Субекти

Резюме

Опции за достъп

Абонирайте се за Journal

Получете пълен достъп до дневник за 1 година

само 3,58 € на брой

Всички цени са нетни цени.
ДДС ще бъде добавен по-късно при плащане.

Наем или покупка на статия

Получете ограничен или пълен достъп до статии в ReadCube.

Всички цени са нетни цени.

променя

Кодове за присъединяване

Присъединяване

Gene Expression Omnibus

Депозити на данни

Данните за RNA-seq са депозирани в Омнибус за генна експресия при присъединяване GSE46761; 16S и ITS rRNA генни последователности на четене са депозирани в MG-RAST съгласно присъединяване 6248.

Препратки

Wu, G. D. et al. Свързване на дългосрочни диетични модели с чревни микробни ентеротипове. Наука 334, 105–108 (2011)

Muegge, B. D. et al. Диетата стимулира сближаването на функциите на микробиома на червата във филогенията на бозайниците и в хората. Наука 332, 970–974 (2011)

Duncan, S. H. et al. Намаленият хранителен прием на въглехидрати от затлъстели лица води до намалени концентрации на бутират и продуциращи бутират бактерии във фекалиите. Приложение Околна среда. Микробиол. 73, 1073–1078 (2007)

Ley, R. E., Turnbaugh, P. J., Klein, S. & Gordon, J. I. Микробна екология: човешки чревни микроби, свързани със затлъстяването. Природата 444, 1022–1023 (2006)

Walker, A. W. et al. Доминиращи и отговарящи на диетата групи бактерии в човешката микробиота на дебелото черво. ISME J. 5, 220–230 (2011)

Devkota, S. et al. Индуцираната от храната мазнина таурохолова киселина насърчава разширяването на патобионтите и колита в Il10 -/- мишки. Природата 487, 104–108 (2012)

Turnbaugh, P. J. et al. Ефектът от диетата върху микробиома на човешките черва: метагеномичен анализ при хуманизирани мишки с гнотобиотик. Sci. Превод Med. 1, 6ra14 (2009)

Turnbaugh, P. J. et al. Чревен микробиом, свързан със затлъстяването, с повишен капацитет за енергийна реколта. Природата 444, 1027–1031 (2006)

Faith, J. J., McNulty, N. P., Rey, F. E. & Gordon, J. I. Предсказване на отговора на човешката чревна микробиота на диета при мишки с гнотобиотик. Наука 333, 101–104 (2011)

Russell, W. R. et al. Диетите за отслабване с високо съдържание на протеини и редуцирани въглехидрати насърчават метаболитните профили, които вероятно са вредни за здравето на дебелото черво. Am. J. Clin. Nutr. 93, 1062–1072 (2011)

Cordain, L. et al. Съотношения на издръжка на растенията и животните и оценки на енергията на макроелементи в диетите на ловци и събирачи в световен мащаб. Am. J. Clin. Nutr. 71, 682–692 (2000)

Arumugam, М. и сътр. Ентеротипове на микробиома на човешките черва. Природата 473, 174–180 (2011)

De Filippo, C. et al. Въздействието на диетата върху формирането на чревната микробиота разкрива сравнително проучване при деца от Европа и селските райони на Африка. Proc. Natl Акад. Sci. САЩ 107, 14691–14696 (2010)

Reddy, B. S. Диета и екскреция на жлъчни киселини. Рак Res. 41, 3766–3768 (1981)

Smith, E. A. & Macfarlane, G. T. Изброяване на ферментиращи аминокиселини бактерии в дебелото черво на човека: ефекти на pH и нишесте върху пептидния метаболизъм и дисимилация на аминокиселини. FEMS Microbiol. Екол. 25, 355–368 (1998)

Smith, E. A. & Macfarlane, G. T. Изброяване на човешки бактерии на дебелото черво, произвеждащи фенолни и индолови съединения: ефекти на рН, наличност на въглехидрати и време на задържане върху дисимилаторния ароматен метаболизъм на аминокиселините. J. Appl. Бактериол. 81, 288–302 (1996)

Sinha, R. et al. Високи концентрации на канцерогенния 2-амино-1-метил-6-фенилимидазо [4,5-b] пиридин (PhIP) се срещат в пилешкото месо, но зависят от метода на готвене. Рак Res. 55, 4516–4519 (1995)

Langille, M. G. I. et al. Предсказуемо функционално профилиране на микробни общности, използващи 16S rRNA маркерни секвенции. Природа Биотехнол. 31, 814–821 (2013)

Kanehisa, M. & Goto, S. KEGG: Киото енциклопедия на гени и геноми. Нуклеинови киселини Res. 28, 27–30 (2000)

Pittard, J. & Wallace, B. J. Разпределение и функция на гените, свързани с ароматната биосинтеза в Ешерихия коли. J. Bacteriol. 91, 1494–1508 (1966)

Hawkes, K., O’Connell, J. F. & Jones, N. G. Ловни модели на доходи сред хадза: едър дивеч, общи стоки, цели за търсене и еволюция на човешката диета. Филос. Транс. R. Soc. Лонд. B Biol. Sci. 334, 243–250 (1991)

Bourdichon, F., Berger, B. & Casaregola, S. Демонстрация на безопасност на микробни хранителни култури (MFC) във ферментирали хранителни продукти. Бик. Международна Млечни Фед. 455, 1–66 (2012)

Nychas, G. J. & Arkoudelos, J. S. Стафилококи: тяхната роля във ферментиралите колбаси. Soc. Приложение Бактериол. Симп. Сер. 19., 167S – 188S (1990)

McGavin, W. J. & Macfarlane, S. A. Rubus chlorotic mottle virus, нов събемовирус, заразяващ малина и бръмбар. Вирус Res. 139, 10–13 (2009)

Zhang, T. et al. РНК вирусна общност в човешки изпражнения: разпространение на растителни патогенни вируси. PLoS Biol. 4, e3 (2006)

Yoshimoto, S. et al. Индуцираният от затлъстяването чревен микробен метаболит насърчава рака на черния дроб чрез стареене секретом. Природата 499, 97–101 (2013)

Ridlon, J. M., Kang, D. J. & Hylemon, P. B. Биотрансформации на жлъчна сол от чревни бактерии. J. Lipid Res. 47, 241–259 (2006)

Ислям, К. Б. и сътр. Жлъчната киселина е гостоприемник, който регулира състава на цекалната микробиота при плъхове. Гастроентерология 141, 1773–1781 (2011)

Maurice, C. F., Haiser, H. J. & Turnbaugh, P. J. Ксенобиотиците оформят физиологията и генната експресия на активния човешки чревен микробиом. Клетка 152, 39–50 (2013)

Caporaso, J. G. et al. QIIME позволява анализ на данни за последователност на общността с висока производителност. Природни методи 7, 335–336 (2010)

Lewis, S. J. & Heaton, K. W. Стол формират скала като полезно ръководство за времето за чревен транзит. Сканд. J. Gastroenterol. 32, 920–924 (1997)

Национални здравни институти Въпросник за историята на диетите версия 2.0 (Национални здравни институти, Програма за приложни изследвания, Национален институт по рака, 2010)

Caporaso, J. G. et al. Глобални модели на 16S рРНК разнообразие на дълбочина от милиони последователности на проба. Proc. Natl Акад. Sci. САЩ 108 (допълнение 1). 4516–4522 (2011)

Caporaso, J. G. et al. Анализ на свръхвисокопроизводителна микробна общност на платформите Illumina HiSeq и MiSeq. ISME J. 6, 1621–1624 (2012)

DeSantis, T. Z. et al. Greengenes, проверена с химера база данни за 16S rRNA гени и работна маса, съвместима с ARB. Приложение Околна среда. Микробиол. 72, 5069–5072 (2006)

Jones, E. et al. SciPy: научни инструменти с отворен код за Python. (2001)

McKinney, W. Структури от данни за статистически изчисления в Python. Proc. 9-ти Python Sci. Conf. 51–56. (2010)

Strimmer, K. fdrtool: универсален R пакет за оценка на локални и опашни области, базирани на честотата на фалшивите открития. Биоинформатика 24, 1461–1462 (2008)

Friedman, J. & Alm, E. J. Извличане на корелационни мрежи от данни за геномно проучване. PLoS Comput. Biol. 8, e1002687 (2012)

Turnbaugh, P. J. et al. Органични, генетични и транскрипционни вариации в дълбоко секвенираните чревни микробиоми на еднояйчни близнаци. Proc. Natl Акад. Sci. САЩ 107, 7503–7508 (2010)

Rey, F. E. et al. Дисекция на in vivo метаболитен потенциал на два ацетогена на човешките черва. J. Biol. Chem. 285, 22082–22090 (2010)

Nelson, K. E. et al. Каталог на референтни геноми от човешкия микробиом. Наука 328, 994–999 (2010)

Ning, Z., Cox, A. J. & Mullikin, J. C. SSAHA: бърз метод за търсене на големи бази данни с ДНК. Геном Res. 11., 1725–1729 (2001)

Abubucker, S. et al. Метаболитна реконструкция за метагеномни данни и нейното приложение върху човешкия микробиом. PLOS Comput. Biol. 8, e1002358 (2012)

Segata, N. et al. Откриване и обяснение на метагеномния биомаркер. Геном Biol. 12, R60 (2011)

Langmead, B. & Salzberg, S. L. Бързо подравняване на пропуснатата черта с Bowtie 2. Природни методи 9, 357–359 (2012)

Markowitz, V. M. et al. IMG: Интегрираната база данни с микробиални геноми и система за сравнителен анализ. Нуклеинови киселини Res. 40, D115 – D122 (2012)

Martin, J. et al. Оптимизиране на картографирането на четене към референтни геноми, за да се определи съставът и разпространението на видовете в микробните общности. PLOS ONE 7, e36427 (2012)

Deplancke, B. et al. Молекулярен екологичен анализ на последователността и разнообразието на сулфат-редуциращите бактерии в стомашно-чревния тракт на мишката. Приложение Околна среда. Микробиол. 66, 2166–2174 (2000)

Stewart, J. A., Chadwick, V. S. & Murray, A. Пренасяне, количествено определяне и преобладаване на метаногени и редуциращи сулфат бактерии във фекални проби. Lett. Приложение Микробиол. 43, 58–63 (2006)

Porter, J. L. et al. Точно ензимно измерване на фекалните жлъчни киселини при пациенти с малабсорбция. J. Lab. Clin. Med. 141, 411–418 (2003)

Setchell, K. D., Lawson, A. M., Tanida, N. & Sjovall, J. Общи методи за анализ на метаболитните профили на жлъчните киселини и сродни съединения във фекалиите. J. Lipid Res. 24, 1085–1100 (1983)

Schoch, C. L. et al. Ядрен рибозомен вътрешен транскрибиран спейсър (ITS) регион като универсален ДНК баркод маркер за Гъби. Proc. Natl Акад. Sci. САЩ 109, 6241–6246 (2012)

Gardes, M. & Bruns, T. D. ITS грундове с повишена специфичност за приложение на базидиомицети за идентифициране на микориза и ръжда. Мол. Екол. 2, 113–118 (1993)

White, T. J., Bruns, T., Lee, S. & Taylor, J. in PCR протоколи: Ръководство за методи и приложения (изд. Gelfand, D. H., Innis, M. A., Shinsky, J. J. & White, T. J.) 315–322. (1990)

Walker, H. K., Hall, W. D., Hurst, J. W., Comstock, J. P. & Garber, A. J. Кетонурия 3-то издание (Butterworths, 1990)

Благодарности

Бихме искали да благодарим на A. Murray, G. Guidotti, E. O’Shea, J. Moffitt и B. Stern за проницателни коментари; М. Delaney за биохимични анализи; C. Daly, M. Clamp и C. Reardon за подпомагане на секвенирането; N. Fierer за предоставяне на ITS праймери; A. Luong и K. Bauer за техническа помощ; J. Brulc и R. Menon за хранителни насоки; А. Рахман за предложения за меню; A. Must и J. Queenan за хранителен анализ; и нашите диети за доброволно проучване за тяхното участие. Тази работа беше подкрепена от Националните здравни институти (P50 GM068763), Бостънския център за изследване на хранителното затлъстяване (DK0046200) и Института за здраве и хранене на General Mills Bell.

Информация за автора

Лорънс А. Дейвид

Настоящ адрес: Настоящ адрес: Молекулярна генетика и микробиология и Институт за геномни науки и политика, Университет Дюк, Дърам, Северна Каролина 27708, САЩ.,

Принадлежности

FAS Център за системна биология, Харвардски университет, Кеймбридж, 02138, Масачузетс, САЩ

Лорънс А. Дейвид, Корин Ф. Морис, Рейчъл Н. Кармоди, Дейвид Б. Гутенберг, Джули Е. Бътън, Бенджамин Е. Улф, Рейчъл Дж. Дътън и Питър Дж. Търнбоу

Общество на стипендиантите, Харвардски университет, Кеймбридж, 02138, Масачузетс, САЩ

Лорънс А. Дейвид

Отдел по ендокринология, Детска болница Бостън, Харвардско медицинско училище, Бостън, 02115, Масачузетс, САЩ

Alisha V. Ling & Sudha B. Biddinger

Департамент по биоинженерство и терапевтични науки и Калифорнийския институт за количествени биологични науки, Калифорнийски университет, Сан Франциско, Сан Франциско, Калифорния 94158, САЩ

А. Слоун Девлин, Юг Варма и Майкъл А. Фишбах

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Вноски

L.A.D., R.J.D. и P.J.T. проектира проучването и разработи и подготви диетите. L.A.D., C.F.M., R.N.C., D.B.G., J.E.B., B.E.W. и P.J.T. извърши експерименталната работа. A.V.L., A.S.D., Y.V., M.A.F. и S.B.B. проведени анализи на жлъчните киселини. L.A.D. и P.J.T. извършени изчислителни анализи. L.A.D. и P.J.T. подготви ръкописа.

Автора за кореспонденция

Етични декларации

Конкуриращи се интереси

Авторите не декларират конкуриращи се финансови интереси.

Фигури и таблици с разширени данни

Разширени данни Фигура 1 Дизайн на изследването.

Разширени данни Фигура 2 Микробиота на вегетарианец.

а-° С, Един от изследваните предмети е вегетарианец през целия живот (предмет 6). а, Относително изобилие от Превотела и Бактероиди са показани в растителната диета за субект 6 (оранжеви кръгове), както и за всички останали субекти (зелени кръгове). Последователните ежедневни проби от обект 6 са свързани с пунктирани линии. За справка, средните изходни количества са изобразени с помощта на по-големи кръгове. б, Относително изобилие са показани и за проби, взети на диета, базирана на животни. Обозначените точки съответстват на диетичните дни, в които чревната микробиота на субект 6 показва увеличение на относителното изобилие на Бактероиди. ° С, Основна характеристика, базирана на координати, на цялостната структура на общността за субект 6, както и за всички други теми. QIIME 30 се използва за изчисляване на микробни β разнообразие със статистиката на Bray – Curtis, непретеглена UniFrac и претеглена UniFrac статистика. Приликите на пробите бяха проектирани върху две измерения, като се използва анализ на основните координати. Най-отгоре, когато са оцветени по обект, проби от обект 6 (зелени триъгълници), разделени освен пробите на другите обекти. Най-долу, от всички проби на диетата на субект 6, най-сходни с пробите на другите субекти са пробите, взети по време на консумацията на диета, базирана на животни.

Разширени данни Фигура 3 Физиология на предмета в диетичните групи.

а, Стомашно-чревна подвижност, измерена чрез първоначалния външен вид на не абсорбираща се боя, добавена към първия и последния обяд от всяка диета. Средното време до появата на багрилото е обозначено с червени стрелки. Подвижността на субекта е значително по-ниска (P -1 в сравнение с 0 mg dl -1 при първоначални показания), което показва, че те са имали кетонурия по време на диетата. Това метаболитно състояние се характеризира с ограничената наличност на глюкоза и компенсаторното извличане на енергия от мастната тъкан 56 .

Разширени данни Фигура 4 Базова линия Превотела изобилието е свързано с дългосрочен прием на фибри.

Превотела фракциите са изчислени чрез сумиране на дробното изобилие от 16S рРНК на всички OTU, чието име на рода е Превотела. Ежедневният прием на диетични фибри през предходната година е изчислен с помощта на въпросника 32 за историята на диетите (име на променлива „TOTAL_DIETARY_FIBER_G_NDSR“). Съществува значителна положителна връзка между изходното ниво на субектите Превотела изобилие и техния дългосрочен прием на диетични фибри (Spearman’s ρ = 0,78, P = 0,008).

Разширени данни Фигура 5 Значителни корелации между SCFAs и изобилието на клъстери по субекти.

SCFA се изчертават в правоъгълници и оцветени в кестеняво или зелено, ако са произведени съответно от аминокиселинна или въглехидратна ферментация. Клъстерите, чиито членове включват известни толерантни към жлъчката или ферментиращи аминокиселини бактерии 15,16, са оцветени в кестеняво, докато клъстерите, включително известните захаролитични бактерии 3, са оцветени в зелено. Неоцветените клъстери и SCFA не са свързани със захаролитични или гнилостни пътища. Значителни положителни и отрицателни корелации са показани съответно с черни стрелки и сиви стрелки (q 0,05). Въпреки това се наблюдава значителна връзка за дял VII (P = 0,003). ° С, За да определим дали диетата влияе на различните индивидуални различия в структурата на чревната микробна общност, ние йерархично групирахме 16S rRNA данни от последния ден на всяка диета. Проби, групирани слабо по диета: поддърветата, разпределени в стреловидния възел, показват незначително обогатяване на растителни диетични проби в едното поддърво и диетични животински проби в другото (P = 0,07; Точен тест на Fisher). И все пак, проби от пет субекта, групирани по индивидуални, а не диетични (обозначени с черни възли), което показва, че диетата не превъзхожда възпроизводимите различия в структурата на чревната микробна общност.