Ethanol exposure is associated with spatial and taxon-specific gut microbiota remodeling characterized by ecological adaptation rather than broad activation of microbial ethanol metabolism.

چکیده اصلی

Alcohol-associated diseases are linked to gut microbiota disruption, but how ethanol intake is associated with microbial functional remodeling remains unclear. Here, using male C57BL/6J mice, we integrated spatiotemporal quantification of ethanol and acetaldehyde across the gastrointestinal tract with 16S rRNA sequencing, metagenomics, metaproteomics, and metabolomics. Our results showed that small-intestinal communities were enriched in taxa and functions related to bile acid tolerance/utilization, whereas cecal communities exhibited pronounced remodeling of multiple core functions associated with ecological adaptation. Although the abundance of several ethanol metabolism-related genes increased, this genetic potential was not broadly translated into detectable protein-level activation. Ethanol metabolism-related proteins were mainly derived from Lachnospiraceae, whose metabolic activity was suppressed. In contrast, Muribaculaceae, Desulfovibrionaceae, and Barnesiellaceae gained functional advantages in substrate acquisition, energy metabolism, oxidative stress defense, and proteostasis. These findings provide a region-resolved functional map indicating that ethanol-associated microbiota remodeling is characterized by ecological adaptation, rather than uniform activation of direct microbial ethanol metabolism.

ترجمه فارسی چکیده

بیماری‌های مرتبط با الکل با اختلال میکروبیوتای روده مرتبط است، اما نحوه ارتباط مصرف الکل با بازسازی عملکردی میکروبی هنوز نامشخص است. در این مطالعه، با استفاده از موش‌های نر C57BL/6J، ما کمی‌سازی مکانی و زمانی الکل و استیل‌آلدهید در طول دستگاه گوارشی را با توالی‌یابی rRNA 16S، متاژنومیکس، متاپروتئومیکس و متابولومیکس ادغام کردیم. نتایج نشان داد که جوامع روده باریک در تیره‌ها و توابع مرتبط با تحمل/استفاده از اسید صفرا غنی شدند، در حالی که جوامع کیسه‌روده بازسازی چشمگیری در چندین تابع هسته‌ای مرتبط با سازگاری اکولوژیکی نشان دادند. اگرچه فراوانی چندین ژن مرتبط با متابولیسم الکل افزایش یافت، اما این پتانسیل ژنتیکی به طور گسترده به فعال‌سازی قابل تشخیص در سطح پروتئین ترجمه نشد. پروتئین‌های مرتبط با متابولیسم الکل عمدتاً از خانواده Lachnospiraceae مشتق شدند که فعالیت متابولیکی آن‌ها مهار شد. در مقابل، خانواده‌های Muribaculaceae، Desulfovibrionaceae و Barnesiellaceae مزیت عملکردی در به‌دست‌آوردن زیرساخت، متابولیسم انرژی، دفاع از استرس اکسیداتیو و پروتئوستاز به دست آوردند. این یافته‌ها یک نقشه عملکردی بافت‌محور ارائه می‌دهند که نشان می‌دهد بازسازی میکروبیوتای مرتبط با الکل با سازگاری اکولوژیکی مشخص می‌شود، به جای فعال‌سازی یکنواخت متابولیسم مستقیم الکل میکروبی.

متن کامل اصلی