Caracterizarea disbiozei microbiene și a modificărilor metabolomice la câinii cu diaree acută

Laborator gastrointestinal de afiliere, Departamentul de științe clinice ale animalelor mici, Colegiul de Medicină Veterinară și Științe biomedicale, Universitatea Texas A&M, College Station, Texas, Statele Unite ale Americii

Afiliere de urgență și îngrijire critică, Departamentul de științe clinice la animale mici, Colegiul de Medicină Veterinară și Științe biomedicale, Universitatea Texas A&M, College Station, Texas, Statele Unite ale Americii

Departamentul de afiliere pentru știința plantelor, Universitatea Penn State, University Park, Pennsylvania, Statele Unite ale Americii

Afiliere Artie McFerrin Departamentul de Inginerie Chimică, Texas A&M University, College Station, Texas, Statele Unite ale Americii

Afilieri Artie McFerrin Departamentul de Inginerie Chimică, Texas A&M University, College Station, Texas, Statele Unite ale Americii, Departamentul de Patogenie și Imunologie Microbiană, Texas A&M Health Science Center, College Station, Texas, Statele Unite ale Americii

Departamentul de Științe Alimentare, Penn State University, University Park, Pennsylvania, Statele Unite ale Americii, Institutul Penn State Hershey Cancer, Hershey, Pennsylvania, Statele Unite ale Americii

Blake C. Guard,
James W. Barr,
Lavanya Reddivari,
Cory Klemashevich,
Arul Jayaraman,
Jörg M. Steiner,
Jairam Vanamala,
Jan S. Suchodolski

Cifre

Abstract

Citare: Guard BC, Barr JW, Reddivari L, Klemashevich C, Jayaraman A, Steiner JM, și colab. (2015) Caracterizarea disbiozei microbiene și a modificărilor metabolomice la câinii cu diaree acută. PLoS ONE 10 (5): e0127259. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0127259

Editor academic: Daniel Monleon, Sanitary Investment Institute INCLIVA, SPANIA

Primit: 17 septembrie 2014; Admis: 14 aprilie 2015; Publicat: 22 mai 2015

Disponibilitatea datelor: Secvențele au fost depuse în Arhiva de citire a secvenței sub următorul număr de acces: SRP040310.

Finanțarea: „Autorii nu au primit finanțări specifice pentru această lucrare.”

Interese concurente: Coautorul Jan Suchodolski este membru al consiliului de redacție PLOS ONE și acest lucru nu modifică aderarea noastră la politicile și criteriile editoriale PLOS ONE.

Introducere

Materiale și metode

Înscrierea animalelor și colectarea probelor

Fecalele trecute în mod natural, probele de ser (colectate prin puncție venoasă) și probele de urină (colectate prin cistocenteză) au fost obținute de la câini sănătoși, precum și câini cu diaree acută (AD). Câinii cu AD au fost clasificați în continuare ca având diaree nehemoragică (NHD) sau diaree hemoragică (AHD) (Tabelul 1). Fecalele au fost refrigerate imediat după colectare, transferate în câteva ore într-un congelator la -80 ° C și depozitate congelate până la procesare pentru extracția ADN-ului. Probele de ser și urină au fost alicotate și depozitate congelate la -80 ° C până la procesare. Proprietarii au dat acordul scris pentru ca câinii lor să fie folosiți în acest studiu. Colectarea fecalelor, serului și urinei a fost aprobată de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor din Texas A&M University (IACUC): număr de protocol; 2012–101. Niciunul dintre câinii sănătoși sau câinii cu diaree acută nu a fost utilizat într-un studiu anterior [14].

Grupul de control a fost format din 13 câini de companie sănătoși (Tabelul 1, Tabelul S1). Toți câinii erau proprietate privată, trăiau în diverse medii casnice și erau hrăniți cu o varietate de diete comerciale. Niciunul dintre câini nu a avut antecedente de semne gastro-intestinale sau administrare de antibiotice cu cel puțin o lună înainte de recoltarea probelor fecale. Toți câinii sănătoși trăiau în Texas, SUA.

Grupul bolnav a fost format din 13 câini în total cu diaree acută (6 câini cu NHD și 7 câini cu AHD) care s-au prezentat la Spitalul de Predare Medicală Veterinară din Texas A&M University cu diaree acută, non-hemoragică sau hemoragică (definită ca durata diareei ) Pentru genele funcționale și ortologii lor KEGG specifici, pragul de scor LDA a fost stabilit la> 2,5 LEfSe este disponibil gratuit online în cadrul fluxului de lucru Galaxy [26, 27].

Acizi grași cu lanț scurt

Concentrațiile fecale de SCFA au fost testate pentru normalitate și comparate între fiecare grup utilizând un test Mann-Whitney U. SCFA-urile care s-au dovedit a fi semnificativ diferite între grupuri au fost apoi corelate cu grupuri bacteriene diferențiat abundente (de exemplu, corelația rangului Spearman; JMP 10, SAS software Inc.).

Metabolomica serică și urinară nedestinată

Fișierele brute Waters au fost convertite în format netCDF, iar detecția vârfului XCMS [28], alinierea timpului de păstrare și gruparea caracteristicilor au fost efectuate atât pe canalele de energie de coliziune mică, cât și de mare (MS și MSe). Seturile de date au fost separate în urma alinierii, normalizate la semnalul ionic extras total, mediat prin injecție replicată, iar fluxul de lucru idMS/MS descris a fost aplicat anterior tuturor caracteristicilor semnificative pentru generarea spectrelor MS/MS (idMS/MS) indiscriminante pentru căutarea bibliotecii și identificarea compusului [29]. Pentru identificarea spectrelor, spectrele idMS/MS recreate au fost căutate în baza de date NIST ‘12 MS/MS, Metlin și Massbank. Spectrelor idMS/MS care corespundeau spectrelor MS/MS din baza de date li s-a atribuit o încredere de identificare de nivel 2 [30]. Pentru urină, concentrațiile de compus din fiecare probă de urină au fost normalizate la concentrația de creatinină în urină și exprimate ca rapoarte. Serul a fost normalizat după volum. După prelucrarea prealabilă a datelor, analiza componentelor principale și analiza univariată au fost realizate folosind instrumentul de procesare a datelor metabolomice bazate pe web MetaboAnalyst 2.0 [31, 32].