjedisin e zorrëve nëpërmjet suplementeve dietike mund të ketë efekte të ndryshme në varësi të tolerancës, ndjeshmërisë dhe aftësisë për ta përdorur atë si burim lëndësh ushqyese. Speciet bakteriale të ndjeshme mund të eliminohen dhe zëvendësohen nga ato që janë më rezistente ndaj PPA-së ose të afta ta përdorin atë si burim ushqimi, duke çuar në ndryshime në përbërjen e mikrobiotës së zorrëve. Rezultatet tona zbuluan ndryshime të rëndësishme në përbërjen mikrobike, por asnjë efekt në diversitetin e përgjithshëm mikrobik. Efektet më të mëdha u vunë re në nivelin e specieve, me mbi 70 taksa që ndryshonin ndjeshëm në bollëk midis PPA-së dhe mostrave të kontrollit (Tabela Plotësuese 2). Vlerësimi i mëtejshëm i përbërjes së mostrave të ekspozuara ndaj PPA-së zbuloi heterogjenitet më të madh të specieve mikrobike krahasuar me mostrat e paekspozuara, duke sugjeruar që PPA mund të rrisë karakteristikat e rritjes bakteriale dhe të kufizojë popullatat bakteriale që mund të mbijetojnë në mjedise të pasura me PPA. Kështu, PPA mund të shkaktojë në mënyrë selektive ndryshime në vend që të shkaktojë përçarje të përhapur të diversitetit të mikrobiotës së zorrëve.
Ruajtësit e ushqimit si PPA janë treguar më parë se ndryshojnë bollëkun e përbërësve të mikrobiomës së zorrëve pa ndikuar në diversitetin e përgjithshëm (Nagpal et al., 2021). Këtu, ne vumë re ndryshimet më të habitshme midis specieve Bacteroidetes brenda filumit Bacteroidetes (i njohur më parë si Bacteroidetes), të cilat ishin pasuruar ndjeshëm në minjtë e ekspozuar ndaj PPA-së. Rritja e bollëkut të specieve Bacteroides shoqërohet me rritjen e degradimit të mukusit, i cili mund të rrisë rrezikun e infeksionit dhe të nxisë inflamacionin (Cornick et al., 2015; Desai et al., 2016; Penzol et al., 2019). Një studim zbuloi se minjtë meshkuj të sapolindur të trajtuar me Bacteroides fragilis shfaqën sjellje sociale që kujtojnë çrregullimin e spektrit të autizmit (ASD) (Carmel et al., 2023), dhe studime të tjera kanë treguar se speciet Bacteroides mund të ndryshojnë aktivitetin imunitar dhe të çojnë në kardiomiopati inflamatore autoimune (Gil-Cruz et al., 2019). Speciet që i përkasin gjinive Ruminococcus, Prevotella dhe Parabacteroides u rritën gjithashtu ndjeshëm te minjtë e ekspozuar ndaj PPA-së (Coretti et al., 2018). Disa specie të Ruminococcus shoqërohen me sëmundje të tilla si sëmundja e Crohn-it përmes prodhimit të citokinave proinflamatore (Henke et al., 2019), ndërsa speciet e Prevotella-s si Prevotella humani shoqërohen me sëmundje metabolike të tilla si hipertensioni dhe ndjeshmëria ndaj insulinës (Pedersen et al., 2016; Li et al., 2017). Së fundmi, zbuluam se raporti i Bacteroidetes (i njohur më parë si Firmicutes) me Bacteroidetes ishte dukshëm më i ulët te minjtë e ekspozuar ndaj PPA-së sesa te minjtë e kontrollit për shkak të një bollëku më të lartë total të specieve Bacteroidetes. Ky raport është treguar më parë si një tregues i rëndësishëm i homeostazës së zorrëve, dhe çrregullimet në këtë raport janë shoqëruar me gjendje të ndryshme sëmundjesh (Turpin et al., 2016; Takezawa et al., 2021; An et al., 2023), duke përfshirë sëmundjet inflamatore të zorrëve (Stojanov et al., 2020). Së bashku, speciet e filumit Bacteroidetes duket se preken më fort nga PPA e lartë dietike. Kjo mund të jetë për shkak të një tolerance më të lartë ndaj PPA-së ose aftësisë për të përdorur PPA-në si burim energjie, gjë që është treguar të jetë e vërtetë për të paktën një specie, Hoylesella enocea (Hitch et al., 2022). Nga ana tjetër, ekspozimi i nënës ndaj PPA-së mund të rrisë zhvillimin e fetusit duke e bërë zorrën e pasardhësve të miut më të ndjeshme ndaj kolonizimit të Bacteroidetes; megjithatë, modeli ynë i studimit nuk lejoi një vlerësim të tillë.
Vlerësimi i përmbajtjes metagenomike zbuloi ndryshime të rëndësishme në bollëkun e gjeneve të shoqëruara me metabolizmin dhe prodhimin e PPA-së, me minjtë e ekspozuar ndaj PPA-së që shfaqnin një bollëk më të lartë të gjeneve përgjegjëse për prodhimin e PPA-së, ndërsa minjtë jo të ekspozuar ndaj PPA-së shfaqën një bollëk më të lartë të gjeneve përgjegjëse për metabolizmin e PAA-së (Figura 6). Këto rezultate sugjerojnë që efekti i PPA-së në përbërjen mikrobike mund të mos jetë vetëm për shkak të përdorimit të tij, përndryshe bollëku i gjeneve të shoqëruara me metabolizmin e PPA-së duhet të kishte treguar një bollëk më të lartë në mikrobiomën e zorrëve të minjve të ekspozuar ndaj PPA-së. Një shpjegim është se PPA ndërmjetëson bollëkun bakterial kryesisht përmes efekteve të tij antimikrobike dhe jo përmes përdorimit të tij nga bakteret si lëndë ushqyese. Studimet e mëparshme kanë treguar se PPA pengon rritjen e Salmonella Typhimurium në një mënyrë të varur nga doza (Jacobson et al., 2018). Ekspozimi ndaj përqendrimeve më të larta të PPA-së mund të zgjedhë bakteret që janë rezistente ndaj vetive të tij antimikrobike dhe mund të mos jenë domosdoshmërisht në gjendje ta metabolizojnë ose prodhojnë atë. Për shembull, disa specie Parabacteroides treguan bollëk dukshëm më të lartë në mostrat e PPA-së, por nuk u zbuluan gjene që lidhen me metabolizmin ose prodhimin e PPA-së (Tabelat Plotësuese 2, 4 dhe 5). Për më tepër, prodhimi i PPA-së si një nënprodukt i fermentimit është i shpërndarë gjerësisht midis baktereve të ndryshme (Gonzalez-Garcia et al., 2017). Diversiteti më i lartë bakterial mund të jetë arsyeja për bollëkun më të lartë të gjeneve që lidhen me metabolizmin e PPA-së në mostrat e kontrollit (Averina et al., 2020). Për më tepër, vetëm 27 (2.14%) nga 1332 gjene parashikohej të ishin gjene të lidhura ekskluzivisht me metabolizmin e PPA-së. Shumë gjene të lidhura me metabolizmin e PPA-së janë gjithashtu të përfshira në rrugë të tjera metabolike. Kjo tregon më tej se bollëku i gjeneve të përfshira në metabolizmin e PPA-së ishte më i lartë në mostrat e kontrollit; këto gjene mund të funksionojnë në rrugë që nuk rezultojnë në shfrytëzimin ose formimin e PPA-së si një nënprodukt. Në këtë rast, vetëm një gjen i lidhur me gjenerimin e PPA-së tregoi ndryshime të rëndësishme në bollëk midis llojeve të mostrave. Në dallim nga gjenet e shoqëruara me metabolizmin e PPA-së, gjenet shënuese për prodhimin e PPA-së u përzgjodhën sepse ato janë të përfshira drejtpërdrejt në rrugën bakteriale për prodhimin e PPA-së. Tek minjtë e ekspozuar ndaj PPA-së, të gjitha speciet u gjetën të kenë bollëk dhe kapacitet të rritur ndjeshëm për të prodhuar PPA. Kjo mbështet parashikimin se PPA-të do të zgjidhnin prodhuesit e PPA-së dhe për këtë arsye parashikojnë që kapaciteti i prodhimit të PPA-së do të rritej. Megjithatë, bollëku i gjeneve nuk korrelon domosdoshmërisht me shprehjen e gjeneve; kështu, megjithëse bollëku i gjeneve të shoqëruara me metabolizmin e PPA-së është më i lartë në mostrat e kontrollit, shkalla e shprehjes mund të jetë e ndryshme (Shi et al., 2014). Për të konfirmuar marrëdhënien midis prevalencës së gjeneve që prodhojnë PPA-në dhe prodhimit të PPA-së, nevojiten studime mbi shprehjen e gjeneve të përfshira në prodhimin e PPA-së.
Shënimi funksional i PPA-së dhe metagenomeve të kontrollit zbuloi disa ndryshime. Analiza PCA e përmbajtjes së gjeneve zbuloi grupe diskrete midis PPA-së dhe mostrave të kontrollit (Figura 5). Grumbullimi brenda mostrës zbuloi se përmbajtja e gjenit të kontrollit ishte më e larmishme, ndërsa mostrat PPA u grumbulluan së bashku. Grumbullimi sipas përmbajtjes së gjeneve ishte i krahasueshëm me grumbullimin sipas përbërjes së specieve. Kështu, ndryshimet në bollëkun e rrugëve janë në përputhje me ndryshimet në bollëkun e specieve dhe llojeve specifike brenda tyre. Në mostrat PPA, dy rrugë me bollëk dukshëm më të lartë lidheshin me metabolizmin e aminosheqerit/sheqerit të nukleotideve (ko:K21279) dhe rrugë të shumëfishta të metabolizmit të lipideve (ko:K00647, ko:K03801; Tabela Plotësuese 3). Gjenet e shoqëruara me ko:K21279 dihet se shoqërohen me gjininë Bacteroides, një nga gjinitë me një numër dukshëm më të lartë speciesh në mostrat PPA. Kjo enzimë mund t'i shmanget përgjigjes imune duke shprehur polisakaride kapsulare (Wang et al., 2008). Kjo mund të shpjegojë rritjen e Bacteroidetes të vëzhguara në minjtë e ekspozuar ndaj PPA-së. Kjo plotëson sintezën e rritur të acideve yndyrore të vërejtura në mikrobiomën PPA. Bakteret përdorin rrugën FASIIko:K00647 (fabB) për të prodhuar acide yndyrore, të cilat mund të ndikojnë në rrugët metabolike të strehuesit (Yao dhe Rock, 2015; Johnson et al., 2020), dhe ndryshimet në metabolizmin e lipideve mund të luajnë një rol në neurozhvillimin (Yu et al., 2020). Një rrugë tjetër që tregon bollëk të shtuar në mostrat e PPA ishte biosinteza e hormoneve steroide (ko:K12343). Ka prova në rritje se ekziston një marrëdhënie e anasjelltë midis aftësisë së mikrobiotës së zorrëve për të ndikuar në nivelet e hormoneve dhe për t'u ndikuar nga hormonet, në mënyrë që nivelet e larta të steroideve mund të kenë pasoja shëndetësore në të ardhmen (Tetel et al., 2018).
Ky studim nuk është pa kufizime dhe konsiderata. Një dallim i rëndësishëm është se ne nuk kryem vlerësime fiziologjike të kafshëve. Prandaj, nuk është e mundur të konkludohet drejtpërdrejt nëse ndryshimet në mikrobiomë shoqërohen me ndonjë sëmundje. Një konsideratë tjetër është se minjtë në këtë studim u ushqyen me të njëjtën dietë si nënat e tyre. Studimet e ardhshme mund të përcaktojnë nëse kalimi nga një dietë e pasur me PPA në një dietë pa PPA përmirëson efektet e saj në mikrobiomë. Një kufizim i studimit tonë, si shumë të tjerëve, është madhësia e kufizuar e mostrës. Megjithëse mund të nxirren përfundime të vlefshme, një madhësi më e madhe e mostrës do të ofronte fuqi më të madhe statistikore gjatë analizimit të rezultateve. Ne jemi gjithashtu të kujdesshëm në nxjerrjen e përfundimeve në lidhje me një lidhje midis ndryshimeve në mikrobiomën e zorrëve dhe çdo sëmundjeje (Yap et al., 2021). Faktorët ngatërrues, duke përfshirë moshën, gjininë dhe dietën, mund të ndikojnë ndjeshëm në përbërjen e mikroorganizmave. Këta faktorë mund të shpjegojnë mospërputhjet e vërejtura në literaturë në lidhje me lidhjen e mikrobiomës së zorrëve me sëmundje komplekse (Johnson et al., 2019; Lagod dhe Naser, 2023). Për shembull, është treguar se anëtarët e gjinisë Bacteroidetes janë ose të rritur ose të ulur tek kafshët dhe njerëzit me Çrregullim të Spektrit Autik (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). Në mënyrë të ngjashme, studimet mbi përbërjen e zorrëve tek pacientët me sëmundje inflamatore të zorrëve kanë gjetur si rritje ashtu edhe ulje në të njëjtat taksone (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). Për të kufizuar ndikimin e paragjykimit gjinor, ne u përpoqëm të siguronim përfaqësim të barabartë të gjinive në mënyrë që ndryshimet të ishin më shumë të nxitura nga dieta. Një sfidë e shënimit funksional është heqja e sekuencave të tepërta të gjeneve. Metoda jonë e grupimit të gjeneve kërkon 95% identitet të sekuencës dhe 85% ngjashmëri gjatësie, si dhe 90% mbulim të shtrirjes për të eliminuar grupimin e rremë. Megjithatë, në disa raste, ne vëzhguam COG me të njëjtat shënime (p.sh., MUT) (Fig. 6). Studime të mëtejshme janë të nevojshme për të përcaktuar nëse këto ortologë janë të dallueshëm, të lidhur me gjini specifike, apo nëse ky është një kufizim i qasjes së grupimit të gjeneve. Një kufizim tjetër i shënimit funksional është keqklasifikimi i mundshëm; gjeni bakterial mmdA është një enzimë e njohur e përfshirë në sintezën e propionatit, por KEGG nuk e shoqëron atë me rrugën metabolike të propionatit. Në të kundërt, ortologët scpB dhe mmcD janë të lidhur. Numri i madh i gjeneve pa nokaut të përcaktuar mund të rezultojë në një pamundësi për të identifikuar gjenet e lidhura me PPA kur vlerësohet bollëku i gjeneve. Studimet e ardhshme do të përfitojnë nga analiza e metatranskriptomës, e cila mund të ofrojë një kuptim më të thellë të karakteristikave funksionale të mikrobiotës së zorrëve dhe të lidhë shprehjen e gjeneve me efektet e mundshme pasuese. Për studimet që përfshijnë çrregullime specifike neurozhvillimore ose sëmundje inflamatore të zorrëve, vlerësimet fiziologjike dhe të sjelljes së kafshëve janë të nevojshme për të lidhur ndryshimet në përbërjen e mikrobiomës me këto çrregullime. Studime shtesë që transplantojnë mikrobiomën e zorrëve në minj pa mikrobe do të ishin gjithashtu të dobishme për të përcaktuar nëse mikrobioma është një nxitës ose karakteristikë e sëmundjes.
Si përmbledhje, ne demonstruam se PPA dietike vepron si një faktor në ndryshimin e përbërjes së mikrobiotës së zorrëve. PPA është një konservues i miratuar nga FDA që gjendet gjerësisht në ushqime të ndryshme që, pas ekspozimit afatgjatë, mund të çojë në prishje të florës normale të zorrëve. Ne gjetëm ndryshime në bollëkun e disa baktereve, duke sugjeruar që PPA mund të ndikojë në përbërjen e mikrobiotës së zorrëve. Ndryshimet në mikrobiotë mund të çojnë në ndryshime në nivelet e disa shtigjeve metabolike, të cilat mund të çojnë në ndryshime fiziologjike që janë të rëndësishme për shëndetin e strehuesit. Nevojiten studime të mëtejshme për të përcaktuar nëse efektet e PPA dietike në përbërjen mikrobike mund të çojnë në disbiozë ose sëmundje të tjera. Ky studim hedh themelet për studime të ardhshme se si efektet e PPA në përbërjen e zorrëve mund të ndikojnë në shëndetin e njeriut.
Setet e të dhënave të paraqitura në këtë studim janë të disponueshme në depot online. Emri i depos dhe numri i hyrjes janë: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Ky studim mbi kafshët u miratua nga Komiteti Institucional i Kujdesit dhe Përdorimit të Kafshëve i Universitetit të Floridës Qendrore (UCF-IACUC) (Numri i Lejes për Përdorimin e Kafshëve: PROTO202000002). Ky studim është në përputhje me ligjet, rregulloret dhe kërkesat institucionale lokale.
NG: Konceptualizim, Kurim i të dhënave, Analizë formale, Hetim, Metodologji, Softuer, Vizualizim, Shkrim (draft origjinal), Shkrim (rishikim dhe redaktim). LA: Konceptualizim, Kurim i të dhënave, Metodologji, Burime, Shkrim (rishikim dhe redaktim). SH: Analizë formale, Softuer, Shkrim (rishikim dhe redaktim). SA: Hetim, Shkrim (rishikim dhe redaktim). Kryegjyqtar: Hetim, Shkrim (rishikim dhe redaktim). SN: Konceptualizim, Administrim projekti, Burime, Mbikëqyrje, Shkrim (rishikim dhe redaktim). TA: Konceptualizim, Administrim projekti, Mbikëqyrje, Shkrim (rishikim dhe redaktim).
Autorët deklaruan se nuk morën asnjë mbështetje financiare për kërkimin, autorësinë dhe/ose botimin e këtij artikulli.
Autorët deklarojnë se hulumtimi është kryer në mungesë të ndonjë marrëdhënieje tregtare ose financiare që mund të interpretohet si një konflikt i mundshëm interesi. Nuk zbatohet.
Të gjitha mendimet e shprehura në këtë artikull janë vetëm ato të autorëve dhe nuk pasqyrojnë domosdoshmërisht pikëpamjet e institucioneve, botuesve, redaktorëve ose recensentëve të tyre. Çdo produkt i vlerësuar në këtë artikull, ose çdo pretendim i bërë nga prodhuesit e tyre, nuk garantohet ose miratohet nga botuesi.
Materiali plotësues për këtë artikull mund të gjendet në internet: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Abdelli LS, Samsam A, Nasser SA (2019). Acidi propionik shkakton gliozë dhe neuroinflamacion duke rregulluar rrugën PTEN/AKT në çrregullimet e spektrit të autizmit. Raportet shkencore 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
Aitchison, J. (1982). Analiza statistikore e të dhënave përbërëse. 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). Raporti Firmicutes/Bacteroidetes si faktor rreziku për kancerin e gjirit. Revista e Mjekësisë Klinike, 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
Anders S., Huber W. (2010). Analiza diferenciale e shprehjes së të dhënave të numërimit të sekuencave. 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). Mikrobiota fekale dhe metaboloma te fëmijët me autizëm dhe çrregullim të zhvillimit të përhapur që nuk specifikohet ndryshe. PloS One 8, e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
Averina OV, Kovtun AS, Polyakova SI, Savilova AM, Rebrikov DV, Danilenko VN (2020). Karakteristikat neurometabolike bakteriale të mikrobiotës së zorrëve tek fëmijët e vegjël me çrregullime të spektrit të autizmit. Revista e Mikrobiologjisë Mjekësore 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
Baquero F., Nombela K. (2012). Mikrobioma si organ njerëzor. Mikrobiologjia Klinike dhe Infeksioni 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
Baur T., Dürre P. (2023). Njohuri të reja mbi fiziologjinë e baktereve që prodhojnë acid propionik: Anaerotignum propionicum dhe Anaerotignum neopropionicum (më parë Clostridium propionicum dhe Clostridium neopropionicum). Mikroorganizmat 11, 685. doi: 10.3390/microorganisms11030685
Bazer FW, Spencer TE, Wu G, Cudd TA, Meininger SJ (2004). Ushqimi i nënës dhe zhvillimi i fetusit. J Nutr. 134, 2169–2172. doi: 10.1093/jn/134.9.2169
Benjamini, Y., dhe Hochberg, J. (1995). Kontrollimi i shkallës së pozitivitetit të rremë: Një qasje praktike dhe efikase ndaj testimit të shumëfishtë. JR Stat Soc Ser B Methodol. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
Koha e postimit: 18 Prill 2025