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宏蛋白组，非靶代谢组，靶向代谢组

为了评估 DSS 的微生物群调节特性，作者在连续生物反应器中培养了复杂的小鼠微生物群。A、C和E作为对照生物反应器，用PBS处理，B、D 和 F作为实验组，用1%DSS处理。随后将样本分为DSS处理前（B、D和F的11-14天），DSS处理后（B、D和F的15-20天），PBS处理前（A、C和E的11-14天）和PBS处理后（A、C和E的15-20天）。

为了确认生物反应器和粪便微生物的一致性，作者先使用了同一个小鼠供体的生物反应器d1，d11，d12，d13的样本和粪便样本，进行了宏蛋白组分析，结果表明生物反应器和粪便微生物的有98.57%的一致性，除体外d1外，其他的样本在NMDS分析中有较好的聚集性（图1a-b）。KEGG的蛋白功能上显示出92.95%的一致性，而通路上的一致性则为100%（图1c-d）。基于KEGG 通路的 NMDS 分析显示，培养微生物群在d1以及粪便微生物群的聚类略微偏离其余微生物群培养物（图1e）。

上述结果表明，生物反应器样本在很大程度上代表了粪便微生物群落的分类和功能水平。

图1 体外培养菌群和粪便微生物的一致性分析

微生物菌群分析表明，芽孢杆菌科（Bacillota）是数量最多的门类，占微生物群的约 50%，其他依次为假单胞菌门、类杆菌门和疣状微生物门，DSS处理之后，菌群结构没有变化，属水平的群落表现出一样的结果（图2a-b）。为了消除因每个生物反应器中微生物群落的发展略有不同而产生的偏差，作者分析了每个生物反应器与基线相比在属一级的相对丰度对折变化。作为基线，最终选择了第 13 天的微生物群落作为稳定阶段的代表。

图2 微生物群落分类组成

与PBS处理组相比，DSS处理并未导致任何样本分离（图3a）。为了确定DSS可能引起的更细微的变化，作者使用 Kruskal-Wallis 检验比较了处理组之间的所有细菌属，没有一个属的相对丰度发生显著变化（图 3b）。

综上所述，宏蛋白组分析表明，体外生物反应器中的微生物群分类组成不受DSS的影响。

蛋白质群分析中，共有2182个KOs、19个KEGG子区域和87个KEGG通路，其中，最多富集的KEGG通路是碳水化合物代谢，与处理和培养时间无关（图4）。其他丰富的子途径有翻译、氨基酸代谢和能量代谢，丰度上没有明显变化。

图4 暴露于DSS或PBS之前和期间微生物群落的功能结构

进一步的NMDS分析和PERM ANOVA分析表明，DSS处理后微生物群的功能没有发生全面变化，根据Kruskal-Wallis检验结合Dunn事后校正，在DSS处理前和DSS处理期间，未观察到样本的聚类，也未观察到KEGG通路对折变化的显著变化（图5）。

图5 SCFA可减轻MC驱动的皮肤炎症和肥大细胞功能

随后作者还分析了体外反应器中培养液的整体代谢组，共鉴定出378种物质。尽管A和F的代谢物图谱与其他生物反应器的代谢物图谱有所区别，但并未观察到生物反应器代谢物图谱的明显聚类（图6a）。与宏蛋白组类似，作者以d13的样本为基线来消除生物反应器之间的偏差，并进行了 NMDS 分析（图6b），结果表明在DSS处理前和处理过程中，各样本组的代谢物谱发生了分离。不过PBS处理前和处理期间也出现了分离，这表明全局代谢组的变化取决于培养持续时间。为了证实时间的影响，作者比较了DSS和PBS处理的生物反应器随时间变化的平均布雷-柯蒂斯（BC）相似度（图6c）。在第14天，即处理前，DSS 和 PBS 处理的生物反应器的BC相似度最高。随着时间的推移，在两个处理组中，BC相似度与d13相比稳步下降，这表明代谢物谱随着时间的推移改变，而与DSS无关。

上述数据表明，代谢谱会随着时间的推移而发生变化，而且这些变化的发生与DSS处理无关。

图6 细菌群落的细胞间代谢组学分析

SCFAs的检测结果如图所示，乙酸酯、丁酸酯和丙酸酯是含量最高的SCFAs，其他六种SCFAs的含量较低，DSS和PBS处理的生物反应器的平均SCFA含量非常相似（图7a）。以d13为基线进行对SCFA 图谱进行的NMDS分析结果证实，所有生物反应器的SCFA图谱都非常相似，与 DSS 处理无关（图7b）。

图7 细菌群落的细胞间SCFAS分析

在这项研究中，作者通过使用体外反应器连续培养小鼠粪便微生物群的方法表明，肠道微生物群直接暴露于DSS不会影响微生物的分类或功能。这证明了DSS诱导的结肠炎模型适用于研究结肠炎期间宿主与微生物群之间的相互作用，特别是肠道损伤如何推动菌群失调和肠道炎症的恶性循环。

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