Published January 6, 2024 | Version v1
Publication Open

Distinct alterations of gut microbiota between viral- and non-viral-related hepatocellular carcinoma

Creators

  • 1. Chulalongkorn University

Description

Abstract Altered gut microbiota has been connected to hepatocellular carcinoma (HCC) occurrence and advancement. This study was conducted to identify a gut microbiota signature in differentiating between viral-related HCC (Viral-HCC) and non-hepatitis B-, non-hepatitis C-related HCC (NBNC-HCC). Fecal specimens were obtained from 16 healthy controls, 33 patients with viral-HCC (17 and 16 cases with hepatitis B virus (HBV) and hepatitis C virus (HCV) infection, respectively), and 18 patients with NBNC-HCC. Compositions of fecal microbiota were assessed by 16S rRNA sequencing. Bioinformatic analysis was performed by the DADA2 pipeline in the R program. Significantly different genera from the top 50 relative abundance were used to classify between subgroups of HCC by the Random Forest algorithm. Our data demonstrated that the HCC group had a significantly decreased alpha-diversity and changed microbial composition in comparison with healthy controls. Within the top 50 relative abundance, there were 11 genera including Faecalibacterium , Agathobacter , and Coprococcus that were significantly enhanced in Viral-HCC, while 5 genera such as Bacteroides , Streptococcus , Ruminococcus gnavus group , Parabacteroides , and Erysipelatoclostridium were enhanced in NBNC-HCC. Compared to Viral-HCC, the NBNC-HCC subgroup significantly reduced various short-chain fatty acid-producing bacteria, as well as declined fecal butyrate but elevated plasma surrogate markers of microbial translocation. Based on the machine learning algorithm, a high diagnostic accuracy to classify HCC subgroups was achieved with an area under the receiver-operating characteristic (ROC) curve (AUC) of 0.94. Collectively, these data revealed that gut dysbiosis was distinct according to etiological factors of HCC, which might play an essential role in hepatocarcinogenesis. These findings underscore the possible use of a gut microbiota signature for the diagnosis and therapeutic approaches regarding different subgroups of HCC. Key points • Gut dysbiosis is connected to hepatocarcinogenesis and can be used as a novel biomarker. • Gut microbiota composition is significantly altered in different etiological factors of HCC. • Microbiota-based signature can accurately distinguish between Viral-HCC and NBNC-HCC.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم ربط ميكروبات الأمعاء المعدلة بظهور سرطان الكبد (HCC) وتقدمه. تم إجراء هذه الدراسة لتحديد توقيع ميكروبات الأمعاء في التمييز بين HCC المرتبط بالفيروس (Viral - HCC) وغير المرتبط بالتهاب الكبد B -، و HCC غير المرتبط بالتهاب الكبد C (NBNC - HCC). تم الحصول على عينات البراز من 16 ضابطا صحيا، و 33 مريضا يعانون من التهاب الكبد الفيروسي- HCC (17 و 16 حالة مصابة بفيروس التهاب الكبد B (HBV) وعدوى فيروس التهاب الكبد C (HCV)، على التوالي)، و 18 مريضا يعانون من NBNC - HCC. تم تقييم تركيبات الكائنات الحية الدقيقة البرازية من خلال تسلسل 16S rRNA. تم إجراء التحليل المعلوماتي الحيوي بواسطة خط أنابيب DADA2 في برنامج R. تم استخدام أجناس مختلفة بشكل كبير عن أفضل 50 وفرة نسبية للتصنيف بين المجموعات الفرعية من HCC بواسطة خوارزمية Random Forest. أظهرت بياناتنا أن مجموعة HCC لديها تنوع ألفا منخفض بشكل كبير وغيرت التركيب الميكروبي بالمقارنة مع الضوابط الصحية. ضمن أعلى 50 وفرة نسبية، كان هناك 11 جنسًا بما في ذلك البكتيريا البرازية، والأجاثوباكتر ، والمكورات المشتركة التي تم تعزيزها بشكل كبير في فيروس HCC، في حين تم تعزيز 5 أجناس مثل Bacteroides و Streptococcus و Ruminococcus gnavus group و Parabacteroides و Erysipelatoclostridium في NBNC - HCC. بالمقارنة مع فيروس HCC، قللت المجموعة الفرعية NBNC - HCC بشكل كبير من العديد من البكتيريا المنتجة للأحماض الدهنية قصيرة السلسلة، بالإضافة إلى انخفاض بوتيرات البراز ولكن ارتفاع علامات بديل البلازما للانتقال الميكروبي. استنادًا إلى خوارزمية التعلم الآلي، تم تحقيق دقة تشخيصية عالية لتصنيف المجموعات الفرعية لمركز رأس المال البشري بمساحة تحت منحنى خاصية تشغيل جهاز الاستقبال (ROC) تبلغ 0.94. بشكل جماعي، كشفت هذه البيانات أن dysbiosis الأمعاء كان متميزًا وفقًا للعوامل المسببة لـ HCC، والتي قد تلعب دورًا أساسيًا في التسرطن الكبدي. تؤكد هذه النتائج على الاستخدام المحتمل لتوقيع ميكروبات الأمعاء للتشخيص والنهج العلاجية فيما يتعلق بمجموعات فرعية مختلفة من سرطان الكبد. النقاط الرئيسية • يرتبط ديسبيوسيس الأمعاء بالسرطان الكبدي ويمكن استخدامه كمؤشر حيوي جديد. • يتم تغيير تركيبة الكائنات الحية الدقيقة المعوية بشكل كبير في العوامل المسببة المختلفة لـ HCC. • يمكن للتوقيع القائم على الميكروبات أن يميز بدقة بين Viral - HCC و NBNC - HCC.

Translated Description (French)

Résumé Une altération du microbiote intestinal a été liée à la survenue et à l'avancement du carcinome hépatocellulaire (CHC). Cette étude a été menée pour identifier une signature du microbiote intestinal dans la différenciation entre le CHC lié au virus (CHC viral) et le CHC non lié à l'hépatite B et non lié à l'hépatite C (NBNC-HCC). Des échantillons fécaux ont été obtenus auprès de 16 témoins sains, 33 patients atteints d'un CHC viral (17 et 16 cas d'infection par le virus de l'hépatite B (VHB) et le virus de l'hépatite C (VHC), respectivement) et 18 patients atteints d'un CHC NBNC. Les compositions du microbiote fécal ont été évaluées par séquençage de l'ARNr 16S. L'analyse bioinformatique a été réalisée par le pipeline DADA2 dans le programme R. Des genres significativement différents de l'abondance relative du top 50 ont été utilisés pour classer entre les sous-groupes de HCC par l'algorithme Random Forest. Nos données ont démontré que le groupe HCC présentait une diversité alpha significativement diminuée et une composition microbienne modifiée par rapport aux témoins sains. Dans le top 50 de l'abondance relative, 11 genres, dont Faecalibacterium , Agathobacter et Coprococcus, étaient significativement améliorés dans le CHC viral, tandis que 5 genres tels que Bacteroides , Streptococcus , le groupe Ruminococcus gnavus, Parabacteroides et Erysipelatoclostridium étaient améliorés dans NBNC-HCC. Par rapport au CHC viral, le sous-groupe NBNC-HCC a réduit de manière significative diverses bactéries productrices d'acides gras à chaîne courte, ainsi qu'une diminution du butyrate fécal mais une élévation des marqueurs de substitution plasmatique de la translocation microbienne. Sur la base de l'algorithme d'apprentissage automatique, une précision diagnostique élevée pour classer les sous-groupes de CHC a été obtenue avec une aire sous la courbe (ASC) de la caractéristique de fonctionnement du récepteur (roc) de 0,94. Collectivement, ces données ont révélé que la dysbiose intestinale était distincte en fonction des facteurs étiologiques du CHC, qui pourraient jouer un rôle essentiel dans l'hépatocarcinogenèse. Ces résultats soulignent l'utilisation possible d'une signature du microbiote intestinal pour le diagnostic et les approches thérapeutiques concernant différents sous-groupes de CHC. Points clés • La dysbiose intestinale est liée à l'hépatocarcinogenèse et peut être utilisée comme nouveau biomarqueur. • La composition du microbiote intestinal est significativement modifiée par différents facteurs étiologiques du CHC. • La signature basée sur le microbiote peut distinguer avec précision entre le CHC-Viral et le CHC-NBNC.

Translated Description (Spanish)

Resumen La microbiota intestinal alterada se ha relacionado con la aparición y el avance del carcinoma hepatocelular (CHC). Este estudio se realizó para identificar una firma de la microbiota intestinal en la diferenciación entre el CHC relacionado con el virus (CHC viral) y el CHC no relacionado con la hepatitis B, no relacionado con la hepatitis C (CHC-NBNC). Se obtuvieron muestras fecales de 16 controles sanos, 33 pacientes con CHC viral (17 y 16 casos con infección por el virus de la hepatitis B (VHB) y el virus de la hepatitis C (VHC), respectivamente) y 18 pacientes con CHC-NBNC. Las composiciones de la microbiota fecal se evaluaron mediante secuenciación de ARNr 16S. El análisis bioinformático fue realizado por el pipeline DADA2 en el programa R. Se utilizaron géneros significativamente diferentes de los 50 principales de abundancia relativa para clasificar entre subgrupos de CHC mediante el algoritmo de bosque aleatorio. Nuestros datos demostraron que el grupo de CHC tenía una diversidad alfa significativamente disminuida y una composición microbiana cambiada en comparación con los controles sanos. Dentro de las 50 principales abundancias relativas, hubo 11 géneros, incluidos Faecalibacterium , Agathobacter y Coprococcus, que mejoraron significativamente en el CHC viral, mientras que 5 géneros como Bacteroides , Streptococcus , grupo Ruminococcus gnavus, Parabacteroides y Erysipelatoclostridium mejoraron en el CHC-NBNC. En comparación con el CHC viral, el subgrupo NBNC-CHC redujo significativamente varias bacterias productoras de ácidos grasos de cadena corta, así como disminuyó el butirato fecal pero elevó los marcadores sustitutos plasmáticos de la translocación microbiana. Con base en el algoritmo de aprendizaje automático, se logró una alta precisión diagnóstica para clasificar los subgrupos de CHC con un área bajo la curva de características operativas (Roc) del receptor (AUC) de 0.94. En conjunto, estos datos revelaron que la disbiosis intestinal era distinta según los factores etiológicos del CHC, que podrían desempeñar un papel esencial en la hepatocarcinogénesis. Estos hallazgos subrayan el posible uso de una firma de microbiota intestinal para el diagnóstico y los enfoques terapéuticos con respecto a diferentes subgrupos de CHC. Puntos clave • La disbiosis intestinal está relacionada con la hepatocarcinogénesis y se puede utilizar como un nuevo biomarcador. • La composición de la microbiota intestinal está significativamente alterada en diferentes factores etiológicos del CHC. • La firma basada en la microbiota puede distinguir con precisión entre el CHC viral y el CHC NBNC.

Files

s00253-023-12845-1.pdf.pdf

Files (1.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:deecadcc57ed757eaf6c9f8eb6f7a6b8
1.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تغيرات واضحة في ميكروبات الأمعاء بين سرطان الخلايا الكبدية الفيروسي وغير الفيروسي
Translated title (French)
Altérations distinctes du microbiote intestinal entre le carcinome hépatocellulaire viral et non viral
Translated title (Spanish)
Distintas alteraciones de la microbiota intestinal entre el carcinoma hepatocelular viral y no viral

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4390638249
DOI
10.1007/s00253-023-12845-1

Is supplement to
https://openalex.org/W3038613458 (Other)
https://openalex.org/W2159325411 (Other)
https://openalex.org/W2139327060 (Other)
https://openalex.org/W2114487169 (Other)
https://openalex.org/W2079998491 (Other)
https://openalex.org/W2071728906 (Other)
https://openalex.org/W2054415662 (Other)
https://openalex.org/W2019882809 (Other)
https://openalex.org/W1651656784 (Other)
https://openalex.org/W1562715199 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1975691929
  • https://openalex.org/W1998767819
  • https://openalex.org/W2020766218
  • https://openalex.org/W2034285706
  • https://openalex.org/W2035378093
  • https://openalex.org/W2036897871
  • https://openalex.org/W2056279562
  • https://openalex.org/W2058558820
  • https://openalex.org/W2061552888
  • https://openalex.org/W2110300022
  • https://openalex.org/W2115701239
  • https://openalex.org/W2133856765
  • https://openalex.org/W2153109441
  • https://openalex.org/W2161163382
  • https://openalex.org/W2178380008
  • https://openalex.org/W2317207520
  • https://openalex.org/W2401404581
  • https://openalex.org/W2565692782
  • https://openalex.org/W2582878252
  • https://openalex.org/W2608515760
  • https://openalex.org/W2611418622
  • https://openalex.org/W2763540102
  • https://openalex.org/W2800992604
  • https://openalex.org/W2804448077
  • https://openalex.org/W2883291178
  • https://openalex.org/W2898314774
  • https://openalex.org/W2910227631
  • https://openalex.org/W2918180541
  • https://openalex.org/W2924630617
  • https://openalex.org/W2943422764
  • https://openalex.org/W2967974740
  • https://openalex.org/W2972416593
  • https://openalex.org/W2987834063
  • https://openalex.org/W2999153903
  • https://openalex.org/W3000074215
  • https://openalex.org/W3009231580
  • https://openalex.org/W3036543183
  • https://openalex.org/W3048394674
  • https://openalex.org/W3110065237
  • https://openalex.org/W3111507870
  • https://openalex.org/W3112267312
  • https://openalex.org/W3120427380
  • https://openalex.org/W3136863298
  • https://openalex.org/W3137495763
  • https://openalex.org/W3138484572
  • https://openalex.org/W3139253530
  • https://openalex.org/W3169705253
  • https://openalex.org/W3201566784
  • https://openalex.org/W3202053556
  • https://openalex.org/W4200260883
  • https://openalex.org/W4207025204
  • https://openalex.org/W4210955410
  • https://openalex.org/W4214641969
  • https://openalex.org/W4220897697
  • https://openalex.org/W4283464614
  • https://openalex.org/W4285795956
  • https://openalex.org/W4295063245
  • https://openalex.org/W4307270741
  • https://openalex.org/W4311612274
  • https://openalex.org/W4312067437