Propionic acid (PPA), e leng sebolaya-mafu le setlatsetso se tloaelehileng sa lijo, se bontšitsoe se baka nts'etsopele e sa tloaelehang ea methapo ea kutlo litoeng tse tsamaeang le ho se sebetse hantle ha mala, e ka bakoang ke dysbiosis ea mala. Ho 'nile ha fanoa ka maikutlo a hore ho na le kamano pakeng tsa ho pepesehela lijo tsa PPA le dysbiosis ea mala, empa ha e so fuputsoe ka ho toba. Mona, re batlisisitse liphetoho tse amanang le PPA sebopehong sa mala a microbiota tse ka lebisang ho dysbiosis. Li-microbiome tsa mala tsa litoeba tse fepuoang lijo tse sa phekoloang (n=9) le lijo tse ntlafalitsoeng ke PPA (n=13) li ile tsa aroloa ka tatellano ho sebelisoa tatellano ea metagenomic ea nako e telele ho lekola liphapang sebopehong sa likokoana-hloko le litsela tsa metabolism ea baktheria. PPA ea lijo e ne e amahanngoa le keketseho ea bongata ba taxa ea bohlokoa, ho kenyeletsoa mefuta e 'maloa ea Bacteroides, Prevotella, le Ruminococcus, eo litho tsa eona li kileng tsa ameha tlhahisong ea PPA. Li-microbiome tsa litoeba tse pepesitsoeng ke PPA le tsona li ne li e-na le litsela tse ngata tse amanang le metabolism ea lipid le biosynthesis ea hormone ea steroid. Liphetho tsa rona li bontša hore PPA e ka fetola microbiota ea mala le litsela tsa metabolism tse amanang le eona. Liphetoho tsena tse bonoang li totobatsa hore li-preservative tse khethiloeng e le tse bolokehileng bakeng sa ho jeoa li ka ama sebopeho sa microbiota ea mala 'me, ka lehlakoreng le leng, bophelo bo botle ba motho.
Hangata microbiome ea motho e bitsoa "setho sa ho qetela sa 'mele" 'me e bapala karolo ea bohlokoa bophelong ba motho (Baquero le Nombela, 2012). Haholo-holo, microbiome ea mala e tsejoa ka tšusumetso ea eona le karolo ea eona tsamaisong eohle mesebetsing e mengata ea bohlokoa. Libaktheria tsa commensal li ngata ka maleng, li lula libakeng tse ngata tsa tikoloho, li sebelisa limatlafatsi, 'me li qothisana lehlokoa le likokoana-hloko tse ka bang teng (Jandhyala et al., 2015). Likarolo tse fapaneng tsa baktheria tsa microbiota ea mala li khona ho hlahisa limatlafatsi tsa bohlokoa tse kang livithamine le ho khothaletsa tšilo ea lijo (Rowland et al., 2018). Li-metabolite tsa baktheria le tsona li bontšitsoe li susumetsa nts'etsopele ea lisele le ho ntlafatsa litsela tsa metabolism le tsa 'mele oa ho itšireletsa mafung (Heijtz et al., 2011; Yu et al., 2022). Sebopeho sa microbiome ea mala a motho se fapane haholo 'me se itšetlehile ka mabaka a liphatsa tsa lefutso le a tikoloho joalo ka lijo, bong, meriana le boemo ba bophelo bo botle (Kumbhare et al., 2019).
Lijo tsa 'm'a ke karolo ea bohlokoa ea nts'etsopele ea lesea le lesea le sa tsoa tsoaloa 'me ke mohloli o ka bang teng oa metsoako e ka susumetsang nts'etsopele (Bazer et al., 2004; Innis, 2014). Motsoako o mong o joalo o khahlisang ke propionic acid (PPA), sehlahisoa se khutšoane sa asiti e mafura se fumanoang ho tsoa ho belisoa ha baktheria le sejo se eketsang lijo (den Besten et al., 2013). PPA e na le thepa ea antibacterial le antifungal 'me ka hona e sebelisoa e le sesebelisoa sa ho boloka lijo le lits'ebetsong tsa indasteri ho thibela kholo ea hlobo le baktheria (Wemmenhove et al., 2016). PPA e na le litlamorao tse fapaneng liseleng tse fapaneng. Sebeteng, PPA e na le litlamorao tsa ho thibela ho ruruha ka ho ama tlhahiso ea cytokine ho macrophages (Kawasoe et al., 2022). Phello ena ea taolo e boetse e bonoa liseleng tse ling tsa 'mele ea ho itšireletsa mafung, e leng se lebisang ho fokotseng ho ruruha (Haase et al., 2021). Leha ho le joalo, phello e fapaneng e bonoe bokong. Lithuto tse fetileng li bontšitse hore ho pepesehela PPA ho baka boitšoaro bo kang ba autism ho litoeba (El-Ansary et al., 2012). Lithuto tse ling li bontšitse hore PPA e ka baka gliosis le ho kenya tšebetsong litsela tse bakang ho ruruha bokong (Abdelli et al., 2019). Hobane PPA ke asiti e fokolang, e ka hasanya ka har'a epithelium ea mala ho ea maling 'me kahoo ea tšela litšitiso tse thibelang ho kenyeletsoa le thibelo ea mali le boko hammoho le placenta (Stinson et al., 2019), e totobatsang bohlokoa ba PPA e le metabolite e laolang e hlahisoang ke libaktheria. Le hoja karolo e ka bang teng ea PPA e le ntlha e kotsi bakeng sa autism e ntse e fuputsoa hajoale, litlamorao tsa eona ho batho ba nang le autism li ka fetela ka nģ'ane ho ho baka phapang ea methapo.
Matšoao a mala a kang letšollo le ho pipitleloa a tloaelehile ho bakuli ba nang le mathata a methapo ea kutlo (Cao et al., 2021). Lithuto tse fetileng li bontšitse hore microbiome ea bakuli ba nang le mathata a autism spectrum (ASD) e fapana le ea batho ba phetseng hantle, e leng se bontšang boteng ba intestine microbiota dysbiosis (Finegold et al., 2010). Ka mokhoa o ts'oanang, litšobotsi tsa microbiome tsa bakuli ba nang le mafu a ho ruruha ha mala, botenya, lefu la Alzheimer, jj. le tsona li fapane le tsa batho ba phetseng hantle (Turnbaugh et al., 2009; Vogt et al., 2017; Henke et al., 2019). Leha ho le joalo, ho fihlela joale, ha ho na kamano ea sesosa e thehiloeng pakeng tsa intestine ea intestine le mafu a methapo kapa matšoao (Yap et al., 2021), leha ho nahanoa hore mefuta e 'maloa ea libaktheria e bapala karolo maemong a mang a lefu lena. Mohlala, Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Desulfovibrio le mefuta e meng e mengata haholo ho microbiota ea bakuli ba nang le autism (Tomova et al., 2015; Golubeva et al., 2017; Cristiano et al., 2018; Zurita et al., 2020). Haholo-holo, mefuta ea litho tsa mefuta ena e tsebahala e na le liphatsa tsa lefutso tse amanang le tlhahiso ea PPA (Reichardt et al., 2014; Yun le Lee, 2016; Zhang et al., 2019; Baur le Dürre, 2023). Ka lebaka la thepa ea PPA ea ho loantša likokoana-hloko, ho eketsa bongata ba eona ho ka ba molemo bakeng sa kholo ea libaktheria tse hlahisang PPA (Jacobson et al., 2018). Kahoo, tikoloho e ruileng ka PFA e ka lebisa liphetohong tsa microbiota ea mala, ho kenyeletsoa le likokoana-hloko tsa mala, e leng lintho tse ka bang teng tse lebisang matšoao a mala.
Potso ea bohlokoa lipatlisisong tsa microbiome ke hore na phapang ea sebopeho sa likokoana-hloko ke sesosa kapa letšoao la mafu a ka sehloohong. Mohato oa pele oa ho hlakisa kamano e rarahaneng pakeng tsa lijo, microbiome ea mala, le mafu a methapo ke ho lekola litlamorao tsa lijo holim'a sebopeho sa likokoana-hloko. Ho fihlela sena, re sebelisitse tatellano ea metagenomic e baliloeng nako e telele ho bapisa microbiomes ea mala ea bana ba litoeba tse fepuoang lijo tse nang le PPA e ngata kapa tse senyehileng ke PPA. Bana ba ile ba fepuoa lijo tse tšoanang le tsa bo-'m'a bona. Re ile ra nahana hore lijo tse nang le PPA e ngata li tla fella ka liphetoho sebopehong sa likokoana-hloko tsa mala le litsela tsa ts'ebetso ea likokoana-hloko, haholo-holo tse amanang le metabolism ea PPA le/kapa tlhahiso ea PPA.
Phuputso ena e sebelisitse litoeba tsa FVB/N-Tg(GFAP-GFP)14Mes/J tse fetotseng liphatsa tsa lefutso (Jackson Laboratories) tse hlahisang protheine e tala e khanyang (GFP) ka mokhoa o feteletseng tlas'a taolo ea motšehetsi oa GFAP ea khethehileng oa glia ho latela litataiso tsa Komiti ea Tlhokomelo le Tšebeliso ea Liphoofolo ea Univesithi ea Central Florida (UCF-IACUC) (Nomoro ea Tumello ea Tšebeliso ea Liphoofolo: PROTO202000002). Kamora ho khoesa, litoeba li ile tsa bolokoa ka bonngoe ka har'a lihoko tse nang le litoeba tse 1-5 tsa bong bo bong ka ho hong. Litoeba li ile tsa feptjoa ka mokhoa o sa reroang ka lijo tse laoloang tse hloekisitsoeng (lijo tse tloaelehileng tse bulehileng tse fetotsoeng, mafura a 16 kcal%) kapa lijo tse tlatselitsoeng ke sodium propionate (lijo tse tloaelehileng tse bulehileng tse fetotsoeng, mafura a 16 kcal%, a nang le sodium propionate ea 5,000 ppm). Palo ea sodium propionate e sebelisitsoeng e ne e lekana le 5,000 mg PFA/kg boima bohle ba lijo. Ena ke khakanyo e phahameng ka ho fetisisa ea PPA e amohetsoeng bakeng sa tšebeliso e le sesebelisoa sa ho boloka lijo. Ho itokisetsa phuputso ena, litoeba tse tsoalang li ile tsa fepuoa lijo ka bobeli libeke tse 4 pele li kopana 'me tsa tsoela pele nakong eohle ea boimana ba letamo. Litoeba tse tsoalang [litoeba tse 22, tse 9 tse laolang (tse tona tse 6, tse tona tse 3) le 13 PPA (tse tona tse 4, tse 9 tse tšehali)] li ile tsa khoesoa 'me tsa tsoela pele ho ja lijo tse tšoanang le tsa matamo ka likhoeli tse 5. Litoeba tse tsoalang li ile tsa hlajoa ha li le likhoeli tse 5 'me mantle a tsona a mala a ile a bokelloa 'me qalong a bolokoa ka har'a liphaephe tsa microcentrifuge tsa 1.5 ml ho -20°C ebe li fetisetsoa sehatsetsing sa -80°C ho fihlela DNA ea moamoheli e felile 'me li-nucleic acid tsa microbial li ntšoa.
DNA ea moamoheli e ile ea tlosoa ho latela mokhoa o fetotsoeng (Charalampous et al., 2019). Ka bokhutšoanyane, dikahare tsa mantle li ile tsa fetisetsoa ho 500 µl InhibitEX (Qiagen, Cat#/ID: 19593) mme tsa bolokoa li hoamisitsoe. Sebetsa li-pellets tsa mantle tse 1-2 ka ho ntša. Dikahare tsa mantle li ile tsa fetoloa ka mokhoa o ts'oanang ka mechine ho sebelisoa pestle ea polasetiki ka har'a tube ho etsa slurry. Seta disampole ka centrifuge ho 10,000 RCF metsotso e 5 kapa ho fihlela disampole li pelled, ebe u ntsha supernatant 'me u boele u emise pellet ka 250 µl 1 × PBS. Kenya 250 µl 4.4% saponin solution (TCI, nomoro ea sehlahisoa S0019) sampole e le sesepa sa ho hlakola ho lokolla lera la sele ea eukaryotic. Disampole li ile tsa kopanngoa butle ho fihlela li boreleli 'me tsa kenngoa mochesong oa kamore metsotso e 10. Ka mor'a moo, ho sitisa lisele tsa eukaryotic, metsi a 350 μl a se nang nuclease a ile a eketsoa sampoleng, a beoa metsotsoana e 30, 'me ka mor'a moo ha eketsoa 12 μl 5 M NaCl. Mehlala e ile ea kenngoa ka centrifuge ho 6000 RCF metsotso e 5. Hlatsoa supernatant 'me u boele u emise pellet ka 100 μl 1X PBS. Ho tlosa DNA ea moamoheli, eketsa 100 μl HL-SAN buffer (12.8568 g NaCl, 4 ml 1M MgCl2, metsi a 36 ml a se nang nuclease) le 10 μl HL-SAN enzyme (ArticZymes P/N 70910-202). Disampole di ile tsa kopanngwa hantle ka ho kenya diphaephe mme tsa kenngwa mochesong wa 37 °C metsotso e 30 ka lebelo la 800 rpm ho Eppendorf™ ThermoMixer C. Kamora ho kenya, di ile tsa kenngwa ka setering ho 6000 RCF metsotso e 3 mme tsa hlatsuwa habeli ka 800 µl le 1000 µl 1X PBS. Qetellong, tjhesa pellet hape ka 100 µl 1X PBS.
DNA yohle ya baktheria e ile ya arolwa ho sebediswa New England Biolabs Monarch Genomic DNA Purification Kit (New England Biolabs, Ipswich, MA, Cat# T3010L). Mokgwa o tlwaelehileng wa tshebetso o fanweng ka kit o fetotswe hanyane. Hokela le ho boloka metsi a se nang nuclease ho 60°C pele ho tshebetso bakeng sa ho hlapholla ha ho qetela. Kenya 10 µl Proteinase K le 3 µl RNase A sampole ka nngwe. Ebe o eketsa 100 µl Cell Lysis Buffer mme o kopanye butle. Disampole di ile tsa kenngwa ka hara Eppendorf™ ThermoMixer C ho 56°C le 1400 rpm bonyane hora e le nngwe le ho fihlela dihora tse 3. Disampole tse kentsweng di ile tsa kenngwa ka centrifuge ho 12,000 RCF metsotso e 3 mme supernatant e tswang sampole ka nngwe e ile ya fetisetswa ho tube e arohaneng ya 1.5 mL microcentrifuge e nang le 400 µL ya tharollo e tlamang. Ka mor'a moo, liphaephe li ile tsa pulsetsoa ka metsotsoana e 5-10 ka metsotsoana e 1. Fetisetsa mokelikeli oohle oa sampole ka 'ngoe (hoo e ka bang 600-700 µL) ho khatriji ea sefe e behiloeng ka har'a phaephe ea pokello e phallang. Liphaephe li ile tsa kenngoa ka setering ho 1,000 RCF metsotso e 3 ho lumella ho tlamahana ha DNA pele ebe li kenngoa ka setering ho 12,000 RCF motsotso o le mong ho tlosa mokelikeli o setseng. Kholomo ea sampole e ile ea fetisetsoa phaepheng e ncha ea pokello ebe e hlatsuoa habeli. Bakeng sa ho hlatsoa ka lekhetlo la pele, eketsa 500 µL ea setering ea ho hlatsoa phaepheng ka 'ngoe. Fetola phaephe makhetlo a 3-5 ebe u kenya setering ho 12,000 RCF motsotso o le mong. Lahla mokelikeli ho tsoa phaepheng ea pokello 'me u behe khatriji ea sefe ka har'a phaephe e tšoanang ea pokello. Bakeng sa ho hlatsoa ka lekhetlo la bobeli, eketsa 500 µL ea setering ea ho hlatsoa phaepheng ntle le ho fetola. Lisampole li ile tsa kenngoa ka setering ho 12,000 RCF motsotso o le mong. Fetisetsa sefe ka hara tube ya LoBind® ya 1.5 mL mme o kenye 100 µL ya metsi a futhumaditsweng a se nang nuclease. Difiltara di ile tsa kenngwa mochesong wa kamore ka motsotso o le mong mme tsa kenngwa ka sentrifuge ho 12,000 RCF ka motsotso o le mong. DNA e bolokilweng e ile ya bolokwa ho -80°C.
Bongata ba DNA bo ile ba lekanngoa ho sebediswa Qubit™ 4.0 Fluorometer. DNA e ile ya lokiswa ho sebediswa Qubit™ 1X dsDNA High Sensitivity Kit (Cat. No. Q33231) ho ya ka ditaelo tsa moetsi. Kabo ya bolelele ba dikotwana tsa DNA e ile ya lekanngwa ho sebediswa Aglient™ 4150 kapa 4200 TapeStation. DNA e ile ya lokiswa ho sebediswa Agilent™ Genomic DNA Reagents (Cat. No. 5067-5366) le Genomic DNA ScreenTape (Cat. No. 5067-5365). Tokisetso ya laeborari e entswe ho sebediswa Oxford Nanopore Technologies™ (ONT) Rapid PCR Barcoding Kit (SQK-RPB004) ho ya ka ditaelo tsa moetsi. DNA e ile ya hlahlojwa ho sebediswa ONT GridION™ Mk1 sequencer e nang le Min106D flow cell (R 9.4.1). Ditlhophiso tsa sequencing e ne e le: ho bitsa ha motheo ka ho nepahala ho hoholo, boleng ba bonyane ba q ba 9, ho seta barcode, le ho trima barcode. Disampole di ile tsa hlahlojwa ka tatellano ka dihora tse 72, mme ka mora moo data ya mohala wa motheo e ile ya romelwa bakeng sa ho sebetswa le ho hlahlojwa ho eketsehileng.
Ts'ebetso ea Bioinformatics e entsoe ho sebelisoa mekhoa e hlalositsoeng pele (Greenman et al., 2024). Lifaele tsa FASTQ tse fumanoeng ho tsoa tatellanong li ile tsa aroloa ka li-directory bakeng sa sampole ka 'ngoe. Pele ho tlhahlobo ea bioinformatics, data e ile ea sebetsoa ho sebelisoa phaephe e latelang: ea pele, lifaele tsa FASTQ tsa lisampole li ile tsa kopanngoa faeleng e le 'ngoe ea FASTQ. Ebe, lipalo tse khutšoane ho feta 1000 bp li ile tsa sefshoa ho sebelisoa Filtlong v. 0.2.1, 'me paramethara feela e fetotsoeng e le –min_length 1000 (Wick, 2024). Pele ho sefshoa ho eketsehileng, boleng ba ho bala bo ile ba laoloa ho sebelisoa NanoPlot v. 1.41.3 ka liparamethara tse latelang: –fastq –plots dot –N50 -o(De Coster le Rademakers, 2023). Dipalo di ne di tsamaisana le genome ya referense ya toeba GRCm39 (GCF_000001635.27) ho sebediswa minimap2 v. 2.24-r1122 ho tlosa dipalo tse silafaditsweng ke moamoheli ka diparamitha tse latelang: -L -ax map-ont(Lee, 2018). Lifaele tsa ho hokahanya tse hlahisitsoeng li fetotsoe ho ba sebopeho sa BAM ho sebelisoa samtools view -b (Danecek et al., 2021) ho samtools v. 1.16.1. Li-read tse sa lumellaneng li ile tsa khetholloa ka ho sebelisa samtools view -b -f 4, ho bontšang hore li-read tsena ha se tsa genome ea moamoheli. Li-read tse sa lumellaneng li ile tsa fetoloa ho ba sebopeho sa FASTQ ho sebelisoa samtools bam2fq ka liparamente tsa kamehla. NanoPlot e ile ea sebelisoa hape ho li-read tse ling tse sefiloeng ho sebelisoa litlhophiso tse hlalositsoeng pejana. Kamora ho sefa, data ea metagenomic e ile ea bokelloa ho sebelisoa metaflye v. 2.8.2-b1689 ka liparamente tse latelang: –nano-raw–meta (Kolmogorov et al., 2020). Tlohela diparamithara tse setseng boleng ba tsona ba kamehla. Kamora kopano, di-reads tse sefilweng di ile tsa kopanngwa le kopano ho sebediswa minimap2, mme paramithara ya -ax map-ont e ile ya sebediswa ho hlahisa faele ya ho lekalekanya ka sebopeho sa SAM. Kopano e ile ya ntlafatswa pele ho sebediswa racon v. 1.4.20 ka diparamithara tse latelang: -m 8 -x -6 -g -8 -w 500 -u (Vaser et al., 2017). Kamora hore racon e phethelwe, e ile ya ntlafatswa hape ka medaka v. 1.7.2, ho sebediswa medaka_consesus, ka diparamithara tsohle ntle le paramithara ya -m e setseng boleng ba tsona ba kamehla. Paramithara ya -m e setilwe ho r941_min_hac_g507 ho hlalosa k'hemistri ya sele ya phallo le pitso ya motheo e nepahetseng haholo e sebedisitsweng bakeng sa data ya rona (nanoporetech/medaka, 2024). Data e sefilweng (eo ho tloha mona e tla bitswa data ya dikokwana-hloko) le kopano ya ho qetela e hlwekisitsweng di sebediseditswe tlhahlobo e latelang.
Bakeng sa ho arola taxonomic, di-reads le di-contig tse kopaneng di ile tsa arolwa ka ho sebedisa Kraken2 v. 2.1.2 (Wood et al., 2019). Hlahisa ditlaleho le difaele tsa tlhahiso bakeng sa di-reads le di-assembly, ka ho latellana. Sebedisa kgetho ya –use-names ho sekaseka di-reads le di-assembly. Dikgetho tsa –gzip-compressed le –paired di boletswe bakeng sa dikarolo tsa ho bala. Bongata bo amanang ba taxa ho metagenomes bo ile ba hakanngwa ho sebediswa Bracken v. 2.8 (Lu et al., 2017). Re ile ra qala ka ho theha database ya kmer e nang le metheo e 1000 re sebedisa bracken-build ka diparamitha tse latelang: -d-k 35 -l 1000 Hang ha e se e hahiloe, bracken e matha ho latela tlaleho e hlahisitsoeng ke kraken2 mme e sefa data ho sebedisa dikgetho tse latelang: -d -I -O-p 1000 -l

Har'a tsona, P, G kapa S e khethoa ho latela boemo ba tlhophiso bo hlahlojoang. Ho fokotsa tšusumetso ea tlhophiso ea bohata, ho ile ha amoheloa moeli o fokolang oa bongata bo amanang oa 1e-4 (1/10,000 reads). Pele ho tlhahlobo ea lipalo-palo, bongata bo amanang bo tlalehiloeng ke Bracken (fraction_total_reads) bo ile ba fetoloa ho sebelisoa phetoho ea log-ratio e bohareng (CLR) (Aitchison, 1982). Mokhoa oa CLR o khethiloe bakeng sa phetoho ea data hobane ha o fetohe ka sekala 'me o lekane bakeng sa li-dataset tse seng tse fokolang (Gloor et al., 2017). Phetoho ea CLR e sebelisa logarithm ea tlhaho. Lintlha tsa palo tse tlalehiloeng ke Bracken li ile tsa tloaeleha ho sebelisoa polelo ea log e amanang (RLE) (Anders le Huber, 2010). Lipalo li hlahisitsoe ho sebelisoa motsoako oa matplotlib v. 3.7.1, seaborn v. 3.7.2 le li-logarithm tse latellanang (Gloor et al., 2017). 0.12.2 le stantanotations v. 0.5.0 (Hunter, 2007; Waskom, 2021; Charlier et al., 2022). Karolelano ea Bacillus/Bacteroidetes e baliloe bakeng sa sampole ka 'ngoe ho sebelisoa lipalo tse tloaelehileng tsa baktheria. Boleng bo tlalehiloeng litafoleng bo sekametse libakeng tse 4 tsa desimali. Simpson diversity index e baliloe ho sebelisoa script ea alpha_diversity.py e fanoeng ka har'a sephutheloana sa KrakenTools v. 1.2 (Lu et al., 2022). Tlaleho ea Bracken e fanoe ka har'a script 'me Simpson index "Si" e fanoe bakeng sa paramethara ea -an. Liphapang tse kholo ka bongata li hlalositsoe e le liphapang tse tloaelehileng tsa CLR ≥ 1 kapa ≤ -1. Phapang e tloaelehileng ea CLR ea ±1 e bontša keketseho ea makhetlo a 2.7 ka bongata ba mofuta oa sampole. Letšoao (+/-) le bontša hore na taxon e ngata haholo sampole ea PPA le sampole ea taolo, ka ho latellana. Bohlokoa bo ile ba fumanoa ho sebelisoa teko ea Mann-Whitney U (Virtanen et al., 2020). Statsmodels v. 0.14 (Benjamini le Hochberg, 1995; Seabold le Perktold, 2010) e ile ea sebelisoa, 'me mokhoa oa Benjamini-Hochberg o ile oa sebelisoa ho lokisa liteko tse ngata. Boleng ba p bo fetotsoeng ≤ 0.05 bo ile ba sebelisoa e le moeli oa ho fumana bohlokoa ba lipalo-palo.
Tlhaloso ea liphatsa tsa lefutso le khakanyo ea bongata bo amanang li entsoe ho sebelisoa mofuta o fetotsoeng oa protocol e hlalositsoeng ke Maranga et al. (Maranga et al., 2023). Taba ea pele, li-contig tse khutšoane ho feta 500 bp li ile tsa tlosoa likopanong tsohle ho sebelisoa SeqKit v. 2.5.1 (Shen et al., 2016). Lihlopha tse khethiloeng li ile tsa kopanngoa ho ba pan-metagenome. Liforeimi tse bulehileng tsa ho bala (ORFs) li ile tsa khetholloa ho sebelisoa Prodigal v. 1.0.1 (mofuta o ts'oanang oa Prodigal v. 2.6.3) ka liparamente tse latelang: -d-f gff-i -O-T 24 -p meta -C 10000 (Hyett et al., 2012; Jaenicke, 2024). Difaele tsa nucleotide tse hlahisitsweng di ile tsa sefshwa ho sebediswa Python ho tlosa dijini tsohle tse sa fellang. CD-HIT v. 4.8.1 e ile ya sebediswa ho kopanya dijini ka diparamitha tse latelang: 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). Khataloganyo ya dijini e hlahisitsweng e sa hlokeng ho kgutlisetswa e sebediseditswe ho hakanya bongata ba dijini le tlhaloso. Bongata ba dijini bo amanang bo hakantswe ho sebediswa KMA v. 1.4.9 (Clausen et al., 2018). Taba ya pele, theha faele ya index o sebedisa index ya KMA ka diparamitha tse latelang: -i -OEbe, ho sebediswa index e hlahisitsweng hammoho le dipalo tsa dikokwana-hloko bakeng sa sampole ka nngwe jwalo ka ha ho hlalositswe karolong ya Bioinformatics Pipeline, KMA e ile ya tsamaiswa ka diparamitha tse latelang: -i -O-t_db-bcNano -bc 0.7 -ef -t 24. Ebe, dipalo tsa dijini di ile tsa tloaeleha ho sebediswa CLR, mme sehlopha sa tlhahlobo ya dikarolo tse kgolo (PCA) sa Sci-kit learn se ile sa sebediswa (Pedregosa et al., 2011). Tlhaloso ya dijini e boletsweng esale pele e entswe hodima kataloganyo ya dijini e seng ya redundant ho sebediswa sengoloa sa emapper.py sa eggNOG v. 2.1.12 le mofuta wa database wa eggNOG 5.0.2 ka diparamitha tse latelang: –type CDS –cpu 24 -i– Kataloganyo ya data–go_evidence E seng ya elektroniki – tlhahiso– Bukana ea tlhahiso–target_orthologs tsohle –seed_ortholog_evalue 0.001 –seed_ortholog_score 60 –query_cover 20 –subject_cover 0 –translate –override –temp_dir(Cantalapiedra et al., 2021). Liphetho tsa KMA li hlahlobiloe ho khetha liphatsa tsa lefutso tse nang le sekoahelo se lekaneng sa template le boitsebiso ba template (≥ 90%) le bongata (botebo ≥ 3). Liphetho tsa botebo ba KMA li fetotsoe ho sebelisoa CLR joalo ka ha ho hlalositsoe kaholimo. Liphetho tsa KMA li ile tsa bapisoa le li-ID tsa contig ho tsoa liphethong tsa tlhaloso ea ts'ebetso le tsa sehlopha ho sebelisoa mohloli oa contig bakeng sa gene ka 'ngoe. Joalo ka taxa, liphapang tse kholo bongata ba gene li hlalositsoe e le liphatsa tsa lefutso tse nang le phapang e tloaelehileng ea CLR ≥ 1 kapa ≤ -1, ka letšoao (+/-) le bontšang hore gene e ne e le ngata haholo ho PPA kapa disampole tsa taolo, ka ho latellana.
Liphatsa tsa lefutso li ile tsa hlophisoa ka lekhetlo la pele ho latela li-identifiers tsa Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) ortholog (KO) tse abetsoeng ke eggNOG ho bapisa bongata ba litsela tsa liphatsa tsa lefutso. Liphatsa tsa lefutso tse se nang knockouts kapa liphatsa tsa lefutso tse nang le knockouts tse ngata li ile tsa tlosoa pele ho tlhahlobo. Bongata bo tloaelehileng ba KO ka sampole bo ile ba baloa 'me tlhahlobo ea lipalo-palo ea etsoa. ​​Liphatsa tsa lefutso tsa metabolism ea PPA li ile tsa hlalosoa e le phatsa efe kapa efe e abetsoeng mola ko00640 kholomong ea KEGG_Pathway, e bontšang karolo metabolism ea propionate ho latela KEGG. Liphatsa tsa lefutso tse khethiloeng e le tse amanang le tlhahiso ea PPA li thathamisitsoe ho Lethathamo la Tlatsetso la 1 (Reichardt et al., 2014; Yang et al., 2017). Liteko tsa permutation li ile tsa etsoa ho khetholla metabolism ea PPA le liphatsa tsa lefutso tsa tlhahiso tse neng li le ngata haholo mofuteng o mong le o mong oa sampole. Li-permutation tse sekete li ile tsa etsoa bakeng sa phatsa ka 'ngoe e hlahlobiloeng. Boleng ba p ba 0.05 bo ile ba sebelisoa e le cutoff ho fumana bohlokoa ba lipalo-palo. Litlhaloso tse sebetsang li ile tsa abeloa liphatsa tsa lefutso ka bomong ka har'a sehlopha ho latela litlhaloso tsa liphatsa tsa lefutso tse emelang ka har'a sehlopha. Taxa e amanang le metabolism ea PPA le/kapa tlhahiso ea PPA e ka khetholloa ka ho bapisa li-ID tsa contig lifaeleng tsa tlhahiso ea Kraken2 le li-ID tsa contig tse tšoanang tse bolokiloeng nakong ea tlhaloso e sebetsang ho sebelisoa eggNOG. Teko ea bohlokoa e entsoe ho sebelisoa teko ea Mann-Whitney U e hlalositsoeng pejana. Tokiso bakeng sa liteko tse ngata e entsoe ho sebelisoa mokhoa oa Benjamini-Hochberg. Boleng ba p ba ≤ 0.05 bo sebelisitsoe e le khaotso ho fumana bohlokoa ba lipalo-palo.
Mefutafuta ya microbiome ya mala a dipeba e ile ya lekolwa ho sebediswa index ya mefutafuta ya Simpson. Ha ho diphapang tse kgolo tse ileng tsa bonwa pakeng tsa disampole tsa taolo le tsa PPA mabapi le mefutafuta ya mofuta le mefutafuta (boleng ba p bakeng sa mofuta: 0.18, boleng ba p bakeng sa mofuta: 0.16) (Setshwantsho sa 1). Sebopeho sa dikokwana-hloko se ile sa bapiswa ho sebediswa tlhahlobo ya karolo e kgolo (PCA). Setshwantsho sa 2 se bontsha ho kopanngwa ha disampole ka phyla ya tsona, ho bontsha hore ho ne ho ena le diphapang sebopehong sa mefuta ya dikokwana-hloko pakeng tsa PPA le disampole tsa taolo. Ho kopana hona ho ne ho sa hlahelle haholo boemong ba mofuta, ho bontsha hore PPA e ama dibaktheria tse itseng (Setshwantsho se Tlatsetsang sa 1).
Setšoantšo sa 1. Mefuta e fapaneng ea mefuta le sebopeho sa mofuta oa microbiome ea mala a mouse. Lipalo tsa lebokose tse bontšang mefuta e fapaneng ea Simpson ea mefuta (A) le mefuta (B) ho PPA le lisampole tsa taolo. Bohlokoa bo fumanoe ka ho sebelisa teko ea Mann-Whitney U, 'me ho lokisoe hangata ho sebelisoa mokhoa oa Benjamini-Hochberg. ns, boleng ba p bo ne bo se bohlokoa (p>0.05).
Setšoantšo sa 2. Liphetho tsa tlhahlobo ea karolo ea mantlha ea sebopeho sa microbiome ea mala a toeba boemong ba mofuta. Morero oa tlhahlobo ea karolo ea mantlha o bonts'a kabo ea lisampole ho pholletsa le likarolo tsa tsona tse peli tsa mantlha. Mebala e bontša mofuta oa sampole: Litoeba tse pepesitsoeng ke PPA li pherese 'me litoeba tsa taolo li mosehla. Likarolo tsa mantlha tsa 1 le 2 li hlophisitsoe ho x-axis le y-axis, ka ho latellana, 'me li hlahisoa e le karolelano ea tsona ea phapang e hlalositsoeng.
Ho sebelisoa data ea palo e fetotsoeng ea RLE, ho ile ha bonoa phokotso e kholo ea karolelano ea Bacteroidetes/Bacilli ho litoeba tsa taolo le tsa PPA (taolo: 9.66, PPA: 3.02; boleng ba p = 0.0011). Phapang ena e ne e bakoa ke bongata bo phahameng ba Bacteroidetes ho litoeba tsa PPA ha li bapisoa le li-control, leha phapang e ne e se ea bohlokoa (boholo ba taolo CLR: 5.51, PPA e bolelang CLR: 6.62; boleng ba p = 0.054), ha bongata ba Bacteroidetes bo ne bo tšoana (boholo ba taolo CLR: 7.76, PPA e bolelang CLR: 7.60; boleng ba p = 0.18).
Tlhahlobo ea bongata ba litho tsa taxonomic tsa microbiome ea mala e senotse hore mofuta o le mong oa phylum le mefuta e 77 li fapane haholo pakeng tsa PPA le lisampole tsa taolo (Tafole e Tlatsetsang ea 2). Bongata ba mefuta e 59 lisampoleng tsa PPA bo ne bo le holimo haholo ho feta ba lisampoleng tsa taolo, ha bongata ba mefuta e 16 feela lisampoleng tsa taolo bo ne bo le holimo ho feta ba lisampoleng tsa PPA (Setšoantšo sa 3).
Setšoantšo sa 3. Bongata bo fapaneng ba taxa ka har'a microbiome ea mala ea PPA le litoeba tsa taolo. Lipolanete tsa seretse se chesang li bontša liphapang bongata ba mefuta (A) kapa mefuta (B) lipakeng tsa PPA le lisampole tsa taolo. Matheba a bohlooho ha a bontše phapang e kholo bongata ba taxa. Matheba a mebala a bontša liphapang tse kholo bongata (boleng ba p ≤ 0.05). Matheba a 20 a holimo a nang le liphapang tse kholo ka ho fetisisa bongata pakeng tsa mefuta ea sampole a bontšoa ka bofubelu le boputsoa bo bobebe (lisampole tsa taolo le PPA), ka ho latellana. Matheba a mosehla le a pherese a ne a le mangata bonyane ka makhetlo a 2.7 ho feta lisampoleng tsa taolo kapa PPA ho feta ho tse laoloang. Matheba a matšo a emela taxa e nang le bongata bo fapaneng haholo, ka liphapang tse tloaelehileng tsa CLR pakeng tsa -1 le 1. Boleng ba P bo baliloe ho sebelisoa teko ea Mann-Whitney U 'me bo lokisoa bakeng sa liteko tse ngata ho sebelisoa mokhoa oa Benjamini-Hochberg. Liphapang tse tloaelehileng tsa CLR tse sebete li bontša liphapang tse kholo bongata.
Kamora ho sekaseka sebopeho sa dikokwana-hloko tsa mala, re entse tlhaloso e sebetsang ya microbiome. Kamora ho sefa dijini tsa boleng bo tlase, ho ile ha hlwauwa dijini tse ikgethang tse 378,355 ho pholletsa le disampole tsohle. Bongata bo fetotsoeng ba dijini tsena bo sebediseditswe tlhahlobo ya dikarolo tse kgolo (PCA), mme diphetho di bontshitse tekanyo e hodimo ya ho bokellana ha mefuta ya disampole ho latela diprofaele tsa tsona tse sebetsang (Setshwantsho sa 4).
Setšoantšo sa 4. Liphetho tsa PCA li sebelisa boemo bo sebetsang ba microbiome ea mala a mouse. Polane ea PCA e bonts'a kabo ea lisampole ho pholletsa le likarolo tsa tsona tse peli tsa mantlha. Mebala e bontša mofuta oa sampole: Litoeba tse pepesitsoeng ke PPA li pherese 'me litoeba tsa taolo li mosehla. Likarolo tse ka sehloohong tsa 1 le 2 li hlophisitsoe ho x-axis le y-axis, ka ho latellana, 'me li hlahisoa e le karolelano ea tsona ea phapang e hlalositsoeng.
Ka mor'a moo re ile ra hlahloba bongata ba KEGG knockouts mefuteng e fapaneng ea disampole. Kakaretso ea li-knockouts tse ikhethang tse 3648 li ile tsa fumanoa, tseo ho tsona tse 196 li neng li le ngata haholo lisampoleng tsa taolo 'me tse 106 li ne li le ngata haholo lisampoleng tsa PPA (Setšoantšo sa 5). Kakaretso ea lijini tse 145 e ile ea fumanoa lisampoleng tsa taolo le lijini tse 61 lisampoleng tsa PPA, tse nang le bongata bo fapaneng haholo. Litsela tse amanang le metabolism ea lipid le aminosugar li ile tsa rua molemo haholo lisampoleng tsa PPA (Tafole e Tlatsetsang ea 3). Litsela tse amanang le metabolism ea naetrojene le litsamaiso tsa ho fetisetsa sebabole li ile tsa rua molemo haholo lisampoleng tsa taolo (Tafole e Tlatsetsang ea 3). Bongata ba lijini tse amanang le metabolism ea aminosugar/nucleotide (ko:K21279) le metabolism ea phosphate ea inositol (ko:K07291) bo ne bo le holimo haholo lisampoleng tsa PPA (Setšoantšo sa 5). Disampole tsa taolo di ne di na le dijini tse ngata haholo tse amanang le metabolism ya benzoate (ko:K22270), metabolism ya naetrojene (ko:K00368), le glycolysis/gluconeogenesis (ko:K00131) (Setshwantsho sa 5).
Setšoantšo sa 5. Bongata bo fapaneng ba li-KO ka har'a microbiome ea mala ea PPA le litoeba tsa taolo. Setšoantšo sa seretse se chesang se bontša liphapang bongata ba lihlopha tse sebetsang (li-KO). Matheba a bohlooho a bontša li-KO tseo bongata ba tsona bo neng bo sa fapane haholo lipakeng tsa mefuta ea sampole (boleng ba p > 0.05). Matheba a mebala a bontša liphapang tse kholo ka bongata (boleng ba p ≤ 0.05). Li-KO tse 20 tse nang le liphapang tse kholo ka ho fetisisa bongata pakeng tsa mefuta ea sampole li bontšoa ka bofubelu le boputsoa bo bobebe, bo tsamaellanang le lisampole tsa taolo le PPA, ka ho latellana. Matheba a mosehla le a pherese a bontša li-KO tse neng li le ngata ka makhetlo a 2.7 taolong le lisampoleng tsa PPA, ka ho latellana. Matheba a matšo a bontša li-KO tse nang le bongata bo fapaneng haholo, ka liphapang tse tloaelehileng tsa CLR pakeng tsa -1 le 1. Boleng ba P bo baliloe ho sebelisoa teko ea Mann-Whitney U 'me bo lokisoa bakeng sa lipapiso tse ngata ho sebelisoa mokhoa oa Benjamini-Hochberg. NaN e bontša hore KO ha se ea tsela ho KEGG. Boleng ba phapang e matla ea CLR bo bontša liphapang tse kholo ka bongata. Bakeng sa tlhahisoleseding e batsi mabapi le ditsela tseo di-KO tse thathamisitsweng di kenang ho tsona, bona Tafole e Tlatsetsang ya 3.
Har'a liphatsa tsa lefutso tse hlalositsoeng, liphatsa tsa lefutso tse 1601 li ne li e-na le bongata bo fapaneng haholo pakeng tsa mefuta ea lisampole (p ≤ 0.05), 'me jini ka 'ngoe e le ngata ka makhetlo a 2.7. Ho liphatsa tsena tsa lefutso, liphatsa tsa lefutso tse 4 li ne li le ngata haholo lisampoleng tsa taolo 'me liphatsa tsa lefutso tse 1597 li ne li le ngata haholo lisampoleng tsa PPA. Hobane PPA e na le thepa ea ho loantša likokoana-hloko, re hlahlobile bongata ba metabolism ea PPA le liphatsa tsa lefutso tsa tlhahiso pakeng tsa mefuta ea lisampole. Har'a liphatsa tsa lefutso tse 1332 tse amanang le metabolism ea PPA, liphatsa tsa lefutso tse 27 li ne li le ngata haholo lisampoleng tsa taolo 'me liphatsa tsa lefutso tse 12 li ne li le ngata haholo lisampoleng tsa PPA. Har'a liphatsa tsa lefutso tse 223 tse amanang le tlhahiso ea PPA, jini e le 'ngoe e ne e le ngata haholo lisampoleng tsa PPA. Setšoantšo sa 6A se bontša bongata bo boholo ba liphatsa tsa lefutso tse amehang metabolism ea PPA, ka bongata bo boholo haholo lisampoleng tsa taolo le boholo bo boholo ba liphello, ha Setšoantšo sa 6B se totobatsa liphatsa tsa lefutso ka bomong tse nang le bongata bo boholo haholo bo bonoang lisampoleng tsa PPA.
Setšoantšo sa 6. Bongata bo fapaneng ba liphatsa tsa lefutso tse amanang le PPA ka har'a microbiome ea mala a mouse. Lipalo tsa seretse se chesang li bontša liphapang bongata ba liphatsa tsa lefutso tse amanang le metabolism ea PPA (A) le tlhahiso ea PPA (B). Matheba a bohlooho a bontša liphatsa tsa lefutso tseo bongata ba tsona bo neng bo sa fapane haholo lipakeng tsa mefuta ea sampole (boleng ba p > 0.05). Matheba a mebala a bontša liphapang tse kholo tsa bongata (boleng ba p ≤ 0.05). Liphapang tse 20 tse nang le liphapang tse kholo ka ho fetisisa bongata li bontšoa ka boputsoa bo bofubelu le bo bobebe (lisampole tsa taolo le PPA), ka ho latellana. Bongata ba matheba a mosehla le a pherese bo ne bo le boholo bonyane ka makhetlo a 2.7 ho feta lisampoleng tsa taolo le PPA ho feta lisampoleng tsa taolo. Matheba a matšo a emela liphatsa tsa lefutso tse nang le bongata bo fapaneng haholo, ka liphapang tse tloaelehileng tsa CLR pakeng tsa -1 le 1. Boleng ba P bo baliloe ho sebelisoa teko ea Mann-Whitney U 'me bo lokisoa bakeng sa lipapiso tse ngata ho sebelisoa mokhoa oa Benjamini-Hochberg. Liphapang li tsamaisana le liphatsa tsa lefutso tse emelang ka har'a lethathamo la liphatsa tsa lefutso tse sa hlokeng ho sebelisoa hape. Mabitso a liphatsa tsa lefutso a na le letšoao la KEGG le bontšang liphatsa tsa lefutso tsa KO. Liphapang tse tloaelehileng tsa CLR tse nang le sebete li bontša bongata bo fapaneng haholo. Letšoao (-) le bontša hore ha ho na letšoao la jini polokelongtshedimosetsong ea KEGG.
Taxa e nang le liphatsa tsa lefutso tse amanang le metabolism ea PPA le/kapa tlhahiso li ile tsa khetholloa ka ho bapisa boitsebiso ba taxonomic ba lihlopha tse kopaneng le ID ea sehlopha sa liphatsa tsa lefutso. Boemong ba sehlopha sa lefutso, lihlopha tse 130 li fumanoe li na le liphatsa tsa lefutso tse amanang le metabolism ea PPA 'me lihlopha tse 61 li fumanoe li na le liphatsa tsa lefutso tse amanang le tlhahiso ea PPA (Tafole e Tlatsetsang ea 4). Leha ho le joalo, ha ho sehlopha se bontšitseng phapang e kholo ka bongata (p > 0.05).
Boemong ba mofuta, ho fumanoe hore mefuta e 144 ea libaktheria e na le liphatsa tsa lefutso tse amanang le metabolism ea PPA 'me mefuta e 68 ea libaktheria e fumanoe e na le liphatsa tsa lefutso tse amanang le tlhahiso ea PPA (Tafole e Tlatsetsang ea 5). Har'a li-metabolizer tsa PPA, libaktheria tse robeli li bontšitse keketseho e kholo ea bongata lipakeng tsa mefuta ea sampole, 'me kaofela li bontšitse liphetoho tse kholo ts'ebetsong (Tafole e Tlatsetsang ea 6). Li-metabolizer tsohle tsa PPA tse khethiloeng tse nang le phapang e kholo ea bongata li ne li le ngata haholo lisampoleng tsa PPA. Karohano ea maemo a mefuta e senotse baemeli ba mefuta e sa fapaneng haholo lipakeng tsa mefuta ea sampole, ho kenyeletsoa mefuta e 'maloa ea Bacteroides le Ruminococcus, hammoho le Duncania dubois, Myxobacterium enterica, Monococcus pectinolyticus, le Alcaligenes polymorpha. Har'a libaktheria tse hlahisang PPA, libaktheria tse 'ne li bontšitse phapang e kholo ea bongata lipakeng tsa mefuta ea sampole. Mefuta e nang le phapang e kholo ea bongata e ne e kenyelletsa Bacteroides novorossi, Duncania dubois, Myxobacterium enteritidis, le Ruminococcus bovis.
Thutong ena, re hlahlobile liphello tsa ho pepesehela PPA ho microbiota ea mala ea litoeba. PPA e ka hlahisa likarabelo tse fapaneng libaktheriang hobane e hlahisoa ke mefuta e itseng, e sebelisoa e le mohloli oa lijo ke mefuta e meng, kapa e na le litlamorao tsa ho loantša likokoana-hloko. Ka hona, ho eketsoa ha eona tikolohong ea mala ka tlatsetso ea lijo ho ka ba le litlamorao tse fapaneng ho latela mamello, ho pepesehela habonolo, le bokhoni ba ho e sebelisa e le mohloli oa limatlafatsi. Mefuta ea libaktheria tse nang le kutlo e ka felisoa 'me ea nkeloa sebaka ke tse hanyetsanang le PPA kapa tse khonang ho e sebelisa e le mohloli oa lijo, e leng se lebisang liphetohong tsa sebopeho sa microbiota ea mala. Liphetho tsa rona li senotse liphapang tse kholo sebopehong sa likokoana-hloko empa ha ho na phello ho mefuta-futa ea likokoana-hloko ka kakaretso. Litlamorao tse kholo ka ho fetisisa li bonoe boemong ba mefuta, ka mefuta e fetang 70 e fapaneng haholo ka bongata pakeng tsa PPA le lisampole tsa taolo (Tafole e Tlatsetsang ea 2). Tlhahlobo e eketsehileng ea sebopeho sa lisampole tse pepesehileng tsa PPA e senotse ho se tšoane ho hoholo ha mefuta ea likokoana-hloko ha e bapisoa le lisampole tse sa pepesehang, e leng se bontšang hore PPA e ka ntlafatsa litšobotsi tsa kholo ea baktheria le ho fokotsa palo ea libaktheria tse ka phelang libakeng tse ruileng tsa PPA. Kahoo, PPA e ka baka liphetoho ka khetho ho e-na le ho baka tšitiso e pharalletseng ea mefuta-futa ea microbiota ea mala.
Li-preservative tsa lijo tse kang PPA li se li bontšitsoe pele hore li fetola bongata ba likarolo tsa microbiome ea mala ntle le ho ama mefuta-futa ka kakaretso (Nagpal et al., 2021). Mona, re bone liphapang tse hlahelletseng ka ho fetisisa lipakeng tsa mefuta ea Bacteroidetes ka har'a phylum Bacteroidetes (eo pele e neng e tsejoa e le Bacteroidetes), tse neng li ruisitsoe haholo litoebeng tse pepesehileng ke PPA. Ho eketseha ha bongata ba mefuta ea Bacteroides ho amahanngoa le ho senyeha ha mucus ho eketsehileng, e leng se ka eketsang kotsi ea tšoaetso le ho khothalletsa ho ruruha (Cornick et al., 2015; Desai et al., 2016; Penzol et al., 2019). Phuputso e 'ngoe e fumane hore litoeba tse tona tse sa tsoa tsoaloa tse phekoloang ka Bacteroides fragilis li bontšitse boitšoaro ba sechaba bo hopotsang autism spectrum disorder (ASD) (Carmel et al., 2023), 'me lithuto tse ling li bontšitse hore mefuta ea Bacteroides e ka fetola ts'ebetso ea' mele ea ho itšireletsa mafung 'me ea lebisa ho cardiomyopathy e ruruhang ea autoimmune (Gil-Cruz et al., 2019). Mefuta ea mofuta oa Ruminococcus, Prevotella, le Parabacteroides le eona e eketsehile haholo litoebeng tse pepesehetseng PPA (Coretti et al., 2018). Mefuta e meng ea Ruminococcus e amahanngoa le mafu a kang lefu la Crohn ka tlhahiso ea li-cytokine tse bakang ho ruruha (Henke et al., 2019), ha mefuta ea Prevotella e kang Prevotella humani e amahanngoa le mafu a metabolism a kang khatello e phahameng ea mali le kutloisiso ea insulin (Pedersen et al., 2016; Li et al., 2017). Qetellong, re fumane hore karolelano ea Bacteroidetes (eo pele e neng e tsejoa e le Firmicutes) ho Bacteroidetes e ne e le tlase haholo litoebeng tse pepesehetseng PPA ho feta litoebeng tse laoloang ka lebaka la bongata bo phahameng ba mefuta ea Bacteroidetes. Karolelano ena e kile ea bontšoa e le sesupo sa bohlokoa sa homeostasis ea mala, 'me litšitiso karolelanong ena li 'nile tsa amahanngoa le maemo a fapaneng a mafu (Turpin et al., 2016; Takezawa et al., 2021; An et al., 2023), ho kenyeletsoa le mafu a ho ruruha ha mala (Stojanov et al., 2020). Ka kakaretso, mefuta ea phylum Bacteroidetes e bonahala e angoa haholo ke PPA e phahameng ea lijo. Sena se ka bakoa ke mamello e phahameng ho PPA kapa bokhoni ba ho sebelisa PPA e le mohloli oa matla, e leng se bontšitsoeng e le 'nete bakeng sa bonyane mofuta o le mong, Hoylesella enocea (Hitch et al., 2022). Ka tsela e 'ngoe, ho pepesehela PPA ea 'm'a ho ka ntlafatsa nts'etsopele ea lesea le sa tsoa emoloa ka ho etsa hore mala a bana ba litoeba a be kotsing ea ho koloneloa ke Bacteroidetes; leha ho le joalo, moralo oa rona oa thuto ha oa ka oa lumella tlhahlobo e joalo.
Tlhahlobo ea litaba tsa metagenomic e senotse liphapang tse kholo bongata ba liphatsa tsa lefutso tse amanang le metabolism le tlhahiso ea PPA, ka litoeba tse pepesehileng PPA li bonts'a bongata bo boholo ba liphatsa tsa lefutso tse ikarabellang bakeng sa tlhahiso ea PPA, athe litoeba tse seng tsa pepesehetse PPA li bontšitse bongata bo boholo ba liphatsa tsa lefutso tse ikarabellang bakeng sa metabolism ea PAA (Setšoantšo sa 6). Liphetho tsena li bontša hore phello ea PPA holim'a sebopeho sa likokoana-hloko e kanna ea se be feela ka lebaka la ts'ebeliso ea eona, ho seng joalo bongata ba liphatsa tsa lefutso tse amanang le metabolism ea PPA bo ka be bo bontšitse bongata bo phahameng ka har'a microbiome ea mala ea litoeba tse pepesehileng PPA. Tlhaloso e 'ngoe ke hore PPA e buella bongata ba libaktheria haholo-holo ka litlamorao tsa eona tsa antimicrobial ho fapana le ka ts'ebeliso ea eona ke libaktheria e le limatlafatsi. Lithuto tse fetileng li bontšitse hore PPA e thibela kholo ea Salmonella Typhimurium ka mokhoa o itšetlehileng ka tekanyo (Jacobson et al., 2018). Ho pepesehela maemo a holimo a PPA ho ka khetha libaktheria tse hanyetsanang le thepa ea eona ea antimicrobial 'me li kanna tsa se khone ho li sebelisa kapa ho li hlahisa. Mohlala, mefuta e 'maloa ea Parabacteroides e bontšitse bongata bo boholo haholo lisampoleng tsa PPA, empa ha ho na liphatsa tsa lefutso tse amanang le metabolism ea PPA kapa tlhahiso tse ileng tsa fumanoa (Litafole tse Tlatsetsang 2, 4, le 5). Ho feta moo, tlhahiso ea PPA e le sehlahisoa se latelang belisoang e ajoa haholo har'a libaktheria tse fapaneng (Gonzalez-Garcia et al., 2017). Mefuta e mengata ea libaktheria e ka ba lebaka la bongata bo boholo ba liphatsa tsa lefutso tse amanang le metabolism ea PPA lisampoleng tsa taolo (Averina et al., 2020). Ho feta moo, ke liphatsa tse 27 feela (2.14%) tsa liphatsa tsa lefutso tse 1332 tse ileng tsa boleloa esale pele hore ke liphatsa tsa lefutso tse amanang feela le metabolism ea PPA. Liphatsa tsa lefutso tse ngata tse amanang le metabolism ea PPA le tsona li ameha litseleng tse ling tsa metabolism. Sena se bontša hape hore bongata ba liphatsa tsa lefutso tse amehang metabolism ea PPA bo ne bo le holimo lisampoleng tsa taolo; liphatsa tsena tsa lefutso li ka sebetsa litseleng tse sa felleng ka tšebeliso ea PPA kapa ho thehoa ha eona e le sehlahisoa se latelang. Tabeng ena, liphatsa tsa lefutso tse le 'ngoe feela tse amanang le tlhahiso ea PPA li bontšitse liphapang tse kholo tsa bongata lipakeng tsa mefuta ea sampole. Ho fapana le liphatsa tsa lefutso tse amanang le metabolism ea PPA, liphatsa tsa lefutso tse tšoaeang bakeng sa tlhahiso ea PPA li khethiloe hobane li ameha ka ho toba tseleng ea baktheria bakeng sa tlhahiso ea PPA. Ho litoeba tse pepesehileng ho PPA, mefuta eohle ea liphoofolo e fumanoe e ekelitse bongata le bokhoni ba ho hlahisa PPA haholo. Sena se tšehetsa ponelopele ea hore li-PPA li tla khetha bahlahisi ba PPA 'me ka hona li bolela esale pele hore bokhoni ba tlhahiso ea PPA bo tla eketseha. Leha ho le joalo, bongata ba liphatsa tsa lefutso ha bo amane hakaalo le tlhahiso ea liphatsa tsa lefutso; kahoo, leha bongata ba liphatsa tsa lefutso tse amanang le metabolism ea PPA bo le holimo lisampoleng tsa taolo, sekhahla sa tlhahiso se ka fapana (Shi et al., 2014). Ho netefatsa kamano pakeng tsa ho ata ha liphatsa tsa lefutso tse hlahisang PPA le tlhahiso ea PPA, ho hlokahala lithuto tsa polelo ea liphatsa tsa lefutso tse amehang tlhahisong ea PPA.
Tlhaloso e sebetsang ea PPA le metagenomes ea taolo e senotse liphapang tse ling. Tlhahlobo ea PCA ea dikahare tsa liphatsa tsa lefutso e senotse lihlopha tse arohaneng pakeng tsa PPA le disampole tsa taolo (Setšoantšo sa 5). Ho bokellana ha disampole ka har'a disampole ho senotse hore dikahare tsa liphatsa tsa lefutso tsa taolo li ne li fapane haholo, ha disampole tsa PPA li ne li kopana. Ho bokellana ka dikahare tsa liphatsa tsa lefutso ho ne ho tšoana le ho bokellana ka sebopeho sa mefuta. Kahoo, liphapang tsa bongata ba tsela li tsamaellana le liphetoho bongata ba mefuta le mefuta e itseng ka hare ho tsona. Mehlalaneng ea PPA, litsela tse peli tse nang le bongata bo boholo li ne li amana le metabolism ea tsoekere ea aminosugar/nucleotide (ko:K21279) le litsela tse ngata tsa metabolism ea lipid (ko:K00647, ko:K03801; Tafole e Tlatsetsang ea 3). Liphatsa tsa lefutso tse amanang le ko:K21279 li tsejoa li amahanngoa le mofuta oa Bacteroides, e 'ngoe ea mefuta e nang le palo e phahameng haholo ea mefuta disampoleng tsa PPA. Enzyme ena e ka qoba karabelo ea 'mele ea ho itšireletsa mafung ka ho hlahisa li-polysaccharides tsa capsular (Wang et al., 2008). Sena se ka 'na sa ikarabella bakeng sa keketseho ea Bacteroidetes tse bonoang litoebeng tse pepesehileng ke PPA. Sena se tlatsana le keketseho ea tlhahiso ea asiti ea mafura e bonoang ho microbiome ea PPA. Libaktheria li sebelisa tsela ea FASIIko:K00647 (fabB) ho hlahisa li-fatty acid, tse ka susumetsang litsela tsa metabolism ea moamoheli (Yao le Rock, 2015; Johnson et al., 2020), 'me liphetoho metabolism ea lipid li ka bapala karolo nts'etsopele ea methapo ea kutlo (Yu et al., 2020). Tsela e 'ngoe e bontšang keketseho ea bongata lisampoleng tsa PPA e ne e le biosynthesis ea hormone ea steroid (ko:K12343). Ho na le bopaki bo ntseng bo hola ba hore ho na le kamano e fapaneng pakeng tsa bokhoni ba microbiota ea mala ho susumetsa maemo a lihormone le ho susumetsoa ke lihormone, hoo maemo a phahameng a steroid a ka bang le litlamorao tse tlase tsa bophelo bo botle (Tetel et al., 2018).
Phuputso ena ha e na meedi le ho nahanelwa. Phapang ya bohlokwa ke hore ha re a ka ra etsa ditekolo tsa mmele tsa diphoofolo. Ka hona, ho ke ke ha kgoneha ho etsa qeto ka ho toba hore na diphetoho ho microbiome di amana le lefu lefe kapa lefe. Ntho e nngwe eo ho lokelang ho e etswa ke hore ditoeba thutong ena di ile tsa fepuwa dijo tse tshwanang le tsa bo-mme ba tsona. Diphuputso tsa nakong e tlang di ka nna tsa etsa qeto ya hore na ho fetoha ho tloha dijong tse nang le PPA e ngata ho ya dijong tse se nang PPA ho ntlafatsa ditlamorao tsa tsona ho microbiome. Moedi o mong wa thuto ya rona, jwalo ka tse ding tse ngata, ke boholo bo lekanyeditsweng ba sampole. Le hoja diqeto tse nepahetseng di ka etswa, boholo bo boholo ba sampole bo tla fana ka matla a maholo a dipalopalo ha ho sekasekwa diphetho. Re boetse re hlokolosi ka ho etsa diqeto mabapi le kamano pakeng tsa diphetoho ho microbiome ya mala le lefu lefe kapa lefe (Yap et al., 2021). Mabaka a ferekanyang ho kenyeletswa dilemo, bong, le dijo a ka ama sebopeho sa dikokwana-hloko haholo. Mabaka ana a ka hlalosa ho se dumellane ho bonweng dingolweng mabapi le kamano ya microbiome ya mala le mafu a rarahaneng (Johnson et al., 2019; Lagod le Naser, 2023). Mohlala, litho tsa mofuta oa Bacteroidetes li bontšitsoe li eketsehile kapa li fokotsehile liphoofolong le bathong ba nang le ASD (Angelis et al., 2013; Kushak et al., 2017). Ka mokhoa o ts'oanang, lithuto tsa sebopeho sa mala ho bakuli ba nang le mafu a ho ruruha ha mala li fumane keketseho le phokotso ka tekanyo e le 'ngoe (Walters et al., 2014; Forbes et al., 2018; Upadhyay et al., 2023). Ho fokotsa tšusumetso ea leeme la bong, re lekile ho netefatsa boemeli bo lekanang ba bong e le hore liphapang li ka 'na tsa susumetsoa ke lijo. Bothata bo bong ba tlhaloso e sebetsang ke ho tlosoa ha tatellano ea liphatsa tsa lefutso tse sa hlokahaleng. Mokhoa oa rona oa ho kopanya liphatsa tsa lefutso o hloka boitsebiso ba tatellano ea 95% le ho tšoana ha bolelele ba 85%, hammoho le ho koahela 90% ho felisa lihlopha tsa bohata. Leha ho le joalo, maemong a mang, re bone li-COG tse nang le litlhaloso tse tšoanang (mohlala, MUT) (Setšoantšo sa 6). Lithuto tse ling lia hlokahala ho fumana hore na li-ortholog tsena li fapane, li amahanngoa le mefuta e itseng, kapa hore na ena ke moeli oa mokhoa oa ho bokellana ha liphatsa tsa lefutso. Moeli o mong oa tlhaloso ea ts'ebetso ke ho se hlophisehe hantle ha liphatsa tsa lefutso; gene ea baktheria mmdA ke enzyme e tsejoang e amehang tlhahisong ea li-propionate, empa KEGG ha e e amahanye le tsela ea metabolism ea li-propionate. Ka lehlakoreng le leng, li-ortholog tsa scpB le mmcD lia amana. Palo e kholo ea liphatsa tsa lefutso tse se nang li-knockout tse khethiloeng e ka fella ka ho hloleha ho khetholla liphatsa tsa lefutso tse amanang le PPA ha ho hlahlojoa bongata ba liphatsa tsa lefutso. Lithuto tsa nakong e tlang li tla rua molemo tlhahlobong ea metatranscriptome, e ka fanang ka kutloisiso e tebileng ea litšobotsi tsa ts'ebetso ea microbiota ea mala le ho hokahanya polelo ea liphatsa tsa lefutso le litlamorao tse ka bang teng. Bakeng sa lithuto tse kenyeletsang mathata a itseng a nts'etsopele ea methapo kapa mafu a ho ruruha ha mala, liteko tsa 'mele le tsa boitšoaro tsa liphoofolo lia hlokahala ho hokahanya liphetoho sebopehong sa microbiome le mathata ana. Lithuto tse ling tsa ho fetisetsa microbiome ea mala ho litoeba tse se nang likokoana-hloko le tsona li ka ba molemo ho fumana hore na microbiome ke mokhanni kapa tšobotsi ea lefu.
Ka bokhutšoanyane, re bontšitse hore PPA ea lijo e sebetsa e le ntlha ea bohlokoa ho fetoleng sebopeho sa microbiota ea mala. PPA ke sebolaea-mafu se amohetsoeng ke FDA se fumanehang haholo lijong tse fapaneng tseo, ha li pepesehetse nako e telele, li ka lebisang ho sitisoeng ha limela tse tloaelehileng tsa mala. Re fumane liphetoho bongata ba libaktheria tse 'maloa, tse bontšang hore PPA e ka susumetsa sebopeho sa microbiota ea mala. Liphetoho ho microbiota li ka lebisa liphetohong maemong a litsela tse itseng tsa metabolism, tse ka lebisang liphetohong tsa 'mele tse amanang le bophelo bo botle ba moamoheli. Lithuto tse ling lia hlokahala ho fumana hore na liphello tsa PPA ea lijo holim'a sebopeho sa likokoana-hloko li ka lebisa ho dysbiosis kapa mafu a mang. Phuputso ena e rala motheo oa lithuto tsa nakong e tlang mabapi le hore na liphello tsa PPA holim'a sebopeho sa mala li ka ama bophelo bo botle ba batho joang.
Disete tsa data tse hlahisitsweng thutong ena di fumaneha dipolokelong tsa inthanete. Lebitso la polokelo le nomoro ya kamohelo ke: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, PRJNA1092431.
Phuputso ena ea liphoofolo e amohetsoe ke Komiti ea Tlhokomelo le Tšebeliso ea Liphoofolo ea Univesithi ea Central Florida (UCF-IACUC) (Nomoro ea Tumello ea Tšebeliso ea Liphoofolo: PROTO202000002). Phuputso ena e latela melao ea lehae, melawana le litlhoko tsa mekhatlo.
NG: Ho Hlahisa Maikutlo, Ho Hlophisa Lintlha, Tlhahlobo ea Semmuso, Patlisiso, Mokhoa, Software, Pono, Ho Ngola (moralo oa pele), Ho Ngola (tlhahlobo le ho hlophisa). LA: Ho Hlahisa Maikutlo, Ho Hlophisa Lintlha, Mokhoa, Lisebelisoa, Ho Ngola (tlhahlobo le ho hlophisa). SH: Tlhahlobo ea Semmuso, Software, Ho Ngola (tlhahlobo le ho hlophisa). SA: Patlisiso, Ho Ngola (tlhahlobo le ho hlophisa). Moahloli e Moholo: Patlisiso, Ho Ngola (tlhahlobo le ho hlophisa). SN: Ho Hlahisa Maikutlo, Tsamaiso ea Projeke, Lisebelisoa, Bolaoli, Ho Ngola (tlhahlobo le ho hlophisa). TA: Ho Hlahisa Maikutlo, Tsamaiso ea Projeke, Bolaoli, Ho Ngola (tlhahlobo le ho hlophisa).
Bangoli ba boletse hore ha ba fumane tšehetso ea lichelete bakeng sa lipatlisiso, bongoli, le/kapa phatlalatso ea sengoloa sena.
Bangoli ba bolela hore phuputso e entsoe ntle le likamano tsa khoebo kapa tsa lichelete tse ka nkoang e le khohlano ea lithahasello e ka bang teng.
Maikutlo ohle a hlahisitsoeng sehloohong sena ke a bangoli feela 'me ha se hakaalo hore a bonahatsa maikutlo a mekhatlo ea bona, bahatisi, bahlophisi, kapa bahlahlobi. Lihlahisoa life kapa life tse hlahlobiloeng sehloohong sena, kapa liqoso life kapa life tse entsoeng ke bahlahisi ba tsona, ha li tiisetsoe kapa ha li tšehetsoe ke mohatisi.
Boitsebiso bo tlatsetsang bakeng sa sengoloa sena bo ka fumanoa inthaneteng: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frmbi.2024.1451735/full#supplementary-material
Abdelli LS, Samsam A, Nasser SA (2019). Propionic acid e baka gliosis le ho ruruha ha methapo ka ho laola tsela ea PTEN/AKT mathateng a autism spectrum. Litlaleho tsa saense 9, 8824–8824. doi: 10.1038/s41598-019-45348-z
Aitchison, J. (1982). Tlhahlobo ea lipalo-palo tsa data ea metsoako. 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). Karolelano ea Firmicutes/Bacteroidetes e le sesosa sa kotsi bakeng sa kankere ea matsoele. Journal of Clinical Medicine, 12, 2216. doi: 10.3390/jcm12062216
Anders S., Huber W. (2010). Tlhahlobo ea polelo e fapaneng ea data ea palo ea tatellano. Nat E fetileng. 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). Microbiota ea mantle le metabolome ho bana ba nang le autism le bothata ba nts'etsopele bo atileng ha boa boleloa ka tsela e 'ngoe. PloS One 8, e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
Averina OV, Kovtun AS, Polyakova SI, Savilova AM, Rebrikov DV, Danilenko VN (2020). Litšobotsi tsa baktheria tsa neurometabolic tsa microbiota ea mala ho bana ba banyenyane ba nang le mathata a autism spectrum. Journal of Medical Microbiology 69, 558–571. doi: 10.1099/jmm.0.001178
Baquero F., Nombela K. (2012). Microbiome e le setho sa motho. Clinical Microbiology and Infection 18, 2–4. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03916.x
Baur T., Dürre P. (2023). Temoho e ncha mabapi le fisioloji ea libaktheria tse hlahisang propionic acid: Anaerotignum propionicum le Anaerotignum neopropionicum (eo pele e neng e le Clostridium propionicum le Clostridium neopropionicum). Likokoana-hloko 11, 685. doi: 10.3390/likokoana-hloko11030685
Bazer FW, Spencer TE, Wu G, Cudd TA, Meininger SJ (2004). Phepo ea bakhachane le nts'etsopele ea lesea. J Nutr. 134, 2169–2172. doi: 10.1093/jn/134.9.2169
Benjamini, Y., le Hochberg, J. (1995). Ho laola sekgahla sa phoso-positive: Mokhoa o sebetsang le o sebetsang oa liteko tse ngata. JR Stat Soc Ser B Methodol. 57, 289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x