МЕТАГЕНОМНЫЙ АНАЛИЗ КИШЕЧНЫХ БАКТЕРИАЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ У КАЗАХСТАНЦЕВ
Введение. Метагеном человека в 100 раз превышает собственный геном и определяет многие физиологические процессы в нашем организме. Метагеном имеет специфические характеристики для каждой популяции, что определяет маркеры заболеваний, течение и пути профилактики и лечения патологий.
Материалы и методы. Исследования проведены согласно процедурам стандартам IHMC (International Human Microbiome Consortium). Настоящее исследование является первым в мире по изучению микробиома популяции Центральной Азии. Сопоставление казахских образцов кишечного микробиома с образцами других популяций, продемонстрировали основные отличия и сходства и установили что микробиом зависит от питания, климато-географических особенностей, образа жизни, социальных факторов, возраста. Мы сравнили микробиоту дистальной части кишечника 149 казахстанцев в возрасте от 25 до 65 лет.
Результаты. Наши исследования показали, что микробиомы различаются в зависимости от климатических и географических особенностей, образа жизни, социальных факторов, возраста. Анализ на уровне mOTU позволил определить микробиомное ядро, которое ввключает следующие роды Faecalibacterium, Bacteroides, Dorea, Collinsella, Oscillibacter, Ruminococcus, Subdoligranulum, Coprococcus, Escherichia, Eberichia, Eberichia Roseburia, Parabacteroides и Prevotella. Микробиомное ядро не изменяется в течение жизни, и формирует энтеротип человека, который определяет риски развития заболеваний, метаболизм лекарственных веществ и особенности питания для поддержания здоровья. Казахстанские образцы в основном относятся к энтеротипу 3. Кроме того, на уровне mOTU мы обнаружили значимые (Spearman FDR <0,05) ассоциации со многими категориями питательных веществ, которые были изучены с помощью опросника FFQ. В связи с изучением функциональности бактериальных генов с использованием базы данных KEGG были определены 44 пути KEGG со значительными различиями, в зависимости от клинических и лабораторных характеристик, а также от анамнеза.
Заключение. Определены основные характеристики кишечного метагенома казахстанцев.
Алмагуль Р. Кушугулова1,2*, Самат С. Кожахметов,2, Раушан Ж. Карабаева3, Роза А. Бакенова3, Назар К. Сейдалин3, Аяулым Ф. Нургожина1,2, Шынгыс Д. Сергазы1,2, Мадияр А. Нургазиев1,2, Лаура Е. Чуленбаева1,2, Жанагуль Р. Хасенбекова2, Жанна О. Оспанова2, Алтынай К. Туякова1,2, Ермек О. Айтенов1,2, Александр Е. Гуляев1,2, Бакытгуль А. Ермекбаева4, Тогжан О. Алгазина5, Гульнар Р. Батпенова5, Гульназ А. Нуранова5, Абай К. Байгенжин6, Темирлан С. Карибеков6, Майя С. Жумабаева6, Гульмира Г. Досатаева6, Галия М. Шаймарданова6, Лариса В. Козина6, Талгат С. Нургожин7, Валерий В. Бенберин3, Жаксыбай Ш. Жумадилов1,4
Institutes:
1 National Laboratory Astana, Назарбаев Университет,
г. Нур-Султан, Республика Казахстан;
2 Казахстанское общество исследвоателей микробиома человека,
г. Нур-Султан, Республика Казахстан;
3 Больница Медицинского Центра Управления Делами Президента Республики Казахстан,
г. Нур-Султан, Республика Казахстан;
4 University Medical Center, Назарбаев Университет,
г. Нур-Султан, Республика Казахстан;
5 Медицинский Университет Нур-Султан (Астана),
г. Нур-Султан, Республика Казахстан;
6 Национальный научный медицинский центр,
г. Нур-Султан, Республика Казахстан;
7 Казахский Национальный медицинский университет имени С.Д. Асфендиярова,
г. Алматы, Республика Казахстан.
1. Alcock J., Maley C.C., Aktipis C.A. Is eating behavior manipulated by the gastrointestinal microbiota? Evolutionary pressures and potential mechanisms // BioEssays : news and reviews in molecular, cellular and developmental biology. 2014. № 10 (36). C. 940–949.
2. Algazina T. [и др.]. Features of microbiota in psoriatic disease: from skin and gut perspectives (review) // Georgian medical news. 2019. № 287.
3. Amedei A., Morbidelli L. Circulating metabolites originating from gut microbiota control endothelial cell function // Molecules. 2019. Т. 24. № 21.
4. Bar-On Y.M., Milo R. The global mass and average rate of rubisco // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2019. № 10 (116). C. 4738.
5. Chatelier E. Le [и др.]. Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers // Nature. 2013. № 7464 (500). C. 541–546.
6. Consortium H.M.J.R.S. [и др.]. A catalog of reference genomes from the human microbiome // Science (New York, N.Y.). 2010. № 5981 (328). C. 994–999.
7. Consortium H.M.P. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome // Nature. 2012. № 7402 (486). C. 207–214.
8. Costea P.I. [и др.]. Enterotypes in the landscape of gut microbial community composition // Nature microbiology. 2018. № 1 (3). C. 8–16.
9. Eckburg P.B. [и др.]. Diversity of the human intestinal microbial flora // Science (New York, N.Y.). 2005. № 5728 (308). C. 1635–1638.
10. Eren A.M. [и др.]. A single genus in the gut microbiome reflects host preference and specificity // The ISME journal. 2015. № 1 (9). C. 90–100.
11. Frati F. [и др.]. The Role of the Microbiome in Asthma: The Gut−Lung Axis // International journal of molecular sciences. 2018. № 1 (20). C. 123.
12. Group N.I.H.H.M.P.W. [и др.]. The NIH Human Microbiome Project // Genome research. 2009. № 12 (19). C. 2317–2323.
13. Karlsson F.H. [и др.]. Gut metagenome in European women with normal, impaired and diabetic glucose control // Nature. 2013. № 7452 (498). C. 99–103.
14. Kushugulova A. [и др.]. Metagenomic analysis of gut microbial communities from a Central Asian population // BMJ Open. 2018. № 7 (8). C. 1–12.
15. Lee Y.S. [и др.]. Microbiota-Derived Lactate Accelerates Intestinal Stem-Cell-Mediated Epithelial Development // Cell Host and Microbe. 2018. № 6 (24). C. 833-846.e6.
16. Mulligan A.A. [и др.]. A new tool for converting food frequency questionnaire data into nutrient and food group values: FETA research methods and availability // BMJ Open. 2014. № 3 (4).
17. Qin J. [и др.]. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes // Nature. 2012. № 7418 (490). C. 55–60.
18. Sender R., Fuchs S., Milo R. Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body // PLoS biology. 2016. № 8 (14). C. e1002533–e1002533.
19. Sh. Askarova [и др.]. Intestinal Microbiome and Alzheimer’s Disease // Experimental Biology. 2019. № 4 (77). C. 74–85.
20. Wirbel J. [и др.]. Meta-analysis of fecal metagenomes reveals global microbial signatures that are specific for colorectal cancer // Nature medicine. 2019. № 4 (25). C. 679–689.
21. Zeller G. [и др.]. Potential of fecal microbiota for early-stage detection of colorectal cancer // Molecular systems biology. 2014. № 11 (10). C. 766.
22. Zhang J. [и др.]. Mongolians core gut microbiota and its correlation with seasonal dietary changes // Scientific reports. 2014. (4). C. 5001.
23. astana/weather/climate/ [Электронный ресурс]. URL: www.meteo-tv.ru/kazahstan/astana/astana/weather/climate/.
Number of Views: 293
Category of articles:
Original articles
Bibliography link
Kushugulova A.R., Kozhakhmetov S.S., Karabaeva R.Zh., Bakenova R.A., Seidalin N.K., Nurgozhina A.F., Sergazy Sh.D., Nurgaziyev M.A., Chulenbayeva L.E., Khassenbekova Zh.R., Ospanova Zh.O., Tuyakova A.K., Aitenov Ye.O., Gulyaev A.E., Yermekbayeva B.A., Algazina T.O., Batpenova G.R., Nuranova G.A., Baigenzhin A.K., Karibekov T.S., Zhumabayeva M.S., Dossatayeva G.G., Shaimardanova G.M., Kozina L.V., Nurgozhin T.S., Benberin V.V., Zhumadilov Zh.Sh. Metagenomic Analysis of Gut Microbial Communities in Kazakhstan Individuals // Nauka i Zdravookhranenie [Science & Healthcare]. 2020, (Vol.22) 1, pp. 48-57. doi:10.34689/SH.2020.22.1.005Related publications:
ANALYSIS OF CLINICAL AND DEMOGRAPHIC INDICATORS OF PATIENTS WITH PARKINSON'S DISEASE IN THE SOUTHERN REGION OF KAZAKHSTAN
A COMPARATIVE STUDY OF DRUG POLICY REGARDING ORPHAN DISEASES IN THE USA, THE EUROPEAN UNION, AND THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN
MUTATIONS IN CARDIAC ION CHANNEL GENES IN KAZAKHSTANI PATIENTS WITH LONG QT SYNDROME
GENETIC FEATURES OF CONGENITAL DYSFUNCTION OF THE ADRENAL CORTEX CAUSED BY 21-HYDROXYLASE DEFICIENCY IN PERSONS OF KAZAKH NATIONALITY
NON-MOTOR SYMPTOMS IN PARKINSON'S DISEASE USING THE EXAMPLE OF AKTOBE PATIENTS