点击蓝字关注我们
简介
肠道菌群被认为是儿童期大脑发育和行为结果的调节器。但在人类研究中，肠道菌群和行为之间的关联往往不一致，这可能是因为许多宿主-微生物关系在个体之间差异很大。本研究旨在根据儿童的肠道菌群组成对儿童进行分群，并确定粪便代谢途径与儿童行为结果之间新的集群特异性关联。
英文标题：Cluster-specific associations between the gut microbiota and behavioral outcomes in preschool-aged children
中文标题：学龄前儿童肠道菌群与行为学之间的特异性关联
发表期刊：Microbiome
影响因子：13.8
发表时间：2024年03月
技术方法
主要结果
1. 集群特征
按重要性顺序显示了对集群分化有贡献的15个最重要的分类群，其中Bacteroides、Bifidobacterium和Faecalibacterium对集群分离的贡献最大（图1A）。
Sub的特征是Subdoligranulum的相对丰度很高。Ba1中Bacteroides和Faecalbacterium的相对丰度较高。Bif显示Bifidobacterium的高流行率，而Ba2的特征是Bacteroides和Bifidobacterium的相对丰度较高。
Sub的α多样性最高，其次是Ba1、Bif，最后是Ba2（图1B-D）。四个集群之间的β多样性不同（图1E）。
图1 四个集群间的肠道菌群组成差异
集群之间的比较表明，Sub和Ba1主要是白人，而Bif和Ba2集群中有更多的非白人个体。此外，Ba2与较低的出生体重、胎龄以及更高的谷物制品摄入量有关。
表1 样品特征
2. 集群间粪便代谢组学的差异
粪便代谢组的β多样性分析显示Ba2具有最明显的代谢组（图2A）。在测定的142种代谢物中，4个集群间有44种代谢物存在显著差异（图2B）。
图2 集群间代谢组的差异
3. 集群间的行为差异
集群间的适应性技能得分存在差异（图3A），外部化和行为症状评分没有差异（图3B、C）。Bif和Ba2集群与适应性技能得分降低有关。此外，Bif与发育性社会障碍评分增加有关（图3D）。集群之间适应性技能得分的差异是由包括社交技能、功能性沟通和日常生活在内的子组成部分的差异解释的，而不是由适应性的差异来解释的（图3E-H）。
图3 四个集群之间的行为差异
4. 半乳糖代谢与日常生活间的集群依赖性关联
比较了集群间的拟杆菌相对丰度。由于Ba2代谢组与其他集群相比最为明显，随后用MetabAnalyst鉴定Ba2中差异丰富的代谢途径，其中半乳糖代谢Galactose Metabloism是最重要的途径（图4A-C）。在该途径中， Ba2富含代谢物水苏糖、棉子糖和α-D-葡萄糖，但不富含D-葡萄糖-1-磷酸（图4D-G）。
图4 日常生活评分与半乳糖代谢间的集群依赖性关联
5. 组氨酸-尿刊酸分解与社交技能间的集群依赖性关联
使用KEGG数据库对集群间显著改变的代谢物进行手动分析，结果显示其中2种代谢物是直接连接的——组氨酸被代谢为尿刊酸，且尿刊酸的主要来源是组氨酸的分解。Ba2中的组氨酸水平升高，而尿刊酸水平降低（图5A，B）。计算组氨酸向尿刊酸的转换率表明，Ba2的组氨酸向尿刊酸的转化最低（图5C）。
将组氨酸、尿刊酸及其转换率与社会技能评分和发育性社会障碍评分相关联，以调查粪便代谢组和社会行为之间是否存在（集群依赖性）关联（图5D-F）。Ba2中尿刊酸和组氨酸尿刊酸转换率与社交技能评分之间存在显著相关性，而组氨酸尿刊酸转换率还与发育性社会障碍评分相关。
图5 社交技能与粪便组氨酸与尿刊酸转换之间的集群依赖性关联
小结
本研究表明在典型发育的学龄前儿童中，肠道菌群、其代谢产物和行为结果之间存在关联，基于集群的分组可用于开发更个性化的干预措施来影响儿童行为结果。
参考文献：
van de Wouw, Marcel, et al. Cluster-specific associations between the gut microbiota and behavioral outcomes in preschool-aged children. Microbiome. 2024.
点击文末阅读原文，获取文献链接
往期精彩：
文献解读｜metaHi-C揭示肠道细菌的三维基因组折叠与前噬菌体激活机制
文献解读｜大熊猫独特的肠道微生物群参与蛋白质代谢，有助于其对竹子的饮食适应
NC项目文章 | BASALT-可利用二代及三代数据的宏基因组分箱及精炼工具
项目文章｜土霉素纵向迁移消散介导菌群结构及抗性基因丰度的可逆恢复
项目文章｜构建黏细菌天然产物数据库促进黏细菌基于NMR的代谢组学生物勘探
宏基因组项目文章｜深海冷泉中功能基因的系统发育多样性：宏基因组学的新视角
贝纳基因使用Nanopore平台完成全球第一个大型复杂植物基因组（菊花基因组）的组装和后续分析工作。提出并推动千种本草基因组计划，并构建药用植物基因组数据库，推动药材研究的发展。
贝纳基因使用Nanopore平台完成数千份细菌基因组、宏基因组测序和数据分析；完成数千份全长转录组和Direct转录组测序及分析。提出并推动基于Nanopore测序的万种微生物基因组完成图计划和十万人的Nanopore宏基因组研究计划。
贝纳基因开发了基于Nanopore平台的微生物检测体系，自主开发的数据库涵盖现已正式发表的所有微生物基因组，大型测序仪单机一次运行可以产生7.2T数据，小型便携式测序系统可用于临床检测和野外作业。
贝纳课堂-Nanopore交流QQ群：992789813（本群已满）
贝纳课堂-Nanopore交流QQ群2：923119248
生物信息交流QQ群：198746977
客服QQ：3277498363
