METAGENOMIC ANALYSIS OF GUT MICROBIAL COMMUNITIES IN KAZAKHSTAN INDIVIDUALS
Authors: Zh.Sh. Zhumadilov , V.V. Benberin , T.S. Nurgozhin , L.V. Kozina , G.M. Shaimardanova , G.G. Dossatayeva , M.S. Zhumabayeva , T.S. Karibekov , A.K. Baigenzhin , G.A. Nuranova , G.R. Batpenova , T.O. Algazina , B.A. Yermekbayeva , A.E. Gulyaev , Ye.O. Aitenov , A.K. Tuyakova , Zh.O. Ospanova , Zh.R. Khassenbekova , L.E. Chulenbayeva , M.A. Nurgaziyev , Sh.D. Sergazy , A.F. Nurgozhina , N.K. Seidalin , R.A. Bakenova , R.Zh. Karabaeva , S.S. Kozhakhmetov , A.R. Kushugulova 
Published: November 2024

Introduction. A human metagenome is 100 times larger than its own genome and determines many physiological processes in our body. The metagenome has specific characteristics for each population, which determines the markers of diseases, the course and ways of preventing and treating pathologies. Materials and methods. The studies were carried out according to the procedures of IHMC (International Human Microbiome Consortium) standards. Results. These studies of human metagenome are the first among the Central Asian population. Comparison of Kazakh samples of the gut microbiome with samples of other populations demonstrated the main differences and similarities and found that the microbiome depends on nutrition, climatic and geographical features, lifestyle, social factors and age. We compared the distal gut microbiota of 149 Kazakhstan individuals aged 25 - 65 years. Our studies have shown that microbiomes are different depending on climatic and geographical features, lifestyle, social factors and age. mOTU analysis showed that a microbiome core of our population form by the genera Faecalibacterium, Bacteroides, Dorea, Collinsella, Oscillibacter, Ruminococcus, Subdoligranulum, Coprococcus, Escherichia, Eberichia, Eberichia Roseburia, Parabacteroides and Prevotella. The microbiome core does not change throughout life, and their ratio determines the human enterotype, that determine the risks of developing microbiome-associated diseases, especially the metabolism of drug substances and dietary features to maintain health. The Kazakh samples mostly belong to Enterotype 3. As well as at the mOTU level we found significant (Spearman FDR 0.05) associations to many categories of nutrients, which were studied using FFQ questionnaire. Due to study, the functionality of bacterial genes using the KEGG database were defined the 44 KEGG pathways with significant differences depending on clinical and laboratory characteristics, as well as an anamnesis. Conclusion The main characteristics of the gut metagenome of Kazakhstan individuals were determined.

Крспе Адамны метагеномы зн геномынан 100 есе лкен жне денемздег кптеген физиологиялы процестерд анытайды. Метагеноманы р популяцияа тн сипаттамалары бар, олар ауруларды белглерн, патологияны алдын-алу жне емдеу жолдарын анытайды. Материалдар мен дстер. Зерттеулер IHMC (Халыаралы адам микробиомасы консорциумы) стандарттарына сйкес жргзлд. Нтижелер. Бл зерттеулер Орта Азияда популяция микробиомын зерттеу бойынша дниежзндег алашы зерттеу. шек микробиомыны азастанды лглерн баса популяциялармен салыстыру негзг айырмашылытар мен састытарды крсетт жне микробиомны таматануа, климатты жне географиялы ерекшелктерне, мр салтына, леуметтк факторлара, жасына байланысты екендг аныталды. Бз 25 пен 65 жас аралыындаы 149 азастандыты дистальды шект микробиоталарын салыстырды. Бзд зерттеулермз микробиомаларды климатты жне географиялы ерекшелктерге, мр салтына, леуметтк факторлара, жасына байланысты ерекшеленетнн крсетт. мOTU дегейндег талдау микробиомны ядросын анытауа ммкндк берд, оны рамына келес туыстар кред: Faecalibacterium, Bacteroides, Dorea, Collinsella, Oscillibacter, Ruminococcus, Subdoligranulum, Coprococcus, Escherichia, Eberichia, Eberichia Roseburia, Parabacteroides жне Prevotella Микробиомны ядросы мр бойы згермейд жне денсаулыты сатау шн ауруларды даму аупн анытайтын, дрлерд метаболизм мен таматану ерекшелктерн анытайтын адамны энтеротипн райды. азастанды лглер негзнен энтеротип 3-ке енед. Сонымен атар, MOTU дегейнде FFQ сауалнамасы арылы зерттелген кптеген оректк заттарды санаттары бар маызды ауымдастытар табылды (Spearman FDR 0.05). KEGG деректер базасын олдана отырып, бактериалды гендерд функционалдыын зерттеуге сай клиникалы жне зертханалы сипаттамаларына, сондай-а медициналы тарихына байланысты 44 KEGG жолы айтарлытай айырмашылытары бар екендг аныталды. орытынды. азастандытарды шек метагеномыны негзг сипаттамалары аныталды.

Введение. Метагеном человека в 100 раз превышает собственный геном и определяет многие физиологические процессы в нашем организме. Метагеном имеет специфические характеристики для каждой популяции, что определяет маркеры заболеваний, течение и пути профилактики и лечения патологий. Материалы и методы. Исследования проведены согласно процедурам стандартам IHMC (International Human Microbiome Consortium). Настоящее исследование является первым в мире по изучению микробиома популяции Центральной Азии. Сопоставление казахских образцов кишечного микробиома с образцами других популяций, продемонстрировали основные отличия и сходства и установили что микробиом зависит от питания, климато-географических особенностей, образа жизни, социальных факторов, возраста. Мы сравнили микробиоту дистальной части кишечника 149 казахстанцев в возрасте от 25 до 65 лет. Результаты. Наши исследования показали, что микробиомы различаются в зависимости от климатических и географических особенностей, образа жизни, социальных факторов, возраста. Анализ на уровне mOTU позволил определить микробиомное ядро, которое ввключает следующие роды Faecalibacterium, Bacteroides, Dorea, Collinsella, Oscillibacter, Ruminococcus, Subdoligranulum, Coprococcus, Escherichia, Eberichia, Eberichia Roseburia, Parabacteroides и Prevotella. Микробиомное ядро не изменяется в течение жизни, и формирует энтеротип человека, который определяет риски развития заболеваний, метаболизм лекарственных веществ и особенности питания для поддержания здоровья. Казахстанские образцы в основном относятся к энтеротипу 3. Кроме того, на уровне mOTU мы обнаружили значимые (Spearman FDR 0,05) ассоциации со многими категориями питательных веществ, которые были изучены с помощью опросника FFQ. В связи с изучением функциональности бактериальных генов с использованием базы данных KEGG были определены 44 пути KEGG со значительными различиями, в зависимости от клинических и лабораторных характеристик, а также от анамнеза. Заключение. Определены основные характеристики кишечного метагенома казахстанцев.