Obiectiv Patogeneza UC se referă la disbioza microbiotei intestinale. Postulăm că modificările comunității virale care populează mucoasa intestinală joacă un rol important în patogeneza UC. Acest studiu își propune să caracterizeze viromul mucoasei și funcțiile lor în sănătate și UC.

modificări

Proiecta Secvențierea metagenomică profundă a preparatelor de particule asemănătoare virusului și secvențierea bacteriană a ARNr 16S au fost efectuate pe mucoasa rectală a 167 subiecți din trei regiuni geografice diferite din China (UC = 91; controale sănătoase = 76). Modificările virome și bacteriomice ale mucoasei UC au fost evaluate și corelate cu metadatele pacientului. Am aplicat partiția în jurul algoritmului de grupare a medoizilor și am clasificat comunitățile virale ale mucoasei în două grupuri, denumite metacomunități 1 și 2 ale virusului mucoasei.

Rezultate În UC, a existat o expansiune a virusurilor mucoasei, în special a bacteriofagilor Caudovirales, și o scădere a diversității, bogăției și uniformității mucoasei Caudovirales comparativ cu controalele sănătoase. Viromul mucoasei modificat corelat cu inflamația intestinală. Disimilitatea interindividuală între virusurile mucoasei a fost mai mare în UC decât martorii. Fagul Escherichia și fagul Enterobacteria au fost mai abundente în mucoasa UC decât martorii. Comparativ cu metacomunitatea 1, metacomunitatea 2 a fost predominată de subiecții UC și a prezentat o pierdere semnificativă a diferitelor specii virale. Pacienții cu UC au prezentat o abrogare substanțială a diverselor funcții virale, în timp ce funcțiile virale multiple, în special funcțiile bacteriofagilor asociate cu capacitatea și patogenitatea bacteriilor gazdă, au fost îmbogățite în mod semnificativ în mucoasa UC. Corelațiile intensive de transkingdom între virusurile mucoasei și bacteriile au fost semnificativ epuizate în UC.

Concluzie Am demonstrat pentru prima dată că UC se caracterizează prin modificări substanțiale ale virobiotei mucoasei cu distorsiuni funcționale. Îmbogățirea bacteriofagelor Caudovirales, creșterea funcțiilor de virulență a fagilor/bacteriilor și pierderea corelațiilor viralo-bacteriene în mucoasa UC evidențiază faptul că viromul mucoasei poate juca un rol important în patogeneza UC.

  • mucoasa intestinului
  • virome
  • bacterii
  • metacomunitate virome
  • colită ulcerativă

Acesta este un articol cu ​​acces liber distribuit în conformitate cu licența Creative Commons Attribution Non Commercial (CC BY-NC 4.0), care permite altora să distribuie, să remixeze, să adapteze, să construiască pe această lucrare necomercial și să licențieze lucrările derivate pe diferite condiții, cu condiția ca lucrarea originală să fie citată în mod corespunzător, să se acorde creditul corespunzător, să se indice orice modificare făcută și utilizarea nu este comercială. A se vedea: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/.

Statistici de pe Altmetric.com

Semnificația acestui studiu

Ceea ce se știe deja pe acest subiect?

Au fost raportate modificări ale bacteriilor fecale și ale viromului fecal la pacienții cu IBD.

Pacienții cu UC au prezentat o expansiune a bacteriofagelor Caudovirales și a bogăției speciilor Caudovirales în scaun.

Care sunt noile descoperiri?

Am demonstrat pentru prima dată că UC se caracterizează prin modificări ale virobiotei mucoasei cu distorsiuni funcționale.

Mucoasa UC a arătat o abundență mare de viruși ADN, în special bacteriofagi Caudovirales, dar o diversitate, bogăție și uniformitate Caudovirales scăzută. Inflamarea mucoasei intestinale a fost asociată cu aceste modificări.

Abundența fagului Escherichia și a fagului Enterobacteria a fost semnificativ mai mare în mucoasa UC decât martorii.

Funcțiile bacteriofagului asociate cu fitnessul și patogenitatea bacteriilor gazdă au fost îmbogățite în mod semnificativ în mucoasa UC.

Corelațiile complexe de interkonectie dintre virusurile mucoasei și bacteriile au fost epuizate semnificativ în UC.

Cum ar putea avea impact asupra practicii clinice în viitorul previzibil?

Modificările viromului mucoasei în UC pot contribui la patogeneza bolii.

Abordările terapeutice care implică diminuarea abundenței bacteriofagelor mucoase Caudovirales, inclusiv fagul Escherichia și fagul Enterobacteriei, și reconstituirea homeostaziei microbiene intestinale între bacteriile mucoasei și virușii trebuie explorate.

Introducere

UC, un subtip de IBD, este o boală inflamatorie remitentă și recidivantă care afectează întregul intestin gros, care începe de obicei în rect și se răspândește proximal.1 Incidența UC este în creștere în secolul 21, în special în țările nou industrializate.2 3 În timp ce etiologia IBD rămâne neclară, se crede că apare dintr-un răspuns imun agravat la microbiota intestinală la indivizii susceptibili genetic.

Microbiota intestinală este importantă pentru sănătatea umană5-8 și a fost implicată în IBD.9 Dovezi convingătoare sugerează că microbii intestinali joacă un rol critic în patogeneza bolii, în timp ce factorii geografici, dietetici și etnici influențează compoziția microbiană. Majoritatea studiilor de microbiota din IBD au investigat microbiota bacteriană și relația lor cu gazda în patogeneza bolii. Odată cu avansul în tehnologiile de secvențiere cu randament ridicat, componenta virală neculturabilă a microbiotei intestinale este recunoscută ca fiind locuitori importanți ai ecosistemului microbian intestinal, unde se consideră că numărul entităților biologice virale depășește cu mult cel al populațiilor bacteriene10. viromul fecal uman a constat din viruși care infectează eucariote și bacteriofagi care infectează celulele bacteriene, cu predominanță de ADN cu dublă catenă Caudovirales.12-15 În sănătate, bacteriofagii intestinali prezintă o diversitate substanțială între indivizi și sunt stabili temporar.12 14 gazde bacteriene, se coevolutează cu bacteriile intestinale care facilitează derivații în diversitatea genetică și infectivitatea fagilor lor, 16 și atunci când sunt sub stres generează progenii care pot infecta și ucide alte bacterii.

Până în prezent, știm foarte puțin despre rolul virușilor în patogeneza IBD. Alții au raportat modificări ale viromului fecal, cu o creștere a bacteriofagilor, în special Caudovirales, la șoareci și oameni cu IBD.17 18 Pentru a aborda dacă virusurile intestinale joacă un rol important în IBD, înțelegând compoziția și funcția virusului mucoasei în sănătate și boală. este critic. În acest studiu, postulăm că virusurile care populează mucoasa intestinală sunt modificate semnificativ în UC și joacă un rol important în inflamația mucoasei. Aici am îmbogățit particule asemănătoare virusului (VLP) din rectul indivizilor sănătoși și pacienților cu UC și am efectuat secvențierea ultragenecă a metagenomiei viromului și secvențierea 16S rDNA pentru a determina corelația viromului mucoasei, a bacteriomului și a corelațiilor viralo-bacteriene la subiecții cu UC și indivizi sănătoși. Analiza secvențială a unui astfel de microbiom mai larg va elucida modificările microbiene asociate care permit exprimarea organismelor inflamatorii protectoare sau cauzale. Din câte știm, acest studiu este primul și cel mai mare până în prezent care caracterizează viromul mucoasei în sănătate și UC.

Rezultate

Modificări ale diversității viromului mucoasei în UC

Am comparat viromul mucoasei a 63 de pacienți cu UC și 48 de subiecți sănătoși din Hong Kong. În medie, au fost obținute 56 632 558 ± 14 330 713 citiri curate cu perechi din preparatele VLP rectale îmbogățite. Compoziția viromului mucoasei a fost investigată la ordinea, genul și speciile în UC și martori. La nivel de ordine, Caudoviralele au fost virusurile bacteriene predominante (fagii) detectate în mucoasa UC, în timp ce la nivelul genului și speciei, fagul Ascovirus și respectiv Streptococcus au fost virusurile dominante detectate în mucoasa UC (vezi figura suplimentară online 1).

Material suplimentar

La nivelul speciilor, subiecții UC au prezentat o scădere a diversității și bogăției viromului mucoasei în comparație cu subiecții sănătoși (testul t, p = 0,031 și respectiv 0,006, vezi figura suplimentară online 2). Am explorat apoi modificările celor mai dominante virusuri ale mucoasei, bacteriofagii Caudovirales și am constatat că abundența Caudovirales a fost semnificativ mai mare în UC (testul Mann-Whitney, p = 0,003, figura 1A), în timp ce diversitatea speciilor, uniformitatea și bogăția din ordinea Caudovirales au fost a scăzut, comparativ cu controalele (testul t, p = 0,009, 0,017 și respectiv 0,018, figura 1B). Colectiv, aceste constatări indică disbioză a viromului mucoasei la pacienții cu UC.