Uncovering effects of antibiotics on the host and microbiota using transkingdom gene networks
Notice bibliographique
Résumé
OBJECTIVE: Despite widespread use of antibiotics for the treatment of life-threatening infections and for research on the role of commensal microbiota, our understanding of their effects on the host is still very limited. DESIGN: Using a popular mouse model of microbiota depletion by a cocktail of antibiotics, we analysed the effects of antibiotics by combining intestinal transcriptome together with metagenomic analysis of the gut microbiota. In order to identify specific microbes and microbial genes that influence the host phenotype in antibiotic-treated mice, we developed and applied analysis of the transkingdom network. RESULTS: We found that most antibiotic-induced alterations in the gut can be explained by three factors: depletion of the microbiota; direct effects of antibiotics on host tissues and the effects of remaining antibiotic-resistant microbes. Normal microbiota depletion mostly led to downregulation of different aspects of immunity. The two other factors (antibiotic direct effects on host tissues and antibiotic-resistant microbes) primarily inhibited mitochondrial gene expression and amounts of active mitochondria, increasing epithelial cell death. By reconstructing and analysing the transkingdom network, we discovered that these toxic effects were mediated by virulence/quorum sensing in antibiotic-resistant bacteria, a finding further validated using in vitro experiments. CONCLUSIONS: In addition to revealing mechanisms of antibiotic-induced alterations, this study also describes a new bioinformatics approach that predicts microbial components that regulate host functions and establishes a comprehensive resource on what, why and how antibiotics affect the gut in a widely used mouse model of microbiota depletion by antibiotics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».