1、KeyPiont:人类肠道微生物组成受多种因素影响,但宿主遗传学的贡献大小存在争议。本文研究了来自1,个健康个体的基因型和微生物组数据,他们具有不同祖先但相同的生活环境。结果显示肠道微生物群落结构与遗传没有显着关联,并且宿主遗传因素在确定微生物群组成方面具有次要作用。相比之下,研究发现在同一个家庭生活但不具有亲缘关系的个体的微生物群组成中存在显著的相似性,并且超过20%的人际间微生物变异与饮食,药物和人体测量数据等因素有关。研究进一步证明,与仅使用宿主遗传和环境数据的模型相比,微生物组数据显着提高了许多人体特征(如葡萄糖和肥胖指标)的预测准确性。这些结果表明,旨在改善临床结果的微生物组改变可以在不同的遗传背景下进行(注1:这个研究结果从另一方面告诉我们,用基因测序来做未来的疾病风险评估,大多情况是不可信的(遗传病和靶向药物的伴随诊断除外),这对我们来说是一个福音,即个体的健康还是掌握在自己手里,可以通过饮食、生活等方式的改变去改善肠道微生物,而不必背着一个劣质基因的包袱,不知道怎么去改变基因(当然你也改变不了))。
2、实验方法。文章研究了1,名健康的以色列成人队列,收集血液进行基因分型和表型分型,粪便进行宏基因组测序和16SrRNA基因测序,人体测量以及对食物频率和生活方式以问卷的形式收集。使用宏基因组测序和16SrRNA基因测序分析粪便样品,然后在多个分类学水平进行分析。
3、结果1-肠道微生物结构与遗传的相关性证据有限。研究收集了祖先为Ashkenazi(个),NorthAfrican(64个),MiddleEastern(34个),Sephardi(19个),Yemenite(13个)和其他人种(个)。在遗传水平,Ashkenazi和NorthAfrican有显著的差别(下图a),相比较之下,他们之间的微生物却没有显著差别,包括根据微生物的种类进行组成成分分析(下图b),7个门水平的微生物的相对含量分析(包括病毒)(下图c):遗传背景相似的BC差异不显著(注2:Bray-Curtis相异度(Bray-Curtisdissimilarity)是生态学中用来衡量不同样地物种组成差异的测度。由J.RogerBrayandJohnT.Curtis提出。其计算基于样本中不同物种组成的数量特征(多度,盖度,重要值等))(下图d、e)。
研究者还对之前的对双胞胎的数据进行了分析,发现之前报道的有33个微生物的分类群与遗传相关,其丰度总和只占所有肠道微生物的5.6%,随后,本文的研究者对整个微生物结构与遗传的相关性进行分析后发现,与遗传相关的只占1.9%。
4、结果2-肠道微生物结构与环境相关。研究者对24对遗传上相关但没有家庭共享(可以理解为共同生活)组与没有家庭共享组进行比较是否遗传上相关的个体具有肠道微生物的相关性,结果是否定的。相反的,有共同生活史的人群,他们的肠道微生物在属和种的分类上有显著的相关性(注3:翻译的有点绕,本想简单直白的翻译,但是为了体现这个研究结果是由假设测验得出,所以还是按其原文说法进行翻译)。之后,研究人员使用了一种特征选择算法,通过PERMANOVA选择了95个环境特征(来自调研表格),可用于推断20.03%微生物组群,相反宿主SNPs不能用来推断。
5、结果3-肠道微生物结构与表型的相关性。本研究显示肠道微生物可以用来推断人体的部分表型。基于给定的样本量,肠道微生物可以比基因遗传率更准确的估计表型(下图a)。在考虑了年龄,性别,饮食和宿主遗传因素后,发现12个性状中有8个与微生物组显着相关,估计非空腹HDL胆固醇水平为36%,乳糖消耗量为36%,腰围为29%,臀围为27%,BMI为25%,血糖为25%,WHR为24%,空腹血糖为22%(下图b),这些b2估计值与之前的SNP遗传力估计值27-34(图4b和补充表21)相当,这表明微生物群是强烈关联的。
进一步研究发现当将微生物组数据添加到基本数据(年龄,性别以及每日卡路里,碳水化合物,脂肪和蛋白质消耗量预测人类表型的能力)中时,研究的12个性状中的10个(包括BMI,HDL胆固醇和空腹血糖水平)的预测准确性得到显着改善(下图d)。此外,两种数据来源的贡献大部分是相加的,这与我们发现微生物组和宿主遗传学在很大程度上彼此独立(下图e)是一致的。这些结果表明,宿主遗传学和微生物组对于预测宿主表型是互补的,并且通过使用宿主遗传学和微生物组数据两者可以显着提高表型预测。
这是新年的第一篇,这么久更新是因为之前一篇阅读量只有多。这次看到这篇好文,特别想翻译一下。1是文章的档次够高,换句话说数据相对牢靠;2是肠道微生物是人体的第二基因组,但如果人体的基因在肠道微生物的组成上面起主导作用的话,那么这个第二基因组的称呼可能就言过其实了,因为它是受制的。这篇文章的研究结果表明肠道微生物和宿主基因组是相互独立的;3既然肠道微生物是独立的且不像人体基因一样是不可变的,那么通过对肠道微生物的调节,可以让我们有一个很好的生活状况;4我们也在做一些利用肠道微生物做表型预测,这篇文章的结果给了我们很大的信心。
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