Ecological and network analyses identify four microbial species with potential significance for the diagnosis/treatment of ulcerative colitis (UC)

Wendy Li, Yang Sun, Lin Dai, Hongju Chen, Bin Yi, Junkun Niu, Lan Wang, Fengrui Zhang, Juan Luo, Kunhua Wang, Rui Guo, Lianwei Li, Quan Zou, Zhanshan (Sam) Ma and Yinglei Miao

Аннотация

Общие сведения: язвенный колит (ЯК) представляет собой один из ведущих типов воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК), распространенность которого в мире растет. Несмотря на интенсивное изучение ВЗК как заболевания, связанного с нарушениями микробиома человека, доля исследований в популяции жителей Китая, в особенности по вопросам микробиома слизистой оболочки, по-прежнему незначительна. Цель настоящего исследования заключалась в анализе изменений микробиома слизистой оболочки, связанных с ЯК, с точки зрения медицинской экологии и анализа сложных сетей.

Результаты: всего собрано 56 образцов микробиома у 28 китайцев с ЯК, а также у их здоровых партнеров, с последующим секвенированием ампликона. На основании данных секвенирования мы проанализировали разнообразие видов микроорганизмов, общие виды, а также взаимодействия между видами в сообществе, основные таксонометрические типы и уровни основных и второстепенных видов. Мы выделили оппортунистических «патогенов» (т.е. Clostridium tertium, Odoribacter splanchnicus, Ruminococcus gnavus и Flavonifractor plautii) с оценкой потенциальной значимости для диагностики и лечения ЯК, пролиферация которых угнеталась у здоровых лиц и происходила без ограничений у пациентов с ЯК. Кроме того, мы сделали следующие открытия в исследовании: (i) отношение положительных и отрицательных связей (P/N), которое оценивает равновесие взаимодействий видов или ингибирующее воздействие на сети микробиома, оказалось значительно выше у пациентов с ЯК, свидетельствуя об утрате ингибрования потенциально оппортунистических «патогенов», связанных с дисбиозом. (ii) В предшествующих исследованиях получены противоречивые доказательства разнообразия видов микробов и их состава у пациентов с ЯК и здоровых контрольных лиц. В данном исследовании выявлены значительные различия основных таксонометрических типов и основных и периферических масштабов, но не на уровне всего сообщества. Таким образом, авторы высказывают сомнение о том, что парадоксальные результаты, полученные в существующих исследованиях, обусловлены эффектом масштабирования.

Выводы: представленные результаты демонстрируют изменения экологии и структуры сети микробиома слизистой оболочки кишечника, которые могут быть связаны с ЯК, и эти изменения можно использовать в качестве потенциальных подходов к лечению ЯК. Четыре оппортунистических патогена, выявленных в настоящем исследовании, нуждаются в дальнейшем изучении в будущих исследованиях.

Ключевые слова: воспалительные заболевания кишечника, язвенный колит, микробиом слизистой оболочки, разнообразие видов, сеть совместного возникновения видов, основная периферическая сеть

© Автор(ы). 2012 г. Открытый доступ. Эта статья лицензирована в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, версия 4.0, которая разрешает использование, предоставление другим лицам, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате при условии указания автора (авторов) оригинальной работы и источника, предоставления ссылки на лицензию Creative Commons и при необходимости указаний на внесенные изменения. Изображения или другие материалы в данной статье, предоставленные третьими лицами, включены в лицензию Creative Commons, если не указано иное в строке благодарностей к материалу. Если материал не включен в лицензию Creative Commons публикации, и предусмотренное применение не допускается нормативно-правовым регулированием или выходит за рамки допустимого применения, вам потребуется получить разрешение непосредственно от держателя авторских прав. Копия лицензии представлена по ссылке. Если не оговорено иное, на данные, приведенные в этой статье, распространяются положения лицензии Creative Commons о добровольном полном отказе от авторских прав и передаче в общественное пользование (http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/)