Published November 8, 2019
| Version v1
Publication
Open
Human Islet Response to Selected Type 1 Diabetes-Associated Bacteria: A Transcriptome-Based Study
- 1. Mansoura University
- 2. University of Nebraska Medical Center
Description
Type 1 diabetes (T1D) is a chronic autoimmune disease that results from destruction of pancreatic β-cells. T1D subjects were recently shown to harbor distinct intestinal microbiome profiles. Based on these findings, the role of gut bacteria in T1D is being intensively investigated. The mechanism connecting intestinal microbial homeostasis with the development of T1D is unknown. Specific gut bacteria such as Bacteroides dorei (BD) and Ruminococcus gnavus (RG) show markedly increased abundance prior to the development of autoimmunity. One hypothesis is that these bacteria might traverse the damaged gut barrier, and their constituents elicit a response from human islets that causes metabolic abnormalities and inflammation. We have tested this hypothesis by exposing human islets to BD and RG in vitro, after which RNA-Seq analysis was performed. The bacteria altered expression of many islet genes. The commonly upregulated genes by these bacteria were cytokines, chemokines and enzymes, suggesting a significant effect of gut bacteria on islet antimicrobial and biosynthetic pathways. Additionally, each bacteria displayed a unique set of differentially expressed genes (DEGs). Ingenuity pathway analysis of DEGs revealed that top activated pathways and diseases included TREM1 signaling and inflammatory response, illustrating the ability of bacteria to induce islet inflammation. The increased levels of selected factors were confirmed using immunoblotting and ELISA methods. Our data demonstrate that islets produce a complex anti-bacterial response. The response includes both symbiotic and pathogenic aspects. Both oxidative damage and leukocyte recruitment factors were prominent, which could induce beta cell damage and subsequent autoimmunity.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
داء السكري من النوع 1 (T1D) هو مرض مناعي ذاتي مزمن ينتج عن تدمير خلايا بيتا في البنكرياس. ثبت مؤخرًا أن موضوعات T1D تحتوي على ملامح ميكروبيوم معوية متميزة. بناءً على هذه النتائج، يتم التحقيق بشكل مكثف في دور بكتيريا الأمعاء في T1D. الآلية التي تربط التوازن الميكروبي المعوي بتطور T1D غير معروفة. تظهر بكتيريا الأمعاء المحددة مثل Bacteroides dorei (BD) و Ruminococcus gnavus (RG) وفرة متزايدة بشكل ملحوظ قبل تطور المناعة الذاتية. إحدى الفرضيات هي أن هذه البكتيريا قد تجتاز حاجز الأمعاء التالف، وتثير مكوناتها استجابة من الجزر البشرية التي تسبب تشوهات التمثيل الغذائي والالتهاب. لقد اختبرنا هذه الفرضية من خلال تعريض الجزر البشرية لـ BD و RG في المختبر، وبعد ذلك تم إجراء تحليل RNA - Seq. غيرت البكتيريا التعبير عن العديد من جينات الجزيرة. كانت الجينات المنتظمة بشكل شائع من قبل هذه البكتيريا هي السيتوكينات والكيموكينات والإنزيمات، مما يشير إلى تأثير كبير لبكتيريا الأمعاء على المسارات المضادة للميكروبات والاصطناعية الحيوية للجزيرة. بالإضافة إلى ذلك، عرضت كل بكتيريا مجموعة فريدة من الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي (DEGs). كشف تحليل مسار الإبداع لـ DEGs أن المسارات والأمراض الأعلى تنشيطًا تضمنت إشارات TREM1 والاستجابة الالتهابية، مما يوضح قدرة البكتيريا على إحداث التهاب الجزر. تم تأكيد المستويات المتزايدة من العوامل المختارة باستخدام طرق البقع المناعية وإليزا. توضح بياناتنا أن الجزر الصغيرة تنتج استجابة معقدة مضادة للبكتيريا. وتشمل الاستجابة كلا من الجوانب التكافلية والمسببة للأمراض. كان كل من الضرر التأكسدي وعوامل تجنيد كريات الدم البيضاء بارزين، مما قد يؤدي إلى تلف خلايا بيتا والمناعة الذاتية اللاحقة.Translated Description (French)
Le diabète de type 1 (DT1) est une maladie auto-immune chronique qui résulte de la destruction des cellules β pancréatiques. Il a récemment été démontré que les sujets atteints de DT1 présentaient des profils de microbiome intestinal distincts. Sur la base de ces résultats, le rôle des bactéries intestinales dans le DT1 fait l'objet d'une étude approfondie. Le mécanisme reliant l'homéostasie microbienne intestinale au développement du DT1 est inconnu. Les bactéries intestinales spécifiques telles que Bacteroides dorei (BD) et Ruminococcus gnavus (RG) montrent une abondance nettement accrue avant le développement de l'auto-immunité. Une hypothèse est que ces bactéries pourraient traverser la barrière intestinale endommagée et que leurs constituants provoquent une réponse des îlots humains qui provoque des anomalies métaboliques et une inflammation. Nous avons testé cette hypothèse en exposant des îlots humains à BD et RG in vitro, après quoi une analyse ARN-Seq a été réalisée. Les bactéries ont modifié l'expression de nombreux gènes des îlots. Les gènes couramment régulés à la hausse par ces bactéries étaient les cytokines, les chimiokines et les enzymes, suggérant un effet significatif des bactéries intestinales sur les voies antimicrobiennes et biosynthétiques des îlots. De plus, chaque bactérie présentait un ensemble unique de gènes exprimés de manière différentielle (DEG). L'analyse de la voie d'ingéniosité des DEG a révélé que les principales voies et maladies activées comprenaient la signalisation TREM1 et la réponse inflammatoire, illustrant la capacité des bactéries à induire une inflammation des îlots. Les niveaux accrus de facteurs sélectionnés ont été confirmés à l'aide de l'immunoblotting et des méthodes ELISA. Nos données démontrent que les îlots produisent une réponse antibactérienne complexe. La réponse comprend à la fois des aspects symbiotiques et pathogènes. Les dommages oxydatifs et les facteurs de recrutement des leucocytes étaient importants, ce qui pouvait induire des dommages aux cellules bêta et une auto-immunité subséquente.Translated Description (Spanish)
La diabetes tipo 1 (DT1) es una enfermedad autoinmune crónica que resulta de la destrucción de las células β pancreáticas. Recientemente se demostró que los sujetos con DT1 albergan distintos perfiles de microbioma intestinal. Con base en estos hallazgos, se está investigando intensamente el papel de las bacterias intestinales en la DT1. Se desconoce el mecanismo que conecta la homeostasis microbiana intestinal con el desarrollo de DT1. Bacterias intestinales específicas como Bacteroides dorei (BD) y Ruminococcus gnavus (RG) muestran un marcado aumento de la abundancia antes del desarrollo de la autoinmunidad. Una hipótesis es que estas bacterias podrían atravesar la barrera intestinal dañada, y sus constituyentes provocan una respuesta de los islotes humanos que causa anomalías metabólicas e inflamación. Hemos probado esta hipótesis exponiendo islotes humanos a BD y RG in vitro, después de lo cual se realizó un análisis de ARN-Seq. La bacteria alteró la expresión de muchos genes de los islotes. Los genes comúnmente regulados por aumento por estas bacterias fueron citocinas, quimiocinas y enzimas, lo que sugiere un efecto significativo de las bacterias intestinales en las vías antimicrobianas y biosintéticas de los islotes. Además, cada bacteria mostró un conjunto único de genes expresados diferencialmente (DEG). El análisis de la vía de ingenio de los DEG reveló que las principales vías y enfermedades activadas incluían la señalización de TREM1 y la respuesta inflamatoria, lo que ilustra la capacidad de las bacterias para inducir la inflamación de los islotes. El aumento de los niveles de los factores seleccionados se confirmó mediante inmunotransferencia y métodos ELISA. Nuestros datos demuestran que los islotes producen una respuesta antibacteriana compleja. La respuesta incluye aspectos tanto simbióticos como patógenos. Tanto el daño oxidativo como los factores de reclutamiento de leucocitos fueron prominentes, lo que podría inducir daño en las células beta y la posterior autoinmunidad.Files
pdf.pdf
Files
(3.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:cb90aeff55c5eae6efe31e731f2fc6cc
|
3.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- استجابة الجزيرة البشرية للبكتيريا المصاحبة لمرض السكري من النوع الأول المختارة: دراسة قائمة على ترانسكريبتوم
- Translated title (French)
- Réponse des îlots humains à certaines bactéries associées au diabète de type 1 : une étude basée sur le transcriptome
- Translated title (Spanish)
- Respuesta de los islotes humanos a bacterias asociadas a la diabetes tipo 1 seleccionadas: un estudio basado en el transcriptoma
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2987780668
- DOI
- 10.3389/fimmu.2019.02623
References
- https://openalex.org/W1094579134
- https://openalex.org/W1574139527
- https://openalex.org/W1593743891
- https://openalex.org/W1617495083
- https://openalex.org/W1803405992
- https://openalex.org/W1874055151
- https://openalex.org/W1964498426
- https://openalex.org/W1967241639
- https://openalex.org/W1978599215
- https://openalex.org/W1983263384
- https://openalex.org/W1983363718
- https://openalex.org/W1989012476
- https://openalex.org/W1992089937
- https://openalex.org/W1993878830
- https://openalex.org/W1994341496
- https://openalex.org/W1995579184
- https://openalex.org/W1999734977
- https://openalex.org/W2000549941
- https://openalex.org/W2005270567
- https://openalex.org/W2013216962
- https://openalex.org/W2016073955
- https://openalex.org/W2022825649
- https://openalex.org/W2028034405
- https://openalex.org/W2031461397
- https://openalex.org/W2038977244
- https://openalex.org/W2039145456
- https://openalex.org/W2039639938
- https://openalex.org/W2039773800
- https://openalex.org/W2044285853
- https://openalex.org/W2046170814
- https://openalex.org/W2052284021
- https://openalex.org/W2054275452
- https://openalex.org/W2059682527
- https://openalex.org/W2060915038
- https://openalex.org/W2065663587
- https://openalex.org/W2066837751
- https://openalex.org/W2071129803
- https://openalex.org/W2072555058
- https://openalex.org/W2079942647
- https://openalex.org/W2082797461
- https://openalex.org/W2086953619
- https://openalex.org/W2090466657
- https://openalex.org/W2091364853
- https://openalex.org/W2094074434
- https://openalex.org/W2100305481
- https://openalex.org/W2117012825
- https://openalex.org/W2121441836
- https://openalex.org/W2122193107
- https://openalex.org/W2122723986
- https://openalex.org/W2125937596
- https://openalex.org/W2126746388
- https://openalex.org/W2127774535
- https://openalex.org/W2132945251
- https://openalex.org/W2133499457
- https://openalex.org/W2134218105
- https://openalex.org/W2134523442
- https://openalex.org/W2134862369
- https://openalex.org/W2135919238
- https://openalex.org/W2136752203
- https://openalex.org/W2137880351
- https://openalex.org/W2138715145
- https://openalex.org/W2154195229
- https://openalex.org/W2157050207
- https://openalex.org/W2157476554
- https://openalex.org/W2162143298
- https://openalex.org/W2164707000
- https://openalex.org/W2169273342
- https://openalex.org/W2171941858
- https://openalex.org/W2174179366
- https://openalex.org/W2243855495
- https://openalex.org/W2298509083
- https://openalex.org/W2318188273
- https://openalex.org/W2321091703
- https://openalex.org/W2343597029
- https://openalex.org/W2422229630
- https://openalex.org/W2473163213
- https://openalex.org/W2478680810
- https://openalex.org/W2549694203
- https://openalex.org/W2581282548
- https://openalex.org/W2597951327
- https://openalex.org/W2604201050
- https://openalex.org/W2791170559
- https://openalex.org/W2803755660
- https://openalex.org/W2806052135
- https://openalex.org/W2808621054
- https://openalex.org/W2891704573
- https://openalex.org/W2891887787
- https://openalex.org/W2896362239
- https://openalex.org/W2896481903
- https://openalex.org/W2902075599
- https://openalex.org/W2904950674
- https://openalex.org/W2910615673
- https://openalex.org/W2920890598
- https://openalex.org/W4231665472
- https://openalex.org/W4235346331
- https://openalex.org/W4293266965
- https://openalex.org/W47834776