Asam propionat (PPA), agen antijamur lan aditif panganan umum, wis dituduhake nyebabake perkembangan saraf sing ora normal ing tikus sing diiringi disfungsi gastrointestinal, sing bisa uga disebabake dening dysbiosis usus. Hubungan antarane paparan PPA panganan lan dysbiosis mikrobiota usus wis disaranake, nanging durung diselidiki langsung. Ing kene, kita nyelidiki owah-owahan sing ana gandhengane karo PPA ing komposisi mikrobiota usus sing bisa nyebabake dysbiosis. Mikrobioma usus tikus sing diwenehi panganan sing ora diobati (n = 9) lan panganan sing diperkaya PPA (n = 13) diurut nggunakake sekuensing metagenomik jarak jauh kanggo netepake bedane komposisi mikroba lan jalur metabolisme bakteri. PPA panganan digandhengake karo peningkatan jumlah taksa sing signifikan, kalebu sawetara spesies Bacteroides, Prevotella, lan Ruminococcus, sing anggotane sadurunge wis terlibat ing produksi PPA. Mikrobioma tikus sing kena PPA uga duwe luwih akeh jalur sing ana gandhengane karo metabolisme lipid lan biosintesis hormon steroid. Asil kita nuduhake yen PPA bisa ngowahi mikrobiota usus lan jalur metabolisme sing ana gandhengane. Owah-owahan sing diamati iki nyoroti yen pengawet sing diklasifikasikake aman kanggo dikonsumsi bisa mengaruhi komposisi mikrobiota usus lan, sabanjure, kesehatan manungsa.
Mikrobioma manungsa asring diarani minangka "organ pungkasan awak" lan nduweni peran penting kanggo kesehatan manungsa (Baquero lan Nombela, 2012). Utamane, mikrobioma usus dikenal amarga pengaruh lan peran ing sistem kasebut ing pirang-pirang fungsi penting. Bakteri komensal akeh banget ing usus, manggoni pirang-pirang ceruk ekologis, nggunakake nutrisi, lan saingan karo patogen potensial (Jandhyala et al., 2015). Komponen bakteri sing maneka warna ing mikrobiota usus bisa ngasilake nutrisi penting kayata vitamin lan ningkatake pencernaan (Rowland et al., 2018). Metabolit bakteri uga wis dituduhake mengaruhi perkembangan jaringan lan ningkatake jalur metabolisme lan kekebalan (Heijtz et al., 2011; Yu et al., 2022). Komposisi mikrobioma usus manungsa maneka warna banget lan gumantung saka faktor genetik lan lingkungan kayata diet, jenis kelamin, obat-obatan, lan status kesehatan (Kumbhare et al., 2019).
Panganan ibu minangka komponen penting kanggo perkembangan janin lan neonatal lan sumber senyawa sing bisa mengaruhi perkembangan (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). Salah sawijining senyawa sing menarik yaiku asam propionat (PPA), produk sampingan asam lemak rantai pendek sing dipikolehi saka fermentasi bakteri lan aditif panganan (den Besten et al., 2013). PPA nduweni sipat antibakteri lan antijamur lan mulane digunakake minangka pengawet panganan lan ing aplikasi industri kanggo nyegah pertumbuhan jamur lan bakteri (Wemmenhove et al., 2016). PPA nduweni efek sing beda ing jaringan sing beda. Ing ati, PPA nduweni efek anti-inflamasi kanthi mengaruhi ekspresi sitokin ing makrofag (Kawasoe et al., 2022). Efek pangaturan iki uga wis diamati ing sel kekebalan liyane, sing nyebabake penurunan regulasi inflamasi (Haase et al., 2021). Nanging, efek sing ngelawan wis diamati ing otak. Panliten sadurunge nuduhake yen paparan PPA nyebabake prilaku kaya autisme ing tikus (El-Ansary et al., 2012). Panliten liyane nuduhake yen PPA bisa nyebabake gliosis lan ngaktifake jalur pro-inflamasi ing otak (Abdelli et al., 2019). Amarga PPA minangka asam lemah, bisa nyebar liwat epitel usus menyang aliran getih lan kanthi mangkono ngliwati alangan restriktif kalebu alangan getih-otak uga plasenta (Stinson et al., 2019), sing nyoroti pentinge PPA minangka metabolit pangaturan sing diasilake dening bakteri. Sanajan peran potensial PPA minangka faktor risiko autisme saiki lagi diselidiki, efek kasebut marang individu sing duwe autisme bisa ngluwihi nyebabake diferensiasi saraf.
Gejala gastrointestinal kayata diare lan konstipasi umum kedadeyan ing pasien sing duwe kelainan neurodevelopmental (Cao et al., 2021). Panaliten sadurunge nuduhake yen mikrobioma pasien sing duwe kelainan spektrum autisme (ASD) beda karo individu sing sehat, sing nuduhake anane dysbiosis mikrobiota usus (Finegold et al., 2010). Kajaba iku, karakteristik mikrobioma pasien sing duwe penyakit radang usus, obesitas, penyakit Alzheimer, lan liya-liyane uga beda karo individu sing sehat (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). Nanging, nganti saiki, durung ana hubungan sebab akibat sing ditetepake antarane mikrobioma usus lan penyakit utawa gejala neurologis (Yap et al., 2021), sanajan sawetara spesies bakteri dianggep duwe peran ing sawetara kahanan penyakit kasebut. Contone, Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio lan genera liyane luwih akeh ing mikrobiota pasien autisme (Tomova et al., 2015; Golubeva et al., 2017; Cristiano et al., 2018; Zurita et al., 2020). Khususé, spesies anggota saka sawetara genera iki dikenal nduweni gen sing ana gandhengane karo produksi PPA (Reichardt et al., 2014; Yun lan Lee, 2016; Zhang et al., 2019; Baur lan Dürre, 2023). Amarga sipat antimikroba PPA, nambah kelimpahane bisa migunani kanggo tuwuhing bakteri penghasil PPA (Jacobson et al., 2018). Dadi, lingkungan sing sugih PFA bisa nyebabake owah-owahan ing mikrobiota usus, kalebu patogen gastrointestinal, sing bisa dadi faktor potensial sing nyebabake gejala gastrointestinal.
Pitakonan utama ing riset mikrobioma yaiku apa bedane komposisi mikroba minangka panyebab utawa gejala penyakit sing ndasari. Langkah pertama kanggo njlentrehake hubungan kompleks antarane diet, mikrobioma usus, lan penyakit neurologis yaiku neliti efek diet marang komposisi mikroba. Kanggo tujuan iki, kita nggunakake sekuensing metagenomik sing wis diwaca dawa kanggo mbandhingake mikrobioma usus saka turunan tikus sing diwenehi panganan sing sugih PPA utawa kurang PPA. Turunan kasebut diwenehi panganan sing padha karo ibune. Kita nggawe hipotesis manawa diet sing sugih PPA bakal nyebabake owah-owahan ing komposisi mikroba usus lan jalur fungsional mikroba, utamane sing ana gandhengane karo metabolisme PPA lan/utawa produksi PPA.
Panliten iki nggunakake tikus transgenik FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J (Jackson Laboratories) sing ngekspresikake protein fluoresen ijo (GFP) kanthi berlebihan ing sangisore kontrol promotor GFAP spesifik glia miturut pandhuan Komite Perawatan lan Panggunaan Kewan Institusional Universitas Florida Tengah (UCF-IACUC) (Nomer Ijin Panggunaan Kewan: PROTO202000002). Sawise disapih, tikus dilebokake kanthi individu ing kandhang kanthi 1-5 tikus saben jinis saben kandhang. Tikus diwenehi panganan ad libitum kanthi diet kontrol sing dimurnèkaké (diet standar label terbuka sing dimodifikasi, 16 kkal% lemak) utawa diet sing ditambah natrium propionat (diet standar label terbuka sing dimodifikasi, 16 kkal% lemak, ngandhut 5.000 ppm natrium propionat). Jumlah natrium propionat sing digunakake padha karo 5.000 mg PFA/kg bobot panganan total. Iki minangka konsentrasi PPA paling dhuwur sing disetujoni kanggo digunakake minangka pengawet panganan. Kanggo nyiapake panliten iki, tikus induk diwenehi loro panganan kasebut sajrone 4 minggu sadurunge kawin lan diterusake sajrone meteng induk. Tikus turunan [22 tikus, 9 kontrol (6 lanang, 3 wadon) lan 13 PPA (4 lanang, 9 wadon)] disapih banjur diterusake mangan sing padha karo induk sajrone 5 sasi. Tikus turunan dikorbanake nalika umur 5 sasi lan isi feses usus dikumpulake lan wiwitane disimpen ing tabung mikrosentrifugasi 1,5 ml ing suhu -20°C banjur dipindhah menyang freezer -80°C nganti DNA inang entek lan asam nukleat mikroba diekstrak.
DNA inang dicopot miturut protokol sing dimodifikasi (Charalampous et al., 2019). Cekakipun, isi feses dipunpindhah dhateng 500 µl InhibitEX (Qiagen, Cat#/ID: 19593) lan disimpen beku. Proses maksimal 1-2 pelet feses saben ekstraksi. Isi feses banjur dihomogenisasi kanthi mekanis nggunakake alu plastik ing njero tabung kanggo mbentuk bubur. Sentrifugasi sampel ing 10.000 RCF suwene 5 menit utawa nganti sampel wis pellet, banjur aspirasi supernatan lan suspensikake maneh pelet ing 250 µl 1 × PBS. Tambah 250 µl larutan saponin 4,4% (TCI, nomer produk S0019) menyang sampel minangka deterjen kanggo ngendhokke membran sel eukariotik. Sampel dicampur alon-alon nganti alus lan diinkubasi ing suhu kamar suwene 10 menit. Sabanjure, kanggo ngganggu sel eukariotik, 350 μl banyu bebas nuklease ditambahake menyang sampel, diinkubasi sajrone 30 detik, banjur 12 μl 5 M NaCl ditambahake. Sampel banjur disentrifugasi ing 6000 RCF sajrone 5 menit. Aspirasi supernatan lan suspensikake pelet ing 100 μl 1X PBS. Kanggo mbusak DNA inang, tambahake 100 μl buffer HL-SAN (12,8568 g NaCl, 4 ml 1 M MgCl2, 36 ml banyu bebas nuklease) lan 10 μl enzim HL-SAN (ArticZymes P/N 70910-202). Sampel dicampur kanthi tliti kanthi pipet lan diinkubasi ing suhu 37 °C suwene 30 menit kanthi kecepatan 800 rpm ing Eppendorf™ ThermoMixer C. Sawise inkubasi, disentrifugasi ing 6000 RCF suwene 3 menit lan dikumbah kaping pindho nganggo 800 µl lan 1000 µl 1X PBS. Pungkasan, suspensikake pelet ing 100 µl 1X PBS.
DNA bakteri total diisolasi nggunakake New England Biolabs Monarch Genomic DNA Purification Kit (New England Biolabs, Ipswich, MA, Cat# T3010L). Prosedur operasi standar sing diwenehake karo kit iki rada diowahi. Inkubasi lan jaga banyu bebas nuklease ing suhu 60°C sadurunge operasi kanggo elusi pungkasan. Tambah 10 µl Proteinase K lan 3 µl RNase A menyang saben sampel. Banjur tambahake 100 µl Cell Lysis Buffer lan aduk alon-alon. Sampel banjur diinkubasi ing Eppendorf™ ThermoMixer C ing suhu 56°C lan 1400 rpm paling ora 1 jam lan nganti 3 jam. Sampel sing diinkubasi disentrifugasi ing 12.000 RCF suwene 3 menit lan supernatan saka saben sampel ditransfer menyang tabung mikrosentrifugasi 1,5 mL sing kapisah sing ngemot 400 µL larutan pengikat. Tabung kasebut banjur divorteks pulsa suwene 5-10 detik kanthi interval 1 detik. Pindhah kabeh isi cairan saben sampel (kurang luwih 600–700 µL) menyang kartrij filter sing dilebokake ing tabung pengumpul aliran. Tabung-tabung kasebut disentrifugasi ing 1.000 RCF suwene 3 menit kanggo ngidini pengikatan DNA awal banjur disentrifugasi ing 12.000 RCF suwene 1 menit kanggo mbusak cairan sing isih ana. Kolom sampel ditransfer menyang tabung pengumpul anyar banjur dicuci kaping pindho. Kanggo pencucian pertama, tambahake 500 µL buffer pencuci menyang saben tabung. Walik tabung kaping 3-5 banjur sentrifugasi ing 12.000 RCF suwene 1 menit. Buang cairan saka tabung pengumpul lan lebokake kartrij filter maneh menyang tabung pengumpul sing padha. Kanggo pencucian kapindho, tambahake 500 µL buffer pencuci menyang filter tanpa diwalik. Sampel disentrifugasi ing 12.000 RCF suwene 1 menit. Pindahna filter menyang tabung LoBind® 1,5 mL lan tambahake 100 µL banyu bebas nuklease sing wis dipanasake. Filter diinkubasi ing suhu kamar suwene 1 menit banjur disentrifugasi ing 12.000 RCF suwene 1 menit. DNA sing wis dielusi disimpen ing suhu -80°C.
Konsentrasi DNA diukur nggunakake Qubit™ 4.0 Fluorometer. DNA disiapake nggunakake Qubit™ 1X dsDNA High Sensitivity Kit (Cat. No. Q33231) miturut pandhuan saka pabrikan. Distribusi dawa fragmen DNA diukur nggunakake Aglient™ 4150 utawa 4200 TapeStation. DNA disiapake nggunakake Agilent™ Genomic DNA Reagents (Cat. No. 5067-5366) lan Genomic DNA ScreenTape (Cat. No. 5067-5365). Persiapan pustaka ditindakake nggunakake Oxford Nanopore Technologies™ (ONT) Rapid PCR Barcoding Kit (SQK-RPB004) miturut pandhuan saka pabrikan. DNA diurut nggunakake ONT GridION™ Mk1 sequencer nganggo sel aliran Min106D (R 9.4.1). Setelan sekuensing yaiku: panggilan basis akurasi dhuwur, nilai q minimal 9, persiyapan barcode, lan trim barcode. Sampel diurut sajrone 72 jam, sawise iku data panggilan dasar dikirim kanggo diproses lan dianalisis luwih lanjut.
Pangolahan bioinformatika ditindakake nggunakake metode sing wis diterangake sadurunge (Greenman et al., 2024). File FASTQ sing dipikolehi saka sekuensing dipérang dadi direktori kanggo saben sampel. Sadurunge analisis bioinformatika, data kasebut diolah nggunakake pipeline ing ngisor iki: pisanan, file FASTQ saka sampel digabung dadi siji file FASTQ. Banjur, bacaan sing luwih cendhek tinimbang 1000 bp disaring nggunakake Filtlong v. 0.2.1, kanthi parameter siji-sijine sing diganti yaiku –min_length 1000 (Wick, 2024). Sadurunge nyaring luwih lanjut, kualitas bacaan dikontrol nggunakake NanoPlot v. 1.41.3 kanthi parameter ing ngisor iki: –fastq –plots dot –N50 -o(De Coster lan Rademakers, 2023). Pembacaan diselarasake karo genom referensi tikus GRCm39 (GCF_000001635.27) nggunakake minimap2 v. 2.24-r1122 kanggo mbusak pembacaan sing terkontaminasi host kanthi parameter ing ngisor iki: -L -ax map-ont(Lee, 2018). File alignment sing digawe diowahi dadi format BAM nggunakake samtools view -b (Danecek et al., 2021) ing samtools v. 1.16.1. Wacan sing ora selaras banjur diidentifikasi nggunakake samtools view -b -f 4, sing nuduhake yen bacaan kasebut ora kalebu genom inang. Wacan sing ora selaras diowahi maneh dadi format FASTQ nggunakake samtools bam2fq kanthi parameter standar. NanoPlot dilakokake maneh ing bacaan sing disaring luwih lanjut nggunakake setelan sing diterangake sadurunge. Sawise nyaring, data metagenomik dikumpulake nggunakake metaflye v. 2.8.2-b1689 kanthi parameter ing ngisor iki: –nano-raw–meta (Kolmogorov et al., 2020). Ninggalake parameter sing isih ana ing nilai standar. Sawise perakitan, bacaan sing disaring dipetakan menyang perakitan nggunakake minimap2, lan parameter -ax map-ont digunakake kanggo ngasilake file alignment ing format SAM. Perakitan kasebut pisanan diolah nggunakake racon v. 1.4.20 kanthi parameter ing ngisor iki: -m 8 -x -6 -g -8 -w 500 -u (Vaser et al., 2017). Sawise racon rampung, luwih lanjut diolah nganggo medaka v. 1.7.2, nggunakake medaka_consesus, kanthi kabeh parameter kajaba parameter -m ditinggalake ing nilai standar. Parameter -m disetel dadi r941_min_hac_g507 kanggo nemtokake kimia sel aliran lan panggilan basis akurasi dhuwur sing digunakake kanggo data kita (nanoporetech/medaka, 2024). Data sing disaring (sabanjure diarani data mikroba) lan perakitan pungkasan sing wis diresiki digunakake kanggo analisis sabanjure.
Kanggo klasifikasi taksonomi, contig sing diwaca lan dirakit diklasifikasikake nggunakake Kraken2 v. 2.1.2 (Wood et al., 2019). Nggawe laporan lan ngasilake file kanggo diwaca lan rakitan. Gunakake opsi –use-names kanggo nganalisis diwaca lan rakitan. Opsi –gzip-compressed lan –paired ditemtokake kanggo segmen sing diwaca. Kelimpahan relatif taksa ing metagenom diestimasikake nggunakake Bracken v. 2.8 (Lu et al., 2017). Kita pisanan nggawe database kmer sing ngemot 1000 basis nggunakake bracken-build kanthi parameter ing ngisor iki: -d-k 35 -l 1000 Sawise digawe, bracken mlaku adhedhasar laporan sing digawe dening kraken2 lan nyaring data nggunakake pilihan ing ngisor iki: -d -I -O-p 1000 -l

Ing antarane, P, G utawa S dipilih gumantung saka tingkat klasifikasi sing dianalisis. Kanggo nyuda dampak klasifikasi positif palsu, ambang kelimpahan relatif minimal 1e-4 (1/10.000 bacaan) diadopsi. Sadurunge analisis statistik, kelimpahan relatif sing dilapurake dening Bracken (fraction_total_reads) diowahi nggunakake transformasi rasio log terpusat (CLR) (Aitchison, 1982). Metode CLR dipilih kanggo transformasi data amarga ora owah skala lan cukup kanggo set data sing ora jarang (Gloor et al., 2017). Transformasi CLR nggunakake logaritma natural. Data cacah sing dilapurake dening Bracken dinormalisasi nggunakake ekspresi log relatif (RLE) (Anders lan Huber, 2010). Angka digawe nggunakake kombinasi matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 lan logaritma sekuensial (Gloor et al., 2017). 0.12.2 lan stantanotations v. 0.5.0 (Hunter, 2007; Waskom, 2021; Charlier et al., 2022). Rasio Bacillus/Bacteroidetes diitung kanggo saben sampel nggunakake cacah bakteri sing dinormalisasi. Nilai sing dilapurake ing tabel dibulatke dadi 4 desimal. Indeks keragaman Simpson diitung nggunakake skrip alpha_diversity.py sing diwenehake ing paket KrakenTools v. 1.2 (Lu et al., 2022). Laporan Bracken diwenehake ing skrip lan indeks Simpson "Si" diwenehake kanggo parameter -an. Beda sing signifikan ing kelimpahan ditetepake minangka beda CLR rata-rata ≥ 1 utawa ≤ -1. Beda CLR rata-rata ±1 nuduhake peningkatan 2,7 kali lipat ing kelimpahan jinis sampel. Tandha (+/-) nuduhake apa takson luwih akeh ing sampel PPA lan sampel kontrol. Signifikansi ditemtokake nggunakake uji Mann-Whitney U (Virtanen et al., 2020). Statsmodels v. 0.14 (Benjamini lan Hochberg, 1995; Seabold lan Perktold, 2010) digunakake, lan prosedur Benjamini-Hochberg diterapake kanggo mbenerake pirang-pirang uji coba. Nilai-p sing wis diatur ≤ 0,05 digunakake minangka ambang batas kanggo nemtokake signifikansi statistik.
Anotasi gen lan estimasi kelimpahan relatif ditindakake nggunakake versi protokol sing dimodifikasi sing diterangake dening Maranga et al. (Maranga et al., 2023). Kapisan, contig sing luwih cendhek tinimbang 500 bp dicopot saka kabeh rakitan nggunakake SeqKit v. 2.5.1 (Shen et al., 2016). Rakitan sing dipilih banjur digabungake dadi pan-metagenome. Pigura maca terbuka (ORF) diidentifikasi nggunakake Prodigal v. 1.0.1 (versi paralel saka Prodigal v. 2.6.3) kanthi parameter ing ngisor iki: -d-f gff-i -O-T 24 -p meta -C 10000 (Hyett et al., 2012; Jaenicke, 2024). File nukleotida sing diasilake banjur disaring nggunakake Python kanggo mbusak kabeh gen sing ora lengkap. CD-HIT v. 4.8.1 banjur digunakake kanggo nglompokake gen kanthi parameter ing ngisor iki: cd-hit-est -i -O-c 0.95 -s 0.85 -aS 0.9 -n 10 -d 256 -M 350000 -T 24 -l 100 -g 1 (Fu et al., 2012). Katalog gen non-redundan sing digawe digunakake kanggo ngira-ira kelimpahan lan anotasi gen. Kelimpahan gen relatif dikira-kira nggunakake KMA v. 1.4.9 (Clausen et al., 2018). Kapisan, gawe file indeks nggunakake indeks KMA kanthi parameter ing ngisor iki: -i -OBanjur, nggunakake indeks sing digawe bebarengan karo bacaan mikroba kanggo saben sampel kaya sing diterangake ing bagean Bioinformatics Pipeline, KMA dilakokake kanthi parameter ing ngisor iki: -i -O-t_db-bcNano -bc 0.7 -ef -t 24. Banjur, cacah gen dinormalisasi nggunakake CLR, lan kelas analisis komponen utama (PCA) saka Sci-kit learn digunakake (Pedregosa et al., 2011). Anotasi gen sing diprediksi ditindakake ing katalog gen non-redundan nggunakake skrip emapper.py saka eggNOG v. 2.1.12 lan basis data eggNOG versi 5.0.2 kanthi parameter ing ngisor iki: –type CDS –cpu 24 -i– Katalog data–go_evidence Non-elektronik – output- Direktori output–target_orthologs kabeh –seed_ortholog_evalue 0.001 –seed_ortholog_score 60 –query_cover 20 –subject_cover 0 –translate –override –temp_dir(Cantalapiedra et al., 2021). Asil KMA disaring kanggo milih gen kanthi jangkoan cithakan lan identitas cithakan sing cukup (≥ 90%) lan kelimpahan (jero ≥ 3). Asil jerone KMA diowahi nggunakake CLR kaya sing diterangake ing ndhuwur. Asil KMA banjur dibandhingake karo ID contig saka asil anotasi fungsional lan klasifikasi nggunakake sumber contig kanggo saben gen. Kaya taksa, bedane sing signifikan ing kelimpahan gen ditetepake minangka gen kanthi bedane CLR rata-rata ≥ 1 utawa ≤ -1, kanthi tandha (+/-) sing nuduhake yen gen kasebut luwih akeh ing sampel PPA utawa kontrol.
Gen-gen pisanan dikelompokake miturut pengenal ortolog (KO) Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) sing ditugasake dening eggNOG kanggo mbandhingake kelimpahan jalur gen. Gen tanpa knockout utawa gen kanthi pirang-pirang knockout dibusak sadurunge dianalisis. Kelimpahan rata-rata saben KO saben sampel banjur diitung lan analisis statistik ditindakake. Gen metabolisme PPA ditetepake minangka gen apa wae sing diwenehi baris ko00640 ing kolom KEGG_Pathway, sing nuduhake peran ing metabolisme propionat miturut KEGG. Gen sing diidentifikasi minangka ana gandhengane karo produksi PPA kadhaptar ing Tabel Tambahan 1 (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017). Tes permutasi ditindakake kanggo ngenali metabolisme PPA lan gen produksi sing luwih akeh ing saben jinis sampel. Sewu permutasi ditindakake kanggo saben gen sing dianalisis. Nilai-p 0,05 digunakake minangka cutoff kanggo nemtokake signifikansi statistik. Anotasi fungsional ditugasake kanggo gen individu ing kluster adhedhasar anotasi gen perwakilan ing kluster. Taksa sing ana gandhengane karo metabolisme PPA lan/utawa produksi PPA bisa diidentifikasi kanthi cocog karo ID contig ing file output Kraken2 karo ID contig sing padha sing disimpen sajrone anotasi fungsional nggunakake eggNOG. Tes signifikansi ditindakake nggunakake uji Mann-Whitney U sing diterangake sadurunge. Koreksi kanggo pirang-pirang uji coba ditindakake nggunakake prosedur Benjamini-Hochberg. Nilai-p ≤ 0,05 digunakake minangka cutoff kanggo nemtokake signifikansi statistik.
Keragaman mikrobioma usus tikus ditaksir nggunakake indeks keragaman Simpson. Ora ana bedane sing signifikan sing diamati antarane sampel kontrol lan PPA babagan keragaman genus lan spesies (nilai-p kanggo genus: 0,18, nilai-p kanggo spesies: 0,16) (Gambar 1). Komposisi mikroba banjur dibandhingake nggunakake analisis komponen utama (PCA). Gambar 2 nuduhake kluster sampel miturut filum, sing nuduhake yen ana bedane komposisi spesies mikrobioma antarane sampel PPA lan kontrol. Kluster iki kurang jelas ing tingkat genus, sing nuduhake yen PPA mengaruhi bakteri tartamtu (Gambar Tambahan 1).
Gambar 1. Keragaman alfa komposisi genera lan spesies mikrobioma usus tikus. Plot kothak sing nuduhake indeks keragaman Simpson saka genera (A) lan spesies (B) ing sampel PPA lan kontrol. Signifikansi ditemtokake nggunakake uji U Mann-Whitney, lan koreksi kaping pirang-pirang ditindakake nggunakake prosedur Benjamini-Hochberg. ns, nilai-p ora signifikan (p>0,05).
Gambar 2. Asil analisis komponen utama komposisi mikrobioma usus tikus ing tingkat spesies. Plot analisis komponen utama nampilake distribusi sampel ing rong komponen utama pisanan. Werna nuduhake jinis sampel: tikus sing kena PPA warnane ungu lan tikus kontrol warnane kuning. Komponen utama 1 lan 2 diplot ing sumbu x lan sumbu y, lan dinyatakake minangka rasio varians sing diterangake.
Nggunakake data cacah sing ditransformasi RLE, penurunan sing signifikan ing rasio Bacteroidetes/Bacilli median diamati ing tikus kontrol lan PPA (kontrol: 9,66, PPA: 3,02; nilai-p = 0,0011). Bentenane iki amarga kelimpahan Bacteroidetes sing luwih dhuwur ing tikus PPA dibandhingake karo kontrol, sanajan bedane ora signifikan (rata-rata kontrol CLR: 5,51, rata-rata PPA CLR: 6,62; nilai-p = 0,054), dene kelimpahan Bacteroidetes padha (rata-rata kontrol CLR: 7,76, rata-rata PPA CLR: 7,60; nilai-p = 0,18).
Analisis babagan akehe anggota taksonomi mikrobioma usus nuduhake yen 1 filum lan 77 spesies beda banget antarane sampel PPA lan kontrol (Tabel Tambahan 2). Akehe 59 spesies ing sampel PPA luwih dhuwur tinimbang sampel kontrol, dene akehe mung 16 spesies ing sampel kontrol luwih dhuwur tinimbang sampel PPA (Gambar 3).
Gambar 3. Kelimpahan taksa sing beda-beda ing mikrobioma usus tikus PPA lan kontrol. Plot gunung geni nuduhake bedane kelimpahan genera (A) utawa spesies (B) antarane sampel PPA lan kontrol. Titik abu-abu nuduhake ora ana bedane sing signifikan ing kelimpahan taksa. Titik-titik berwarna nuduhake bedane sing signifikan ing kelimpahan (nilai-p ≤ 0,05). 20 taksa paling dhuwur kanthi bedane kelimpahan paling gedhe antarane jinis sampel dituduhake kanthi warna abang lan biru enom (sampel kontrol lan PPA). Titik kuning lan ungu paling ora 2,7 kali luwih akeh ing sampel kontrol utawa PPA tinimbang ing kontrol. Titik ireng makili taksa kanthi kelimpahan sing beda banget, kanthi bedane CLR rata-rata antarane -1 lan 1. Nilai P diitung nggunakake uji U Mann-Whitney lan dikoreksi kanggo uji coba kaping pirang-pirang nggunakake prosedur Benjamini-Hochberg. Bedane CLR rata-rata sing kandel nuduhake bedane sing signifikan ing kelimpahan.
Sawise nganalisis komposisi mikroba usus, kita nindakake anotasi fungsional mikrobioma. Sawise nyaring gen sing berkualitas rendah, total 378.355 gen unik diidentifikasi ing kabeh sampel. Kelimpahan gen sing diowahi digunakake kanggo analisis komponen utama (PCA), lan asil kasebut nuduhake tingkat pengelompokan jinis sampel sing dhuwur adhedhasar profil fungsional (Gambar 4).
Gambar 4. Asil PCA nggunakake profil fungsional mikrobioma usus tikus. Plot PCA nampilake distribusi sampel ing rong komponen utama pisanan. Werna nuduhake jinis sampel: tikus sing kena PPA warnane ungu lan tikus kontrol warnane kuning. Komponen utama 1 lan 2 diplot ing sumbu x lan sumbu y, lan dinyatakake minangka rasio varians sing diterangake.
Sabanjure, kita nliti akehe knockout KEGG ing macem-macem jinis sampel. Total 3648 knockout unik diidentifikasi, sing 196 luwih akeh sacara signifikan ing sampel kontrol lan 106 luwih akeh ing sampel PPA (Gambar 5). Total 145 gen dideteksi ing sampel kontrol lan 61 gen ing sampel PPA, kanthi akehe sing beda sacara signifikan. Jalur sing ana gandhengane karo metabolisme lipid lan gula amino luwih akeh sacara signifikan ing sampel PPA (Tabel Tambahan 3). Jalur sing ana gandhengane karo metabolisme nitrogen lan sistem relay sulfur luwih akeh sacara signifikan ing sampel kontrol (Tabel Tambahan 3). Akehe gen sing ana gandhengane karo metabolisme gula amino/nukleotida (ko:K21279) lan metabolisme inositol fosfat (ko:K07291) luwih dhuwur sacara signifikan ing sampel PPA (Gambar 5). Sampel kontrol duwe luwih akeh gen sing ana gandhengane karo metabolisme benzoat (ko:K22270), metabolisme nitrogen (ko:K00368), lan glikolisis/glukoneogenesis (ko:K00131) (Gambar 5).
Gambar 5. Kelimpahan diferensial KO ing mikrobioma usus tikus PPA lan kontrol. Plot gunung geni nggambarake bedane kelimpahan gugus fungsi (KO). Titik abu-abu nuduhake KO sing kelimpahane ora beda sacara signifikan antarane jinis sampel (nilai-p > 0,05). Titik-titik berwarna nuduhake bedane kelimpahan sing signifikan (nilai-p ≤ 0,05). 20 KO kanthi bedane kelimpahan paling gedhe antarane jinis sampel dituduhake kanthi warna abang lan biru enom, sing cocog karo sampel kontrol lan PPA. Titik kuning lan ungu nuduhake KO sing paling ora 2,7 kali luwih akeh ing sampel kontrol lan PPA. Titik ireng nuduhake KO kanthi kelimpahan sing beda sacara signifikan, kanthi bedane CLR rata-rata antarane -1 lan 1. Nilai P diitung nggunakake uji U Mann-Whitney lan diatur kanggo pirang-pirang perbandingan nggunakake prosedur Benjamini-Hochberg. NaN nuduhake yen KO ora kalebu jalur ing KEGG. Nilai bedane CLR rata-rata sing kandel nuduhake bedane kelimpahan sing signifikan. Kanggo informasi rinci babagan jalur sing kalebu KO sing kadhaptar, deleng Tabel Tambahan 3.
Ing antarane gen sing diwenehi anotasi, 1601 gen nduweni kelimpahan sing beda banget antarane jinis sampel (p ≤ 0,05), kanthi saben gen paling ora 2,7 kali luwih akeh. Saka gen kasebut, 4 gen luwih akeh ing sampel kontrol lan 1597 gen luwih akeh ing sampel PPA. Amarga PPA nduweni sipat antimikroba, kita nliti kelimpahan metabolisme PPA lan gen produksi antarane jinis sampel. Ing antarane 1332 gen sing ana gandhengane karo metabolisme PPA, 27 gen luwih akeh ing sampel kontrol lan 12 gen luwih akeh ing sampel PPA. Ing antarane 223 gen sing ana gandhengane karo produksi PPA, 1 gen luwih akeh ing sampel PPA. Gambar 6A luwih nuduhake kelimpahan gen sing luwih dhuwur sing melu metabolisme PPA, kanthi kelimpahan sing luwih dhuwur ing sampel kontrol lan ukuran efek sing gedhe, dene Gambar 6B nyoroti gen individu kanthi kelimpahan sing luwih dhuwur sing diamati ing sampel PPA.
Gambar 6. Kelimpahan diferensial gen sing ana gandhengane karo PPA ing mikrobioma usus tikus. Plot gunung geni nggambarake bedane kelimpahan gen sing ana gandhengane karo metabolisme PPA (A) lan produksi PPA (B). Titik abu-abu nuduhake gen sing kelimpahane ora beda banget antarane jinis sampel (nilai-p > 0,05). Titik-titik berwarna nuduhake bedane kelimpahan sing signifikan (nilai-p ≤ 0,05). 20 gen kanthi bedane kelimpahan paling gedhe dituduhake kanthi warna abang lan biru enom (sampel kontrol lan PPA). Kelimpahan titik kuning lan ungu paling ora 2,7 kali luwih gedhe ing sampel kontrol lan PPA tinimbang ing sampel kontrol. Titik ireng makili gen kanthi kelimpahan sing beda banget, kanthi bedane CLR rata-rata antarane -1 lan 1. Nilai P diitung nggunakake uji U Mann-Whitney lan dikoreksi kanggo pirang-pirang perbandingan nggunakake prosedur Benjamini-Hochberg. Gen cocog karo gen sing representatif ing katalog gen non-redundan. Jeneng gen kasusun saka simbol KEGG sing nuduhake gen KO. Bedane CLR rata-rata sing kandel nuduhake kelimpahan sing beda banget. Tandha garis (-) nuduhake yen ora ana simbol kanggo gen kasebut ing basis data KEGG.
Taksa kanthi gen sing ana gandhengane karo metabolisme lan/utawa produksi PPA diidentifikasi kanthi cocogake identitas taksonomi kontinjen karo ID kontinjen gen kasebut. Ing tingkat genus, 130 genera ditemokake duwe gen sing ana gandhengane karo metabolisme PPA lan 61 genera ditemokake duwe gen sing ana gandhengane karo produksi PPA (Tabel Tambahan 4). Nanging, ora ana genera sing nuduhake bedane sing signifikan ing kelimpahan (p > 0,05).
Ing tingkat spesies, 144 spesies bakteri ditemokake duwe gen sing ana gandhengane karo metabolisme PPA lan 68 spesies bakteri ditemokake duwe gen sing ana gandhengane karo produksi PPA (Tabel Tambahan 5). Antarane metabolizer PPA, wolung bakteri nuduhake peningkatan sing signifikan ing kelimpahan antarane jinis sampel, lan kabeh nuduhake owah-owahan sing signifikan ing efek (Tabel Tambahan 6). Kabeh metabolizer PPA sing diidentifikasi kanthi beda kelimpahan sing signifikan luwih akeh ing sampel PPA. Klasifikasi tingkat spesies nuduhake wakil genera sing ora beda banget antarane jinis sampel, kalebu sawetara spesies Bacteroides lan Ruminococcus, uga Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus, lan Alcaligenes polymorpha. Antarane bakteri penghasil PPA, papat bakteri nuduhake beda kelimpahan sing signifikan antarane jinis sampel. Spesies kanthi beda kelimpahan sing signifikan kalebu Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis, lan Ruminococcus bovis.
Ing panliten iki, kita nliti efek paparan PPA marang mikrobiota usus tikus. PPA bisa nimbulake respon sing beda ing bakteri amarga diprodhuksi dening spesies tartamtu, digunakake minangka sumber panganan dening spesies liyane, utawa duwe efek antimikroba. Mulane, tambahane menyang lingkungan usus liwat suplemen panganan bisa uga duwe efek sing beda-beda gumantung saka toleransi, kerentanan, lan kemampuan kanggo nggunakake minangka sumber nutrisi. Spesies bakteri sensitif bisa diilangi lan diganti karo sing luwih tahan marang PPA utawa bisa nggunakake minangka sumber panganan, sing nyebabake owah-owahan ing komposisi mikrobiota usus. Asil kita nuduhake beda sing signifikan ing komposisi mikroba nanging ora ana efek ing keragaman mikroba sakabèhé. Efek paling gedhe diamati ing tingkat spesies, kanthi luwih saka 70 taksa sing beda banget ing kelimpahan antarane sampel PPA lan kontrol (Tabel Tambahan 2). Evaluasi luwih lanjut babagan komposisi sampel sing kapapar PPA nuduhake heterogenitas spesies mikroba sing luwih gedhe dibandhingake karo sampel sing ora kapapar, sing nuduhake yen PPA bisa nambah karakteristik pertumbuhan bakteri lan mbatesi populasi bakteri sing bisa urip ing lingkungan sing sugih PPA. Mangkono, PPA bisa kanthi selektif nyebabake owah-owahan tinimbang nyebabake gangguan sing nyebar ing keragaman mikrobiota usus.
Pengawet panganan kaya ta PPA sadurunge wis dituduhake bisa ngowahi akehe komponen mikrobioma usus tanpa mengaruhi keragaman sakabèhé (Nagpal et al., 2021). Ing kene, kita mirsani prabédan sing paling mencolok antarane spesies Bacteroidetes ing filum Bacteroidetes (sadurungé dikenal minangka Bacteroidetes), sing saya tambah akeh ing tikus sing kena PPA. Tambah akehe spesies Bacteroides ana gandheng cenenge karo tambah degradasi lendir, sing bisa nambah risiko infeksi lan ningkatake inflamasi (Cornick et al., 2015; Desai et al., 2016; Penzol et al., 2019). Siji panliten nemokake yen tikus lanang neonatal sing diobati karo Bacteroides fragilis nuduhake prilaku sosial sing ngelingake gangguan spektrum autisme (ASD) (Carmel et al., 2023), lan panliten liyane nuduhake yen spesies Bacteroides bisa ngowahi aktivitas kekebalan lan nyebabake kardiomiopati inflamasi autoimun (Gil-Cruz et al., 2019). Spesies sing kalebu genera Ruminococcus, Prevotella, lan Parabacteroides uga tambah akeh sacara signifikan ing tikus sing kena PPA (Coretti et al., 2018). Spesies Ruminococcus tartamtu ana gandhengane karo penyakit kayata penyakit Crohn liwat produksi sitokin proinflamasi (Henke et al., 2019), dene spesies Prevotella kayata Prevotella humani ana gandhengane karo penyakit metabolik kayata hipertensi lan sensitivitas insulin (Pedersen et al., 2016; Li et al., 2017). Pungkasan, kita nemokake manawa rasio Bacteroidetes (sadurunge dikenal minangka Firmicutes) karo Bacteroidetes luwih murah sacara signifikan ing tikus sing kena PPA tinimbang ing tikus kontrol amarga total spesies Bacteroidetes sing luwih dhuwur. Rasio iki sadurunge wis dituduhake minangka indikator penting saka homeostasis usus, lan gangguan ing rasio iki wis digandhengake karo macem-macem kahanan penyakit (Turpin et al., 2016; Takezawa et al., 2021; An et al., 2023), kalebu penyakit radang usus (Stojanov et al., 2020). Sacara kolektif, spesies filum Bacteroidetes katon paling kena pengaruh saka PPA panganan sing dhuwur. Iki bisa uga amarga toleransi sing luwih dhuwur marang PPA utawa kemampuan kanggo nggunakake PPA minangka sumber energi, sing wis dituduhake bener kanggo paling ora siji spesies, Hoylesella enocea (Hitch et al., 2022). Utawa, paparan PPA ibu bisa nambah perkembangan janin kanthi nggawe usus anak tikus luwih rentan marang kolonisasi Bacteroidetes; Nanging, desain panliten kita ora ngidini penilaian kasebut.
Penilaian kandungan metagenomik nuduhake bedane sing signifikan ing akehe gen sing ana gandhengane karo metabolisme lan produksi PPA, kanthi tikus sing kena PPA nuduhake akehe gen sing tanggung jawab kanggo produksi PPA, dene tikus sing ora kena PPA nuduhake akehe gen sing tanggung jawab kanggo metabolisme PAA (Gambar 6). Asil kasebut nuduhake yen efek PPA ing komposisi mikroba bisa uga ora mung amarga panggunaane, yen ora, akehe gen sing ana gandhengane karo metabolisme PPA kudune nuduhake akehe bakteri ing mikrobioma usus tikus sing kena PPA. Salah sawijining panjelasan yaiku PPA ngatur akehe bakteri utamane liwat efek antimikroba tinimbang liwat panggunaan dening bakteri minangka nutrisi. Panliten sadurunge nuduhake yen PPA nyegah pertumbuhan Salmonella Typhimurium kanthi cara sing gumantung karo dosis (Jacobson et al., 2018). Paparan konsentrasi PPA sing luwih dhuwur bisa milih bakteri sing tahan karo sifat antimikroba lan ora mesthi bisa metabolisme utawa ngasilake. Contone, sawetara spesies Parabacteroides nuduhake akehe sing luwih dhuwur ing sampel PPA, nanging ora ana gen sing ana gandhengane karo metabolisme utawa produksi PPA sing dideteksi (Tabel Tambahan 2, 4, lan 5). Salajengipun, produksi PPA minangka produk sampingan fermentasi kasebar sacara wiyar ing antarane macem-macem bakteri (Gonzalez-Garcia et al., 2017). Keragaman bakteri sing luwih dhuwur bisa uga dadi alesan kanggo akehe gen sing ana gandhengane karo metabolisme PPA ing sampel kontrol (Averina et al., 2020). Salajengipun, mung 27 (2,14%) saka 1332 gen sing diprediksi minangka gen sing ana gandhengane khusus karo metabolisme PPA. Akeh gen sing ana gandhengane karo metabolisme PPA uga melu jalur metabolisme liyane. Iki luwih nuduhake manawa akehe gen sing ana gandhengane karo metabolisme PPA luwih dhuwur ing sampel kontrol; gen kasebut bisa uga berfungsi ing jalur sing ora nyebabake pemanfaatan utawa pembentukan PPA minangka produk sampingan. Ing kasus iki, mung siji gen sing ana gandhengane karo generasi PPA sing nuduhake bedane sing signifikan ing akehe antarane jinis sampel. Beda karo gen sing ana gandhengane karo metabolisme PPA, gen penanda kanggo produksi PPA dipilih amarga dheweke langsung melu jalur bakteri kanggo produksi PPA. Ing tikus sing kena PPA, kabeh spesies ditemokake duwe akehe lan kapasitas sing tambah akeh kanggo ngasilake PPA. Iki ndhukung prediksi manawa PPA bakal milih produsen PPA lan mulane prédhiksi manawa kapasitas produksi PPA bakal mundhak. Nanging, kelimpahan gen ora mesthi ana hubungane karo ekspresi gen; mula, sanajan kelimpahan gen sing ana gandhengane karo metabolisme PPA luwih dhuwur ing sampel kontrol, tingkat ekspresi bisa uga beda (Shi et al., 2014). Kanggo ngonfirmasi hubungan antarane prevalensi gen sing ngasilake PPA lan produksi PPA, dibutuhake panliten babagan ekspresi gen sing ana gandhengane karo produksi PPA.
Anotasi fungsional saka PPA lan metagenom kontrol nuduhake sawetara prabédan. Analisis PCA babagan isi gen nuduhake kluster diskrit antarane sampel PPA lan kontrol (Gambar 5). Klasterisasi ing njero sampel nuduhake yen isi gen kontrol luwih maneka warna, dene sampel PPA dikluster bebarengan. Klasterisasi miturut isi gen bisa dibandhingake karo klasterisasi miturut komposisi spesies. Dadi, prabédan ing kelimpahan jalur konsisten karo owah-owahan ing kelimpahan spesies lan galur tartamtu ing njero. Ing sampel PPA, rong jalur kanthi kelimpahan sing luwih dhuwur ana hubungane karo metabolisme gula aminosugar/nukleotida (ko:K21279) lan jalur metabolisme lipid ganda (ko:K00647, ko:K03801; Tabel Tambahan 3). Gen sing ana gandhengane karo ko:K21279 dikenal ana gandhengane karo genus Bacteroides, salah sawijining genera kanthi jumlah spesies sing luwih dhuwur ing sampel PPA. Enzim iki bisa ngindhari respon imun kanthi ngekspresikan polisakarida kapsul (Wang et al., 2008). Iki bisa uga nyebabake peningkatan Bacteroidetes sing diamati ing tikus sing kena PPA. Iki nambah sintesis asam lemak sing diamati ing mikrobioma PPA. Bakteri nggunakake jalur FASIIko:K00647 (fabB) kanggo ngasilake asam lemak, sing bisa mengaruhi jalur metabolisme inang (Yao lan Rock, 2015; Johnson et al., 2020), lan owah-owahan ing metabolisme lipid bisa uga nduweni peran ing perkembangan saraf (Yu et al., 2020). Jalur liyane sing nuduhake tambah akeh ing sampel PPA yaiku biosintesis hormon steroid (ko:K12343). Ana bukti sing saya tambah yen ana hubungan terbalik antarane kemampuan mikrobiota usus kanggo mengaruhi tingkat hormon lan dipengaruhi dening hormon, saengga tingkat steroid sing dhuwur bisa uga duwe akibat kesehatan hilir (Tetel et al., 2018).
Panliten iki ora tanpa watesan lan pertimbangan. Bedane sing penting yaiku kita ora nindakake penilaian fisiologis marang kewan. Mulane, ora bisa langsung nyimpulake apa owah-owahan ing mikrobioma ana gandhengane karo penyakit apa wae. Pertimbangan liyane yaiku tikus ing panliten iki diwenehi panganan sing padha karo ibune. Panliten ing mangsa ngarep bisa nemtokake manawa ngalih saka diet sing sugih PPA menyang diet bebas PPA nambah efek ing mikrobioma. Salah sawijining watesan saka panliten kita, kaya akeh liyane, yaiku ukuran sampel sing winates. Sanajan kesimpulan sing valid bisa ditarik, ukuran sampel sing luwih gedhe bakal menehi daya statistik sing luwih gedhe nalika nganalisis asil. Kita uga ati-ati babagan nggawe kesimpulan babagan hubungan antarane owah-owahan ing mikrobioma usus lan penyakit apa wae (Yap et al., 2021). Faktor-faktor sing ngganggu kalebu umur, jenis kelamin, lan diet bisa mengaruhi komposisi mikroorganisme kanthi signifikan. Faktor-faktor kasebut bisa nerangake inkonsistensi sing diamati ing literatur babagan hubungan mikrobioma usus karo penyakit kompleks (Johnson et al., 2019; Lagod lan Naser, 2023). Contone, anggota genus Bacteroidetes wis dituduhake tambah utawa mudhun ing kewan lan manungsa kanthi ASD (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). Kajaba iku, panliten babagan komposisi usus ing pasien kanthi penyakit radang usus nemokake kenaikan lan penurunan ing taksa sing padha (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). Kanggo mbatesi dampak bias gender, kita nyoba kanggo njamin perwakilan sing padha saka jenis kelamin supaya bedane kemungkinan didorong dening diet. Salah sawijining tantangan anotasi fungsional yaiku mbusak urutan gen sing berlebihan. Metode kluster gen kita mbutuhake identitas urutan 95% lan kamiripan dawa 85%, uga jangkoan alignment 90% kanggo ngilangi kluster palsu. Nanging, ing sawetara kasus, kita mirsani COG kanthi anotasi sing padha (contone, MUT) (Gambar 6). Panliten luwih lanjut dibutuhake kanggo nemtokake manawa ortolog iki béda, ana gandhèngané karo genera tartamtu, utawa apa iki minangka watesan saka pendekatan kluster gen. Watesan liya saka anotasi fungsional yaiku potensial salah klasifikasi; gen bakteri mmdA minangka enzim sing dikenal sing melu sintesis propionat, nanging KEGG ora nggandhèngaké karo jalur metabolisme propionat. Kosok baliné, ortolog scpB lan mmcD ana gandhèngané. Cacahing gen sing akèh tanpa knockout sing ditunjuk bisa nyebabaké ora bisa ngenali gen sing ana gandhèngané karo PPA nalika neliti kelimpahan gen. Panliten ing mangsa ngarep bakal entuk manfaat saka analisis metatranskriptom, sing bisa menehi pangerten sing luwih jero babagan karakteristik fungsional mikrobiota usus lan nggandhèngaké èksprèsi gen karo efek hilir potensial. Kanggo panliten sing nglibataké gangguan neurodevelopmental tartamtu utawa penyakit radang usus, penilaian fisiologis lan perilaku kéwan dibutuhake kanggo nggandhèngaké owah-owahan ing komposisi mikrobioma karo kelainan kasebut. Panliten tambahan sing mindhah mikrobioma usus menyang tikus sing ora duwé kuman uga bakal migunani kanggo nemtokaké manawa mikrobioma minangka pendorong utawa ciri penyakit.
Ringkesane, kita nduduhake manawa PPA ing panganan tumindak minangka faktor sing ngowahi komposisi mikrobiota usus. PPA minangka pengawet sing disetujoni FDA sing ditemokake ing macem-macem panganan sing, yen kena paparan jangka panjang, bisa nyebabake gangguan flora usus normal. Kita nemokake owah-owahan ing akehe sawetara bakteri, sing nuduhake manawa PPA bisa mengaruhi komposisi mikrobiota usus. Owah-owahan ing mikrobiota bisa nyebabake owah-owahan ing tingkat jalur metabolisme tartamtu, sing bisa nyebabake owah-owahan fisiologis sing relevan karo kesehatan inang. Panaliten luwih lanjut dibutuhake kanggo nemtokake manawa efek PPA ing panganan ing komposisi mikroba bisa nyebabake disbiosis utawa penyakit liyane. Panaliten iki dadi pondasi kanggo panaliten ing mangsa ngarep babagan kepiye efek PPA ing komposisi usus bisa mengaruhi kesehatan manungsa.
Kumpulan data sing diwenehake ing panliten iki kasedhiya ing repositori online. Jeneng repositori lan nomer aksesi yaiku: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Panliten kéwan iki wis disetujoni déning Komite Perawatan lan Panggunaan Kéwan Institusional Universitas Florida Tengah (UCF-IACUC) (Nomer Ijin Panggunaan Kéwan: PROTO202000002). Panliten iki tundhuk karo hukum, peraturan, lan syarat kelembagaan lokal.
NG: Konseptualisasi, Kurasi data, Analisis formal, Investigasi, Metodologi, Piranti Lunak, Visualisasi, Nulis (draf asli), Nulis (review & editing). LA: Konseptualisasi, Kurasi data, Metodologi, Sumber Daya, Nulis (review & editing). SH: Analisis formal, Piranti Lunak, Nulis (review & editing). SA: Investigasi, Nulis (review & editing). Ketua Hakim: Investigasi, Nulis (review & editing). SN: Konseptualisasi, Administrasi proyek, Sumber Daya, Supervisi, Nulis (review & editing). TA: Konseptualisasi, Administrasi proyek, Supervisi, Nulis (review & editing).
Para penulis nyatakake yen dheweke ora nampa dhukungan finansial kanggo riset, kepengarangan, lan/utawa publikasi artikel iki.
Para panulis nyatakake yen riset iki ditindakake tanpa ana hubungan komersial utawa finansial sing bisa ditafsirake minangka potensi konflik kepentingan. Ora ditrapake.
Kabeh panemu sing ditulis ing artikel iki mung panemu saka para penulis lan ora mesthi nggambarake panemu saka institusi, penerbit, editor, utawa reviewer. Produk apa wae sing dievaluasi ing artikel iki, utawa klaim apa wae sing digawe dening produsen, ora dijamin utawa didukung dening penerbit.
Materi tambahan kanggo artikel iki bisa ditemokake online: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Abdelli LS, Samsam A, Nasser SA (2019). Asam propionat nyebabake gliosis lan neuroinflamasi kanthi ngatur jalur PTEN/AKT ing kelainan spektrum autisme. Laporan ilmiah 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
Aitchison, J. (1982). Analisis statistik data komposisi. 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). Rasio Firmicutes/Bacteroidetes minangka faktor risiko kanker payudara. Journal of Clinical Medicine, 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
Anders S., Huber W. (2010). Analisis ekspresi diferensial data cacah urutan. 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 feses lan metabolit ing bocah-bocah autis lan kelainan perkembangan pervasif sing ora kasebut kanthi spesifik. PloS One 8, e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
Averina OV, Kovtun AS, Polyakova SI, Savilova AM, Rebrikov DV, Danilenko VN (2020). Karakteristik neurometabolik bakteri saka mikrobiota usus ing bocah cilik kanthi gangguan spektrum autisme. Jurnal Mikrobiologi Medis 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
Baquero F., Nombela K. (2012). Mikrobioma minangka organ manungsa. Mikrobiologi Klinis lan Infeksi 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
Baur T., Dürre P. (2023). Wawasan anyar babagan fisiologi bakteri penghasil asam propionat: Anaerotignum propionicum lan Anaerotignum neopropionicum (biyen Clostridium propionicum lan Clostridium neopropionicum). Mikroorganisme 11, 685. doi: 10.3390/microorganisms11030685
Bazer FW, Spencer TE, Wu G, Cudd TA, Meininger SJ (2004). Nutrisi ibu lan perkembangan janin. J Nutur. 134, 2169–2172. doi: 10.1093/jn/134.9.2169
Benjamini, Y., lan Hochberg, J. (1995). Ngontrol tingkat positif palsu: Pendekatan praktis lan efisien kanggo uji coba kaping pirang-pirang. JR Stat Soc Ser B Methodol. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x