ABSTRACT

In our previous study, a gut microbiota-targeted dietary intervention with a high-fiber diet improved the immune status of both genetically obese (Prader-Willi Syndrome, PWS) and simple obese (SO) children. However, PWS children had higher inflammation levels than SO children throughout the trial, the gut microbiota of the two cohorts was similar. As some virulence factors (VFs) produced by the gut microbiota play a role in triggering host inflammation, this study compared the characteristics and changes of gut microbial VF genes of the two cohorts before and after the intervention using a fecal metagenomic dataset. We found that in both cohorts, the high-fiber diet reduced the abundance of VF, and particularly pathogen-specific, genes. The composition of VF genes was also modulated, especially for offensive and defensive VF genes. Furthermore, genes belonging to invasion, T3SS (type III secretion system), and adherence classes were suppressed. Co-occurrence network analysis detected VF gene clusters closely related to host inflammation in each cohort. Though these cohort-specific clusters varied in VF gene combinations and cascade reactions affecting inflammation, they mainly contained VFs belonging to iron uptake, T3SS, and invasion classes. The PWS group had a lower abundance of VF genes before the trial, which suggested that other factors could also be responsible for the increased inflammation in this cohort. This study provides insight into the modulation of VF gene structure in the gut microbiota by a high-fiber diet, with respect to reduced inflammation in obese children, and differences in VF genes between these two cohorts.

摘要

在我们之前的研究中，针对肠道微生物群的饮食干预和高纤维饮食改善了遗传性肥胖（Prader-Willi 综合征，PWS）和单纯肥胖（SO）儿童的免疫状态。然而，在整个试验过程中，PWS 儿童的炎症水平高于 SO 儿童，这两个队列的肠道菌群相似。由于肠道微生物群产生的一些毒力因子（VFs）在引发宿主炎症中发挥作用，本研究使用粪便宏基因组数据集比较了干预前后两组肠道微生物VF基因的特征和变化。我们发现，在这两个队列中，高纤维饮食降低了 VF 的丰度，尤其是病原体特异性基因的丰度。VF基因的组成也被调节，特别是对于进攻性和防御性VF基因。此外，属于侵袭、T3SS（III型分泌系统）和依从类别的基因被抑制。共现网络分析在每个队列中检测到与宿主炎症密切相关的 VF 基因簇。尽管这些队列特异性簇在 VF 基因组合和影响炎症的级联反应方面有所不同，但它们主要包含属于铁摄取、T3SS 和侵袭类的 VF。PWS 组在试验前的 VF 基因丰度较低，这表明其他因素也可能导致该队列中炎症增加。这项研究提供了对高纤维饮食对肠道微生物群中 VF 基因结构的调节的洞察，这与肥胖儿童的炎症减少以及这两个队列之间 VF 基因的差异有关。T3SS（III 型分泌系统）和依从性等级受到抑制。共现网络分析在每个队列中检测到与宿主炎症密切相关的 VF 基因簇。尽管这些队列特异性簇在 VF 基因组合和影响炎症的级联反应方面有所不同，但它们主要包含属于铁摄取、T3SS 和侵袭类的 VF。PWS 组在试验前的 VF 基因丰度较低，这表明其他因素也可能导致该队列中炎症增加。这项研究提供了对高纤维饮食对肠道微生物群中 VF 基因结构的调节的洞察，这与肥胖儿童的炎症减少以及这两个队列之间 VF 基因的差异有关。T3SS（III 型分泌系统）和依从性等级受到抑制。共现网络分析在每个队列中检测到与宿主炎症密切相关的 VF 基因簇。尽管这些队列特异性簇在 VF 基因组合和影响炎症的级联反应方面有所不同，但它们主要包含属于铁摄取、T3SS 和侵袭类的 VF。PWS 组在试验前的 VF 基因丰度较低，这表明其他因素也可能导致该队列中炎症增加。这项研究提供了对高纤维饮食对肠道微生物群中 VF 基因结构的调节的洞察，这与肥胖儿童的炎症减少以及这两个队列之间 VF 基因的差异有关。共现网络分析在每个队列中检测到与宿主炎症密切相关的 VF 基因簇。尽管这些队列特异性簇在 VF 基因组合和影响炎症的级联反应方面有所不同，但它们主要包含属于铁摄取、T3SS 和侵袭类的 VF。PWS 组在试验前的 VF 基因丰度较低，这表明其他因素也可能导致该队列中炎症增加。这项研究提供了对高纤维饮食对肠道微生物群中 VF 基因结构的调节的洞察，这与肥胖儿童的炎症减少以及这两个队列之间 VF 基因的差异有关。共现网络分析在每个队列中检测到与宿主炎症密切相关的 VF 基因簇。尽管这些队列特异性簇在 VF 基因组合和影响炎症的级联反应方面有所不同，但它们主要包含属于铁摄取、T3SS 和侵袭类的 VF。PWS 组在试验前的 VF 基因丰度较低，这表明其他因素也可能导致该队列中炎症增加。这项研究提供了对高纤维饮食对肠道微生物群中 VF 基因结构的调节的洞察，这与肥胖儿童的炎症减少以及这两个队列之间 VF 基因的差异有关。尽管这些队列特异性簇在 VF 基因组合和影响炎症的级联反应方面有所不同，但它们主要包含属于铁摄取、T3SS 和侵袭类的 VF。PWS 组在试验前的 VF 基因丰度较低，这表明其他因素也可能导致该队列中炎症增加。这项研究提供了对高纤维饮食对肠道微生物群中 VF 基因结构的调节的洞察，这与肥胖儿童的炎症减少以及这两个队列之间 VF 基因的差异有关。尽管这些队列特异性簇在 VF 基因组合和影响炎症的级联反应方面有所不同，但它们主要包含属于铁摄取、T3SS 和侵袭类的 VF。PWS 组在试验前的 VF 基因丰度较低，这表明其他因素也可能导致该队列中炎症增加。这项研究提供了对高纤维饮食对肠道微生物群中 VF 基因结构的调节的洞察，这与肥胖儿童的炎症减少以及这两个队列之间 VF 基因的差异有关。这表明其他因素也可能导致该队列中炎症增加。这项研究提供了对高纤维饮食对肠道微生物群中 VF 基因结构的调节的洞察，这与肥胖儿童的炎症减少以及这两个队列之间 VF 基因的差异有关。这表明其他因素也可能导致该队列中炎症增加。这项研究提供了对高纤维饮食对肠道微生物群中 VF 基因结构的调节的洞察，这与肥胖儿童的炎症减少以及这两个队列之间 VF 基因的差异有关。