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。 2015年4月28日,6:6342。
doi: 10.1038 / ncomms7342。

脂肪、纤维和癌症风险的非裔美国人,乡村的非洲人

Stephen J D奥基夫1, 贾V李2, 狮子座拉赫蒂3, Junhai欧1, 弗兰克Carbonero4, 哈立德·默罕默德1, 约兰米Posma2, 詹姆斯•金罗斯2, 伊莱恩Wahl1, 伊丽莎白粗鲁的5, 基肖尔Vipperla1, Vasudevan Naidoo6, Lungile Mtshali6, 塞巴斯蒂安•蒂姆斯7, 菲利普·G B Puylaert7, 詹姆斯DeLany8, Alyssa Krasinskas9, 安C Benefiel4, 阿喀Kaseb1, 基思·牛顿6, 杰里米·K·尼科尔森2, 威廉姆•M•德•沃斯10, H雷克斯Gaskins4, Erwin G Zoetendal7
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脂肪、纤维和癌症风险的非裔美国人,乡村的非洲人

Stephen J D奥基夫et al。 Nat Commun。 。
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文摘

结肠癌的几率高得多在非洲裔美国人(65:100,000)比在农村南非人(< 5:100,000)。更高的利率与更高的动物蛋白和脂肪,并降低纤维消费,提高结肠次级胆汁酸,降低结肠短链脂肪酸数量和癌症风险更高的粘膜增殖标志物在健康的中年志愿者。我们进一步研究脂肪和纤维在这个协会的作用。我们进行了两周的食物交流主题相同的人群,在非洲裔美国人被喂以高纤维,低脂肪非洲特色的饮食和非洲农村的高脂肪、低纤维的西式饮食,严密监督之下。与通常的饮食相比,食物的变化导致的互惠黏膜生物标志物的变化方面的癌症风险和微生物群和代谢物会影响患癌症的风险,最好的说明了增加saccharolytic发酵和butyrogenesis,抑制二次胆汁酸合成的非裔美国人。

数据

图1
图1所示。结肠粘膜增殖和炎症生物标记物的免疫组织化学
免疫组织化学分析结肠粘膜活检在结肠镜检查右侧面板与它们相关的定量分析。面板' a '提供了一个例证的配对Ki67染色的隐窝上皮细胞的变化在一个非洲裔美国人,一个非洲农村的饮食开关,前后面板b显示了同样的配对CD3 +染色的变化,和面板' c '配对CD68 +巨噬细胞在固有层的变化。酒吧右边的图表总结非洲裔美国人意味着±SE导致20国集团和12个农村的非洲人。的双尾Mann-Whitney紫外线测试是用于比较不成对样品和Wilcoxon等级测试和配对样本,对多元Bonferroni调整比较。三角形表示显著(p < 0.05)的基线差异,星星饮食开关引起的重大变化
图2
图2。有针对性的分析,微生物功能基因特定的利益及其代谢物
盒阴谋胡须和局外人总结的结果感兴趣的微生物基因的靶向功能qPCR分析(上半部分),和测量它们的代谢产品在粪便样本(下图)在20名非裔美国人(AA)和20名农村非洲人(NA)在研究连续时间点。组中值和变化在上、下四分位数。(测量表1:HE1 ED1 HE2),在(DI1 DI2)和(ED2)后2周的饮食变化。关于功能基因分析,bcoA编码酶butyryl-CoA:醋酸CoA-transferase负责丁酸合成的最后一步,mcrA负责甲烷生成的酶,baiCD负责二次胆汁酸的7-alpha-dehydroxylating酶生产。LCA代表石胆酸,胆酸,DCA脱氧胆酸。作为数据不是正态分布,克鲁斯卡尔-沃利斯测试是用来评估的意义组中位数差异在不同时间点显示在盒子上的情节。在上部面板中,基线ED1相比,“‘意味着没有显著变化,和' b '一个重大变化。在较低的面板的短链脂肪酸酯、丙酸和丁酸盐,和二次胆汁酸石胆酸(LCA)和脱氧胆酸(DCA)和初级胆汁酸胆酸(CA),时间点ED1之间没有明显差异,HE1和何,ED2一直不同(p < 0.05,详细信息请参阅补充表6)。再加上补充图6从结肠镜检查,说明没有显著的影响,从饮食变化产生深远的影响。
图2
图2。有针对性的分析,微生物功能基因特定的利益及其代谢物
盒阴谋胡须和局外人总结的结果感兴趣的微生物基因的靶向功能qPCR分析(上半部分),和测量它们的代谢产品在粪便样本(下图)在20名非裔美国人(AA)和20名农村非洲人(NA)在研究连续时间点。组中值和变化在上、下四分位数。(测量表1:HE1 ED1 HE2),在(DI1 DI2)和(ED2)后2周的饮食变化。关于功能基因分析,bcoA编码酶butyryl-CoA:醋酸CoA-transferase负责丁酸合成的最后一步,mcrA负责甲烷生成的酶,baiCD负责二次胆汁酸的7-alpha-dehydroxylating酶生产。LCA代表石胆酸,胆酸,DCA脱氧胆酸。作为数据不是正态分布,克鲁斯卡尔-沃利斯测试是用来评估的意义组中位数差异在不同时间点显示在盒子上的情节。在上部面板中,基线ED1相比,“‘意味着没有显著变化,和' b '一个重大变化。在较低的面板的短链脂肪酸酯、丙酸和丁酸盐,和二次胆汁酸石胆酸(LCA)和脱氧胆酸(DCA)和初级胆汁酸胆酸(CA),时间点ED1之间没有明显差异,HE1和何,ED2一直不同(p < 0.05,详细信息请参阅补充表6)。再加上补充图6从结肠镜检查,说明没有显著的影响,从饮食变化产生深远的影响。
图3
图3。饮食的影响开关微生物群组成和共生网络
板一个概述了显著改变genus-like细菌组(罗斯福< 0.2;线性模型)后14天的饮食变化。平均分数总HITChip信号的相对丰度(代理)对每个样品的比较。黑色和灰色的方块显示平均丰度在家里饮食干预,分别。面板B说明了微生物群genus-like集团同现网络两种饮食方案下的非洲人和非裔美国人genus-like组。> 1组与相关差异之前和之后的饮食和至少| | r > 0.5所示。正相关性与绿线表示;用红线负相关性。相同颜色的节点显示网络模块和三个或多个共病组。灰色节点代表不到三个共病组的模块或那些不代表一个模块。样本大小20个非洲裔美国人,17个非洲农村(本地)。
图4
图4。饮食开关粪便和尿代谢物的影响及其相关性与粪便微生物群
一)1H NMR粪便和尿从非洲裔美国人获得的光谱(AA)和非洲本土(NA)家庭环境期间(他)和post膳食干预(DI)。代谢物区分上述两组也贴上标签线(高膳食干预后)或低于(更高的家庭环境)和颜色代表相关系数(r2)的代谢物组。b)双向集群之间的偏相关的热图phylotypes分配给genus-level类群,其代表的粪便微生物群(x轴)的非裔美国人(AA)和农村非洲人(NA)和相对代谢物浓度在尿液和粪便(y轴)。相关的假定值调整为多个测试使用Benjamini-Hochberg错误发现率。给定一个执行大量的测试,截止0.3被用于定义意义用“+”。这个级别是FDA指南分析生物标志物和相对较低的被选中,是因为它允许更少的假阴性样品的数量。粪便代谢物(上层舱)体现出更多的显著相关性与粪便微生物群与尿代谢物(低舱)。真细菌rectale,毛螺菌属pectinoschiza,Roseburia intestinalis和乳酸菌宝关联与丁酸、乙酸和甲酸。调整是为国家(二进制向量和AA和1 0 = = NA)和饮食/阶段(0 =他是和1 = DI-2)计算部分)的相关性。
图4
图4。饮食开关粪便和尿代谢物的影响及其相关性与粪便微生物群
一)1H NMR粪便和尿从非洲裔美国人获得的光谱(AA)和非洲本土(NA)家庭环境期间(他)和post膳食干预(DI)。代谢物区分上述两组也贴上标签线(高膳食干预后)或低于(更高的家庭环境)和颜色代表相关系数(r2)的代谢物组。b)双向集群之间的偏相关的热图phylotypes分配给genus-level类群,其代表的粪便微生物群(x轴)的非裔美国人(AA)和农村非洲人(NA)和相对代谢物浓度在尿液和粪便(y轴)。相关的假定值调整为多个测试使用Benjamini-Hochberg错误发现率。给定一个执行大量的测试,截止0.3被用于定义意义用“+”。这个级别是FDA指南分析生物标志物和相对较低的被选中,是因为它允许更少的假阴性样品的数量。粪便代谢物(上层舱)体现出更多的显著相关性与粪便微生物群与尿代谢物(低舱)。真细菌rectale,毛螺菌属pectinoschiza,Roseburia intestinalis和乳酸菌宝关联与丁酸、乙酸和甲酸。调整是为国家(二进制向量和AA和1 0 = = NA)和饮食/阶段(0 =他是和1 = DI-2)计算部分)的相关性。
图5
图5。饮食的影响开关粪便和尿代谢反应网络
得了代谢物的代谢反应网络发现差异表达不同的饮食比较,使用MetaboNetworks创建的软件使用信息从KEGG反应和酶在生物系统。网络显示代谢物之间的联系如果反应进入KEGG表示一对主要反应物和反应是由1)酶与人类基因,2)酶相关基因鉴定细菌组使用HITChip或3)这是一个自发过程的一部分。代谢产物的颜色表明代谢物是否更高浓度的尿液和粪便中发现个人消费一个非洲的饮食(橙色),高个人消费一个非洲裔美国人饮食(蓝色),非裔美国人的家庭环境(淡红色),更高的非洲家庭环境(绿色)或代谢物是否不是与任何比较显著相关,而是代谢网络的一部分(白色)。两个代谢产物(丙氨酸和甲酸)发现相反的关联在粪便和尿液(表2),因此,这些都是代表一个灰色背景颜色。一个表与全名为每个缩写代谢物名称中可以找到补充表11。背景阴影显示不同的相互联系的途径。在每个通路的传奇色彩的一部分,表示在图中显示。底部的传说,黑匣子在文本框,表明每个代谢物的协会。)全球网络的变化(“所有”)中观察到的粪水和尿液和不同群体的比较。b)的粪便代谢物网络发现差异表达在非洲裔美国人饮食前后开关(“AA”)。c)的粪便代谢物网络发现差异表达在非洲前后饮食开关(“NA”)。
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