Elintarvikelaatuinen kationinen antimikrobinen ε-polylysiini muuttaa ohimenevästi suoliston mikrobiyhteisöä ja ennustettua metagenomin toimintaa CD-1-hiirillä…1 hiirillä

Kationinen antimikrobinen biopolymeeri vaikuttaa hiirten suolistoyhteisön monimuotoisuuteen

40 naaraspuolista ja 40 urospuolista 6 viikon ikäistä CD-1-hiirtä jaettiin satunnaisesti neljään ryhmään ja erotettiin sukupuolen mukaan (i.eli 10 naaras- ja 10 uroshiirtä ryhmää kohti), ja niille syötettiin 20-prosenttista runsasrasvaista ruokavaliota, jota täydennettiin (i) pelkällä maltodekstriinillä (MD), joka toimi kontrollina, (ii) maltodekstriinillä + ε-polylysiinillä (PL), (iii) maltodekstriinillä + pektiinillä (P) ja (iv) maltodekstriinillä + ε-polylysiinillä + pektiini (PL-P). Aiemmat tutkimukset osoittivat, että yhdessä pidetyillä hiirillä on samanlaiset suolistomikrobiyhteisöt.38, 39 Näin ollen yhdistetyt ulostepelletit jokaisesta häkistä kerättiin 24 tunnin aineenvaihduntahäkissä ja analysoitiin kolmessa vaiheessa: viikolla 1 (lähtötilanne), viikolla 5 (välivaihe) ja viikolla 9 (loppuvaihe) (kuva 1). Ruumiinpaino ja ruoankulutus eivät vaihdelleet hoitoryhmästä riippumatta ja koko koejakson aikana.

Fylogeneettisen monimuotoisuuden luonnehtimiseksi 16S rRNA-geenin V3/V4-fragmentti sekvensoitiin niin, että saatiin suodatuksen jälkeen 15 739 734 laadukasta lukulukua.40 Näin saatiin keskimääräiseksi näytesyvyydeksi 327 911 sekvensointilukua bakteeriyhteisöä kohti. Tietyn yhteisön α-diversiteetin arvioimiseksi havaittujen operatiivisten taksonomisten yksiköiden (OTU) määrä laskettiin käyttämällä painotettua UniFrac-menetelmää.41 Havaittujen OTU:iden harvinaisuuskäyrät (kuva S1) lähestyivät ruokavaliosta, näytteenottopisteestä ja sukupuolesta riippumatonta asymptoottia, mikä osoittaa, että sekvensointisyvyys kattoi riittävästi ulostenäytteistä poimituissa yhteisöissä esiintyvää OTU-diversiteettiä.

Sukupuolitasolla Actinobacteria-, Bacteroidetes-, Deferribacteres-, Firmicutes-, Proteobacteria- ja Verrucomicrobia-luokkien yhteenlasketut lukumäärät kattoivat 99 prosenttia kaikissa analysoiduissa näytteissä havaituista OTU:ista. Kuten aiemmin on raportoitu42, 43 , hiirten suolistomikrobiomi koostuu suhteellisen suurista osuuksista, jotka ovat peräisin Bacteroidetes- ja Firmicutes-heimoista (kuva 2). Tämä on yhdenmukaista muiden nisäkkäiden suolistoyhteisöjen kanssa, mukaan lukien ihmiset ja kädelliset.44, 45 Bacteriodetesin (p < 0,05) ja Firmicutesin (p < 0,05) suhteelliset runsaudet kuitenkin muuttuivat vasteena tietylle ravinnon biopolymeerille (monisuuntainen ANOVA) (Kuva 2). Mielenkiintoista oli, että ε-polylysiini-pectiinikompleksilla ruokituilla hiirillä Bacteriodetes-yksilöiden määrä lisääntyi 8,82 % (p < 0,05, monisuuntainen ANOVA Tukey HSD post-hoc) ja vastaavasti Firmicutes-luokkaan kuuluvien OTU:iden määrä väheni 11,13 % (p < 0,05, monisuuntainen ANOVA Tukey HSD post-hoc). Tämä on suhteessa maltodekstriinillä ruokitusta kontrolliryhmästä määritettyyn yhteisörakenteeseen (taulukko S1). Lisäksi ε-polylysiiniä (eli ilman pektiinikompleksia) saaneilla hiirillä oli tutkimuksen välivaiheessa (eli 5 viikkoa) suhteellisen vähän Firmicutes-organismeja sisältävä yhteisö. Huomionarvoista on, että Firmicute OTU:t palautuivat alkuperäiseen pitoisuuteensa 9 viikon näytteenottopisteessä (lähtötaso: 55,24 %, välivaihe: 34,71 %, lopullinen: 59,01 %, lähtötaso vs. välivaihe: p < 0,05, välivaihe vs. lopputilanne: p < 0,05, monisuuntainen ANOVA Tukey HSD post-hoc) (Kuva 2 ja Taulukko S3). Samaa sopeutumisreaktiota osoittaen Bacteriodetes OTU:iden suhteellinen osuus kasvoi ohimenevästi 5 viikon ruokinnan aikana ja lähentyi alkuperäisiin pitoisuuksiin lopullisessa aikapisteessä (lähtötaso: 35,40 %, välivaihe: 51,18 %, lopullinen: 28,82 %, lähtötaso vs. välivaihe: p < 0,05, välivaihe vs. lopullinen: p < 0,05, monisuuntainen ANOVA Tukey HSD post-hoc) (Kuva 2 ja Taulukko S3). Samanlainen ohimenevä Verrucomicrobia-arvojen nousu tapahtui hiirillä, jotka saivat pelkkää pektiiniä, laskeakseen alkuperäiselle tasolleen lopullisessa näytteenottopisteessä (lähtötaso: 0,59 %, välivaihe: 5,46 %, lopullinen: 1,01 %, lähtötaso vs. välivaihe: p < 0,05, välivaihe vs. lopullinen: p < 0,05 monisuuntainen ANOVA Tukey HSD post-hoc) (Kuva 2 ja Taulukko S4). Kaiken kaikkiaan nämä tulokset osoittavat, että tietyt elintarvikelaatuiset biopolymeerit ohjaavat ohimenevästi fyllien edustusta hiiren suolistossa. Tämä havaittiin, kun sekä ε-polylysiiniä että pektiiniä sisällytettiin erikseen. Ilmiötä ei kuitenkaan havaittu, kun ε-polylysiini kompleksoitui anionisen pektiinin kanssa. Huomionarvoista on, että merkittäviä populaatiovirtoja Actinobacteria-, Deferribacteres- ja Proteobacteria-sukujen sisällä ei havaittu ruokavaliosta riippumatta (taulukko S5).

Sukupolvitason yhteisöllisen hajoamisen lisäksi useat bakteerisuvut muuttuivat vasteena ravintobiopolymeereille. Näihin kuuluvat Bacteroides-suvun jäsenet, jotka olivat hiiren suolistossa yleisimmin esiintyviä taksoneita (14,32 ± 9,58 % kaikissa näytteissä). Kaiken kaikkiaan (molemmissa sukupuolissa ja näytteenottopisteissä) Bacteroidesin edustus vaihteli biopolymeerien ravintoryhmän mukaan. Bacteroidetes-suvun vastetta peilaten ε-polylyysiini (p < 0,05, monisuuntainen ANOVA Tukey HSD post-hoc) ja ε-polylyysiini-pectin-kompleksikäsittely (p < 0,05, monisuuntainen ANOVA Tukey HSD post-hoc) lisäsivät Bacteroides spp. populaatioita 7,95 % ja 7,46 % maltodekstriini-kontrolliryhmään verrattuna (Kuva 3 ja Taulukko S6). Muita bakteeripopulaatioita, joita ruokintajärjestelmät muokkasivat, olivat Adlercreutzia, Lactobacillus, Turicibacter ja Ruminococcus (monisuuntainen ANOVA, p < 0,05). Erityisesti Adlercreutzian runsaus väheni biopolymeeristä riippumatta suhteessa maltodekstriinillä ruokittuun ryhmään. Niiden suhteelliset populaatiot vähenivät vastaavasti 0,18 %, 0,22 % ja 0,24 % ε-polylysiiniä, pektiiniä ja ε-polylysiini-pectiinikompleksia saaneissa hiirissä. Lisäksi Ruminococcus-suku väheni merkittävästi 1,39 % vasteena ε-polylysiinille ja väheni 1,44 % pektiiniryhmässä. Lisäksi ε-polylyysiini-pektiini-kompleksin sisältävä ruokavalio vähensi merkittävästi Lactobacillus-pitoisuutta 4,95 %, mikä kuvastaa Firmicutes-suvun yleistä vähenemistä tässä ryhmässä. Tämä on ristiriidassa pektiiniruokavalion kanssa, joka rikastutti Turicibacterin määrää suhteessa kolmeen muuhun ruokavalioon. Täydellinen luettelo suvuista, jotka erosivat vasteena biopolymeeriolosuhteisiin, on taulukossa S6.

Maltodekstriiniä käytetään yleisesti sakeuttamisaineena tai täyteaineena erilaisissa ravintosovelluksissa. Tätä polysakkaridia käytettiin kaikkien käsittelyruokavalioiden koostumuksessa, ja se toimi siten kontrollina sen määrittämiseksi, rikastuttaisiko pelkkä maltodekstriini bakteereja, jotka kykenevät hydrolysoimaan d-glukoosijäämien välisiä α-1-4-glykosidisidoksia. Näin ollen Coprococcus-bakteerien suhteellinen runsaus hiiren suolistossa rikastui, kun hiiren ravintoon sisältyvää maltodekstriiniä käytettiin. Vasteen kehityskulku sisälsi merkittävän kasvun lähtötilanteen ja välivaiheen näytteenottopisteiden välillä sekä lähtötilanteen ja viimeisen aikapisteen välillä (lähtötilanne: 0,56 %, välivaihe: 0,98 %, lopullinen: 0,91 %, lähtötilanne vs. välivaihe: p < 0,05, lähtötilanne vs. lopputilanne: p < 0,05) (Kuva 3 ja Taulukko S7).

Bacteroidesin suhteellinen runsaus lisääntyi ohimenevästi ε-polylyysiiniä saaneessa hoitoryhmässä, mikä oli johdonmukaista heilahtelun kanssa heimotasolla (lähtötilanne: 8,85 %, välivaihe: 34,40 %, lopullinen: 8,74 %, lähtötaso vs. välivaihe: p < 0,05, välivaihe vs. lopullinen: p < 0,05). Samanlainen vaste havaittiin Oscillospirasta (lähtötaso: 4,96 %, välivaihe: 2,51 %, lopullinen: 6,13 %, lähtötaso vs. välivaihe: p < 0,05, välivaihe vs. lopullinen: p < 0,05). Tämän vastakohtana on Ruminococcusiin määritettyjen OTU:iden ohimenevä väheneminen (lähtötaso: 2,17 %, välivaihe: 0,97 %, lopullinen: 2,10 %, lähtötaso vs. välivaihe: p < 0,05, välivaihe vs. lopullinen: p < 0,05) ja Adlercreutzia (lähtötaso: 0,49 %, välivaihe: 0,24 %, lopullinen: 0,34 %, lähtötaso vs. välivaihe: p < 0,05) (kuva 3 ja taulukko S8). Lisäksi Coprococcus spp. rikastui jatkuvasti ruokinnan aikana, ja sen määrä lisääntyi merkittävästi lähtötilanteen ja lopullisen ajanjakson välillä (lähtötilanne: 0,47 %, välivaihe: 0,71 %, lopullinen: 0,91 %, lähtötilanne vs. lopputilanne: p < 0,05) (Kuva 3 ja Taulukko S8). Tämä on yhdenmukainen saman suuntauksen kanssa, joka havaittiin maltodekstriini-kontrolliryhmässä. Coprococcus-populaatiot pysyvät kuitenkin suhteellisen staattisina hiirille syötetyissä pektiini- ja ε-polylyysiini-pektiini-komplekseissa.

Pektiini rikastutti ohimenevästi Akkermansia-suvun (lähtötaso: 0,59 %, välivaihe: 5,46 %, lopullinen: 1,01 %, lähtötilanne vs. välivaihe: p < 0,05, välivaihe vs. lopputilanne: p < 0,05), mikä osaltaan vaikutti havaittuun Verrucomicrobian välivaiheen lisääntymiseen. Sitä vastoin Adlercreutzia-populaatiot vähenivät välivaiheen näytteenottopisteessä ja pysyivät alhaisina lopullisessa havainnossa (Adlercreutzia lähtötaso: 0,48 %, välivaihe: 0,23 %, lopullinen: 0,26 %, lähtötaso vs. välivaihe: p < 0,05). Kandidaattisuvun rc4-4 OTU:iden edustus väheni samassa suhteessa, mutta palautui epätäydellisesti alkutilanteeseen (rc4-4 lähtötaso: 1,94 %, välivaihe: 1,04 %, lopullinen: 1,62 %, lähtötaso vs. välivaihe: p < 0,05) (Kuva 3 ja Taulukko S9). Mielenkiintoista on, että Ruminococcus spp. jatkoi vähenevää kehitystä koko ruokintatutkimuksen ajan, ja siinä oli merkittäviä eroja lähtötilanteen ja lopullisten aikapisteiden välillä (lähtötilanne: 2,32 %, välivaihe: 1,63 %, lopullinen: 1,14 %: lähtötilanne vs. lopputilanne: p < 0,05) (Kuva 3 ja Taulukko S9).

Vaikka useimmat suvut eivät muuttuneet vasteena ε-polylyysiini-pectiinikomplekseille, Ocscillospira kasvoi ohimenevästi ennen kuin se laski alle alkuperäisten tasojen (lähtötilanne: 3,56 %, välivaihe: 4,70 %, lopullinen: 2,44 %, välivaihe vs. lopullinen: p < 0,05). Sen sijaan Parabacteroides-populaatioita estivät yleensä kaikki ruokavaliokäsittelyt (lähtötaso: 3,44 %, välivaihe: 0,79 %, lopullinen: 0,55 %, lähtötaso vs. välivaihe: p < 0,05, lähtötaso vs. lopullinen: p < 0,05). Tämä on samanlainen kuin rc4-4 (lähtötaso: 2,82 %, välivaihe: 0,77 %, lopullinen: 0,48 %, lähtötaso vs. välivaihe: p < 0,05, lähtötaso vs. lopullinen: p < 0,05). Kokonaisuudessaan suolistomikrobiston suvut reagoivat elintarvikelisäaineisiin suvun tasolla, erityisesti ε-polylyysiiniin (Kuva 3 ja Taulukko S10).

Sen lisäksi, että ravinnon biopolymeerit vaikuttivat tiettyihin taksoneihin, yhteisön rakenteellisessa koostumuksessa oli havaittavia ja ei-sattumanvaraisia muutoksia kokonaisuudessa. ANOSIM-menetelmää46 , jossa oli 999 permutaatiota, käytettiin testaamaan näyteryhmien välisiä merkittäviä eroja painotetun UniFracin perusteella.41 Odotetusti maltodekstriini ei muuttanut merkitsevästi hiirten suolistomikrobiyhteisöä, jota syötettiin tällä kontrollilla naaras- tai uroshiirillä (kuva 4a, ANOSIM-menetelmä 999 permutaatiolla, p > 0,05). Vastaavasti pektiini (Kuva 4c, ANOSIM 999 permutaatiolla, p > 0.05) ja ε-polylyysiini-pectin-kompleksit (Kuva 4d, ANOSIM 999 permutaatiolla, p > 0.05) eivät edistäneet merkittäviä siirtymiä yhteisössä. Tämä on merkittävässä ristiriidassa niiden suolistomikrobiomien kanssa, joita pelkkä ε-polylyysiini muutti ohimenevästi. Kuten havaittiin tietyillä taksonomisilla ryhmillä kanta- ja sukutasoilla, yhteisön rakenne häiriintyi 5 viikon kohdalla, jotta se myöhemmin korjaantuisi lopullisella näytteenottoajankohdalla. Tämä viittaa siihen, että populaation koostumus korjaantui alkutilanteeseensa sopeutumalla jatkuvasti syötettyyn biopolymeeriin (kuva 4b, ANOSIM 999 permutaatiolla, p < 0,05). Tätä ei havaittu ε-polylysiini-pectiinikompleksilla käsitellyillä hiirillä, mikä viittaa suojaavaan vuorovaikutukseen mikrobiyhteisön kanssa.

ε-polylyysiini siirtää ohimenevästi ennustettua metagenomin toimintaa

Suoliston mikrobiomille ominaiset metagenomipotentiaalit johdettiin 16S rRNA:n fylogeneettisiin tietoihin perustuvalla PICRUSt-menetelmällä (Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States, yhteisöjen fylogeneettinen tutkinta 16S rRNA:n fylogeneettisiin tietoihin perustuvalla tutkimuksella. Yhteensä 6 854 103 780 havaintoa ennustettiin 6909 Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) -ortologiaryhmässä (KO) 48:ssa suolistoyhteisössä, jotka profiloitiin PICRUSt:n avulla. Tuloksena saadut tiedot luokiteltiin 254 toiminnalliseen polkuun, jotka kattoivat kaikki 48 yhteisöä.

Kokonaisuudessaan oli 44 polkua, joiden ennustettiin muuttuvan merkittävästi ohimenevästi, kun hiiret käyttivät ε-polylysiiniä (ANOVA Bonferroni-korjauksella, p < 0,05) (Kuva 5). Kuten taksonomisen rakenteen muutosten kohdalla, 5 viikon kohdalla otetut välinäytteet osoittivat merkittävästi erilaista profiilia suhteessa lähtötilanteeseen ja lopullisiin näytteenottopisteisiin. Näistä 44 polusta tai verkostosta 42 polkua osallistuu bakteerien aineenvaihduntaan tai niiden ennustetaan muuten välittävän isännän ja mikrobien välisiä vuorovaikutuksia, ja 18 polkua esiintyy 0,5 prosentin suhteellisella runsaudella kolmen näytteenottopisteen keskiarvon perusteella (kuva 5). Näistä kahdeksan reitin ennustettiin vähenevän viiden viikon aikana ja palaavan perustasolle viimeisessä näytteenottokerralla. Sitä vastoin 10 ennustetun reitin suuntaus oli päinvastainen, ja niiden runsaus kasvoi tilapäisesti. Näin ollen geenejä ja niiden reittejä, jotka liittyvät yleiseen liuottimien kuljetukseen (lähtötaso: 7,53 %, välivaihe: 5,88 %, lopullinen: 7,68 %, p < 0,05) ja ABC-kuljettajiin (lähtötaso: 3,35 %, välivaihe: 2,76 %, lopullinen: 3,44 %, p < 0,05), oli tukahdutettu väliyhteisön tilassa, ja ne palasivat lopulta takaisin lähtötasolle. Tämä viittaa siihen, että metaboliset tarpeet ja/tai haluttujen liuottimien ympäristöpitoisuudet voivat hetkellisesti vähentyä ennen mikrobiomin rakenteen palautumista. Lisäksi hiilihydraatti- ja proteiiniaineenvaihduntaan liittyvät ennustetut keskeiset aineenvaihduntaprosessit siirtyvät palautuvaan tilaan, kun isäntä kuluttaa ε-polylysiinillä rikastettua ruokavaliota. Tämä näkyy glykolyyttisissä/fermentatiivisissa reiteissä (lähtötaso: 1,05 %, välivaihe: 1,13 %, lopullinen: 1,08 %, p < 0,05), pyruvaattiaineenvaihdunnassa (lähtötaso: 1,01 %, välivaihe: 1,07 %, lopullinen: 1,02 %, p < 0.05), fruktoosi- ja mannoosiaineenvaihdunta (lähtötaso: 0,085 %, välivaihe: 0,099 %, lopullinen: 0,089 %, p < 0,05) ja oksidatiiviseen fosforylaatioon liittyvät geenit (lähtötaso: 1,12 %, välivaihe: 1,23 %, lopullinen: 1,08 %, p < 0,05). Jälkimmäinen KO osallistuu todennäköisesti anaerobiseen hengitykseen ja rikastuu ohimenevästi välivaiheessa. Hiilihydraattikatabolian lisäksi typpivirtaan liittyvät polut siirtyivät 5 viikossa, mukaan lukien aminosokerin ja nukleotidisokerin aineenvaihdunta (lähtötaso: 1.47%, välivaihe: 1.60%, lopullinen: 1.50%, p < 0.05) ja histidiiniaineenvaihdunta (lähtötaso: 0.062%, välivaihe: 0.067%, lopullinen: 0.061%, p < 0.05). Olimme alun perin olettaneet, että lysiinikatabolian tunnusmerkit rikastuisivat ennustetuissa metagenomeissa hiirillä, joille syötettiin ε-polylysiiniä joko PL- tai PL-P-ruokavaliossa. Tätä signaalia ei kuitenkaan havaittu PICRUSt-analyysissä, mikä viittaa siihen, että ε-polylysiini ei valinnut bakteeripopulaatioita, jotka lisäsivät lysiinikatabolian potentiaalia.

Mikäli ennustetut metagenomit reagoivat ruokavalion ε-polylyysiiniin, muissa kolmessa ruokintaryhmässä ei havaittu merkitseviä eroja. Tämä koskee myös hiirillä syötettyä ε-polylysiiniä, joka on kompleksoitunut pektiinin kanssa, mikä antaa lisätukea sille, että sähköstaattinen suojaus lieventää ε-polylysiinin antimikrobista vaikutusta. Pelkkä pektiini ei muuta yhteisön rakennetta tai ennustettua toimintaa.

Isännän sukupuoli vaikuttaa perusmikrobistoon, mutta ei vastekehitykseen

Sekä uros- että naarashiiriä havainnoitiin sen selvittämiseksi, onko biopolymeerien aktiivisuus mikrobiston sisällä sukupuolesta riippuvainen. Vastaavasti useat bakteeritaksonit kolonisoivat uros- ja naaraseläimiä epäsymmetrisesti ja ei-sattumanvaraisesti. Tähän kuuluu suku Verrucomicrobia, jota havaittiin suurempina pitoisuuksina naarashiirissä kuin uroksissa yhteensä (naaras: 4,96 % 24 näytteestä, uros: 2,63 % 24 näytteestä, p < 0,05, monisuuntainen ANOVA) (taulukko S11). Suuri osa tästä voi selittyä Akkermansia-populaatioiden eroilla (naaras: 4,50 %, uros: 2,63 % p < 0,05). Lisäksi naarashiirillä oli huomattavasti suuremmat Parabacteroides- (naaras: 2,47 %, uros: 0,5 %, p < 0,05) ja Bilophila-sukujen (naaras: 2,13 %, uros: 0,01 %, p < 0,05) bakteeripopulaatiot. Sitä vastoin uroshiiret kolonisoituivat suuremmilla pitoisuuksilla Odoribacter- (naaras: 0 %, uros: 0,92 %, p < 0,05), Turicibacter- (naaras: 0,02 %, uros: 0,21 %, p < 0,05), Clostridium- (naaras: 0,01 %, uros: 0,10 %, p < 0,05) ja kandidaattisuvun (kandidaatti suku) rc-4-4- (naaras: 0,01 %, uros: 0,10 %, p < 0,05.16 %, uros: 2,46 %, p < 0,05) (Taulukko S12).

Taksonomisten erojen lisäksi yhteisössä on eläinten sukupuolesta johtuvia rakenteellisia eroja, jotka näkyvät UniFrac-etäisyydessä, joka on visualisoitu pääkoordinaattianalyysillä (PCoA) kuvassa 6a. Vastaavasti naaras- ja uroshiirillä havaitut suolistomikrobistot klusteroituvat yhteen sukupuolen mukaan ja tavalla, joka on samankaltaisempi kunkin sukupuolen sisällä kuin keskenään (kuva 6a, ANOSIM 999 permutaatiolla, p < 0,05). Lisäksi mikrobiomien ja bakteerisukujen hierarkkinen klusterointi niiden suhteellisen runsauden perusteella osoitti samanlaista mallia siten, että saman sukupuolen sisällä olevat bakteeriyhteisöt pyrkivät klusteroitumaan (kuvat S2 ja S3). Naarasurosten keskimääräinen ryhmän sisäinen fylogeneettinen monimuotoisuus on pienempi kuin urosurosten (Kuva 6b, t-testi, p < 0,05), kun taas naaras- ja urosurosten välillä ei havaittu eroja havaittujen OTU:iden kokonaismäärässä ja Chao 1 -indeksissä (Kuva. S4).

Toisin kuin naaraiden ja urosten isännöimien mikrobiomien väliset rakenteelliset erot, vain kolme ennustettua metagenomista polkua poikkesivat merkittävästi. Näitä olivat transkriptioon liittyvät toiminnot (naaras: 0,0092 %, uros: 0,0051 %, p < 0,05), aminoglykosidiantibioottien biosynteesi (naaras: 0,087 %, uros: 0,080 %, p < 0,05) ja glyserofosfolipidien metabolia (naaras: 0,55 %, uros: 0,52 %, p < 0,05). On epäselvää, ovatko nämä taustalla ilmaistujen metabolisten erojen taustalla kahden isäntäsukupuolen välillä. Toiminnan säilyminen taksonomisesta vaihtelusta huolimatta on sopusoinnussa geneettisen potentiaalin redundanssin kanssa, joka on aiemmin havaittu muissa mikrobiyhteisöissä.46, 47

Sukupuolesta riippuvista piirteistä huolimatta biopolymeerikäsittelyjen spesifinen vaikutus pysyy sukupuolesta riippumattomana, kuten PCoA-analyysi osoittaa (Kuva 3). Erityisesti ε-polylysiini muuttaa ohimenevästi hiiren mikrobiomia välivaiheen näytteenottopisteessä sukupuolesta riippumatta. Sen sijaan pektiini tai ε-polylysiinin kanssa kompleksoitu pektiini ei muuta naaraiden ja urosten hiirten mikrobistoa. Samankaltainen vastepolku on nähtävissä virtauksissa heimotasolla, sillä Bacteriodes- ja Firmictues-heimojen edustus siirtyy tilapäisesti ε-polylysiinin vaikutuksesta molemmilla sukupuolilla (kuva S5). Lisäksi kummastakin sukupuolesta peräisin olevissa suolistomikrobiomeissa havaittiin sama muutos Verrucomicrobian osalta, kun niille syötettiin pektiiniä (Kuva S5). Lisäksi maltodekstriinillä ruokittuun ryhmään verrattuna ε-polylyysiini-pectiinikompleksilla ruokittu ruokavalio lisäsi Bacteriodetesia ja vähensi Firmicutesia sukupuolesta riippumatta. Nämä tulokset osoittavat, että sukupuolesta riippuvaiset ominaisuudet (esim. hormonit) eivät toimineet synergistisesti tai antagonistisesti ravinnon biopolymeerien kanssa muuttaakseen yhteisön rakennetta kokonaisuutena ja tärkeimpien fyllien sisällä.

Kiinnostavaa on, että ravinnon biopolymeerit saattavat muuttaa sukujen edustusta, joka on jonkin verran riippuvainen sukupuolesta. Parabacteroidesin (sukupuoli*käsittely p < 0.05, monisuuntainen ANOVA), Clostridiumin (sukupuoli*käsittely p < 0.05, monisuuntainen ANOVA), Coprococcuksen (sukupuoli*käsittely, p < 0.05, monisuuntainen ANOVA) ja Bilophilan (sukupuoli*käsittely p < 0.05, monisuuntainen ANOVA) suhteellisessa esiintyvyydessä näkyi vaatimatonta riippuvuutta isännän sukupuolesta (Kuva S6). Naarashiirillä Coprococcus-pitoisuus oli suurempi pektiiniryhmässä suhteessa muihin kolmeen ryhmään naarashiirillä (MD: 0,69 %, PL: 0,63 %, P: 0,98 %, PL+P: 0,65 %, MD vs. P: p < 0,05, PL vs. P: p < 0,05, P vs. PL+P: p < 0,05). Uroshiirillä pektiiniryhmän Coprococcus-OTU:t vähenivät kuitenkin mikrobiomeissa verrattuna kolmeen muuhun ryhmään (MD: 0,94 %, PL: 0,77 %, P: 0,45 %, PL+P: 0,78 %, MD vs. P: p < 0,05, PL vs. P: p < 0,05, P vs. PL+P: p < 0,05). Myös Bilophila väheni naarashiirillä, joita ruokittiin ε-polylyysiinillä suhteessa ε-polylyysiini-pectiinikompleksi-ruokavalioon (MD: 0,51 %, PL+P: 1,63 %, p < 0,05), kun taas uroshiirten mikrobiomissa ei ollut tätä sukupuoleen sidottua populaatiovirtausta. Lisäksi sukupuolen, näytteenottopaikkojen ja biopolymeerin vuorovaikutukset vaikuttivat havaittuun Turicibacter-suvun (p < 0.05), Clostridium-suvun (p < 0.05), Coprococcus-suvun (p < 0.05) ja kandidaattisuvun rc4-4 (p < 0.05) suhteelliseen runsauteen.