doi: 10.1016 / j.cell.2017.01.022。
Epub 2017年2月16日。
挖掘人类肠道微生物群的免疫调节生物体
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- PMID:28215708
- PMCID:PMC7774263
- DOI:10.1016 / j.cell.2017.01.022
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挖掘人类肠道微生物群的免疫调节生物体
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文摘
人类肠道内存在各种微生物共存与宿主相互有利的关系。证据显示肠道微生物群的关键作用在塑造免疫系统。到目前为止,只有少数的这些微生物可以调节特异性免疫参数。在此,我们大致确定系统多样化的人类肠道微生物的免疫调节作用。我们monocolonized老鼠的53个人细菌种类和系统地分析了宿主免疫适应殖民。大多数微生物施加一些专业、互补和冗余的转录和免疫调节作用。令人惊讶的是,这些都是独立的微生物发展史。肠道微生物多样性保证鲁棒性的微生物群的能力产生一个一致的免疫调节的影响,作为一个高度重要的表观遗传系统。这项研究提供了一个基础的调查肠道microbiota-host互利共生,突出关键球员能够识别重要的疗法。
关键词:无菌的;肠道细菌;免疫调节;immunoprofiling;先天和适应性免疫;微生物组。
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数据
GF (A)四个星期老鼠与人类肠道细菌和分析monocolonized 2周后殖民,影响免疫系统和基因活动。(B)先天和适应性免疫反应的流式细胞术分析细胞提取SI, PPs,冒号,mln, SLOs。(C)人类肠道微生物群的进化分枝图。微生物是人类微生物组计划(HMP)数据库中标识SFB除外。蓝色钻石表示属包括;红星星标志着物种。物种的地方不止一个应变进行了分析以粗体显示。外环代表一个条形图的每个属的患病率。(D)平均每克粪便,CFU及其标准差。(E)酒吧图表的cfu mln(每个器官,顶部)和SLO(底部)。 See Table S1 and Fig. S1.
(一)平均每个人口每微生物免疫细胞的频率。细胞式频率测定(轴)和微生物鉴定(轴)见表S1A B, S2A, B,图S1。(B)的热图的平均褶皱变化(相对于GF)对结肠癌细胞和SI monocolonization后,和粪便IgA。灰色,没有数据。(C)比例的结肠免疫细胞类型(GF)相比,z分数≥2。(D)的例子殖民影响闸门配置而不是细胞群的频率。流式细胞术的情节显示是CD11b + CD11c +基于DCs。(E)细胞因子反应SI和结肠癌。看到图S2,表S2
(一)集群的热图的皮尔森相关系数(r) immunophenotypes moncolonization之后。(B)平均细胞频率相关性:SLO与结肠癌、MFs(上),亚群(中间)和基于(低)。(C)平均细胞频率相关性:SLO与结肠癌、单核细胞。(D)分层集群系统树图的细菌皮尔逊相关性的基础上他们的整体免疫对SI和结肠的影响。值归一化意味着所有微生物。也参见图S3。
(A)平均变异系数(CV)成绩单monocolonized冒号的老鼠和GF老鼠。(c)。褶皱的热图成绩单差异表达的变化在结肠(B)和(C) SI monocolonized和SPF小鼠相比,GF老鼠。细菌(列)集群的层次聚类;基因(行)是由k - means聚类集群。协会这些记录与特定的免疫和非免疫细胞在基因表达数据库验证ImmGen和GNF等。丰富通路被确定使用。参见图S4、表S3
流式细胞术(A)代表点块pDC低诱导物,丙酸菌属granulosum(Pgran.A042)和“高诱导物”b . vulgatus(Bvulg.ATCC8482)。细胞被封闭的CD45 + CD19-CD11b -。(B)频率引起的结肠髓的monocolonization pDC (C)皮尔逊相关性的SI和冒号(p= 0.0006)。(D)结肠髓皮尔逊相关性和亚群(p= 0.003)。(E-F)相关系数计算表达式的值之间的每个基因从整个组织转录组的比例(SI和结肠)和髓为每个monocolonizing微生物(SI和结肠癌)。(E)基因与干扰素签名用红色标记。(F)基因有相似的表达模式和关联的SI和结肠都高亮显示为绿色。(右)条形图的丰富的生物通路由Enrichr这些高度相关的基因分析。最重要的途径由分子功能(p < 0.05)。描述基因名称和实际Enrichr调整p。值显示。参见图S5,表S4。
(A)变异系数(CV)和意思表达在《火焰杯》中所有基因的老鼠SI(左面板)和结肠(右面板)。只显示基因表达高于背景值。抗菌肽(安培)根据列出的类别和颜色突出显示。(B)的简历的冒号表示基因在GF vs monocolonized老鼠,如图4所示,这里强调AMP基因。(C - D)的热图说明微分表达式的安培SI (C)和结肠(D)在各种monocolonized老鼠相比,女朋友。热图颜色代表日志2褶皱变化值相对于女朋友。只显示安培表示高于背景水平。(E)基因程序与AMP表达式在结肠。每结肠癌基因表达,与结肠AMP的相关基因(Reg3家人和α-defensins)绘制GF与monocolonized老鼠(左面板)。上相关基因(斯皮尔曼ρ> 0.6)突出显示黑色和解析使用Enrichr生物富集的通路。高级通路分子功能,与相应的调整p。价值观和基因名称、面板(右)所示。参见表S5。
(一)放大基因表达优惠f . varium(Fvari.AO16),基于保守的基因列表建立在图4 c。Fvari褶皱变化(FC)。AO16 / GF(轴)相比,最大的以其他微生物诱导FC / GF(轴)。上,如果下-结肠。(B)基因抑制的功能分析f . varium。STRING-db集群和功能类别的显著改变基因(FC在SI≤0.5;FC在结肠癌和GF≤0.67;罗斯福0.1)。蓝点——基因(A)由Fvari.AO16优先抑制;灰色点——所有其他Fvari抑制基因。AO16反应形成连接集群。功能类别由和KEGG:“视黄醇的新陈代谢”罗斯福2.25 e15汽油。“胆汁酸代谢”罗斯福2.6 e。0.0138“免疫反应”罗斯福。(C)诱导的基因的功能分析f . varium。STRING-db集群和功能类别的显著改变基因(SI FC≥2,结肠FC≥1.5与女朋友;罗斯福0.1)。红点——基因诱导Fvari.AO16 - (A)优先;Fvari灰色点——所有其他诱导基因。AO16反应形成连接集群。根据去KEGG功能类:“监管的渠道”罗斯福0.00313;“AA新陈代谢”罗斯福0.0241;“球蛋白”罗斯福3.78 e-8;“甘油三酯代谢”罗斯福0.0184; “Glycerolipid metabolism” FDR 1.32e-7. (D) Representative flow cytometry plots of CD4 and CD8 expression in GF and Fvari.AO16, gated on CD45+ CD19-TCRβ+ cells. (E) Frequencies of T4, T8, and DN T cells normalized to the mean frequency of all microbes in all monocolonizations. See also Tables S6A–B.
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