Исследование микрофлоры кишечника: Сдать анализы на дисбактериоз кишечника у грудничков и взрослых

Содержание

Сдать анализ Комплексный (биохимический и микробиологический) анализ микрофлоры КИШЕЧНИКА (чувствительность к фагам и противогрибковым препаратам)

Дисбактериоз – нарушение состава микрофлоры кишечника (как качественного, так и количественного).

Микроорганизмы, живущие в желудочно-кишечном тракте, в процессе своей жизнедеятельности продуцируют жирные кислоты (уксусную, пропионовую, масляную). При различных патологических состояниях организма состав микрофлоры и, соответственно, количество вырабатываемых ею жирных кислот меняется. На этом основан метод исследования биохимического состава кала. В процессе выполнения анализа определяются спектры жирных кислот и уровень биохимических показателей, что позволяет установить причину дисбактериоза и уточнить локализацию патологии, вызвавшей его, в пищеварительном тракте.

Анализ позволяет оценить функциональную активность печени при гепатитах и циррозе, при ферментативной недостаточности поджелудочной железы, а также провести дифференциальную диагностику некоторых заболеваний кишечника (синдром раздражённого кишечника, неспецифический язвенный колит).На основании полученных данных производится индивидуальный подбор лечения вышеуказанных заболеваний, в случае эффективного лечения происходит нормализация количественного и качественного состава жирных кислот в кале

Наряду с биохимическим очень важно микробиологическое исследование кишечника, позволяющее выявить качественные и количественные нарушения состава микрофлоры кишечника (дисбактериоз), патогенную флору, а также определить чувствительность обнаруженных патогенных или условно-патогенных микроорганизмов к антимикробным препаратам (антибиотикам и/или бактериофагам)

При нарушении качественного и количественного состава микрофлоры кишечника, размножении условно-патогенных микроорганизмов развивается дисбактериоз, а в дальнейшем – метаболические, иммунологические и желудочно-кишечные расстройства. Дисбактериоз сопровождается поражением желудочно-кишечного тракта, гиповитаминозом, различными аллергическими проявлениями и общими симптомами (слабостью, повышенной утомляемостью, нарушениями сна и т. д.).

Диагностика и дифференциальная диагностика функциональных и органических заболеваний кишечника желчевыводящих путей и поджелудочной железы при диспепсических расстройствах.

Псевдоаллергозы и аллергические заболевания

Дерматологическая патология

Диагностика состояния микробиоценоза (количества и соотношения микроорганизмов в кале) после курсов антибиотико- и химиотерапии, оперативных вмешательств. Выбор лечения пациентов с заболеваниями желудочно-кишечного тракта и оценка его эффективности

При длительных кишечных инфекциях с неустановленным возбудителем. После долгого лечения антибиотиками, глюкокортикостероидами, иммунодепрессантами, химиотерапевтическими препаратами.

При аллергических заболеваниях, которые плохо поддаются лечению (например, атопическом дерматите).

При планировании операции у лиц, предрасположенных к дисбактериозу кишечника.

При хронических гнойных инфекциях, которые плохо поддаются лечению.

После воздействия химических веществ или ионизирующей радиации – если есть симптомы дисфункции кишечника

При длительном периоде выздоровления после острых кишечных инфекций.

Анализ должен проводиться не менее чем через 2 недели после последнего приема антибиотиков и (или) антибактериальных препаратов.

Для исследования кала предпочтительно использовать утреннюю порцию фекалий. Испражнения отбираются специальной ложечкой, вмонтированной в крышку стерильного пластикового одноразового контейнера.

ГАУЗ СО “Клинико-диагностический центр город Екатеринбург” :: Лаборатория микробиологии

Медицинские манипуляции НЕ ПРОВОДЯТСЯ детям младше 3 лет

Основные направления работы:

  1. Лабораторная диагностика дисбактериоза кишечника.
  2. Микробиологическое исследование микрофлоры кишечника.
  3. Микробиологическое исследование микрофлоры отделяемого.
  4. Исследование микрофлоры урогенитального тракта женщин, мужчин и детей.
  5. Определение токсина А Сlostridium difficilae.
  6. Определение уровня прокальцитонина в крови.
  7. Паразитологические исследования
  8. Копрологические исследования
Лабораторная диагностика дисбактериоза кишечника

Исследование кала позволяет провести количественную и качественную оценку состояния микрофлоры кишечника.

Анализ включает в себя:

  1. Определение изменений нормальной микрофлоры кишечника (снижение бифидо- и лактобактерий, снижение или увеличение количества кишечной палочки, изменение свойств кишечной палочки).
  2. Выявление условно-патогенных микроорганизмов (золотистый стафилококк, клебсиелла, протей, грибы рода Кандида и др.), которые при их избыточном количестве вызывают заболевания желудочно-кишечного тракта.
  3. Выделение бактерий – возбудителей острых кишечных инфекций: дизентерии, сальмонеллезов, эшерихиозов.
Микробиологическое исследование микрофлоры кишечника
  1. Выявление бактерий – возбудителей острых кишечных инфекций – дизентерии, сальмонеллеза, эшерихиозов.
  2. Выявление условно-патогенных микроорганизмов (золотистого стафилококка, клебсиеллы, протея, грибов рода Кандида и др.), которые при их избыточном количестве способны вызвать заболевания желудочно-кишечного тракта.

Правила взятия материала:

  1. Исследование проводят не ранее чем через 1 месяц после курса антибиотикотерапии или приема бактерийных препаратов.
  2. Кал для анализа забирается утром, после акта естественной дефекации. Слабительные препараты не принимать, клизмы не ставить. Материал с памперсов исследованию не подлежит.
  3. Внутреннее содержимое каловых масс забирается в стерильный контейнер помещенной в него лопаточкой (контейнер можно получить в лаборатории или купить в аптеке). Открывать флакон только для взятия материала. Флакон заполняется наполовину.

Транспортировка в лабораторию: в течение двух часов с момента отбора, не допуская переохлаждения и перегревания образца.

Время сдачи анализов на исследование: с 8-00 до 12-00 часов (с понедельника – по субботу, кроме воскресенья).

Сроки выполнения анализов: дисбактериоз- 7 дней, микрофлора кишечника- 5 раб. дней, кал на патогенную флору-5 раб. дней.

Микробиологическое исследование микрофлоры отделяемого (мочи, отделяемого зева, носа, уха, простаты, ран, ликвора и пр.)

Выделение возбудителя заболевания из очага воспаления позволяет проводить адекватное лечение. Анализ включает в себя выделение этиологически значимых микроорганизмов и определение чувствительности к антибиотикам.

Клинический материал, подлежащий исследованию 

Заболевание Материал для исследования
Пиелонефрит, цистит Моча
Фарингит Мазок из зева
Коньюнктивит Мазок с коньюнктивы глаза
Фурункуллез
Мазок из носа, раны
Уретрит Мазок из уретры, моча
Простатит Сперма, сок простаты, моча
Отит Отделяемое из уха
Синусит Отделяемое пазух носа
Пневмония Мокрота, кровь
Раневая поверхность Отделяемое раны
Менингит Ликвор
Артрит Синовиальная жидкость
Сепсис Кровь
Правила взятия проб для исследования микрофлоры мочи у женщин

Исследованию подлежит средняя порция свободно выпущенной мочи, собранной в количестве 3-5 мл в стерильную посуду после тщательного туалета наружных половых органов.

  1. На исследование направляется утренняя порция мочи.
  2. Накануне перед взятием мочи не следует увеличивать потребление жидкости.
  3. От пациентов без выраженных симптомов инфекции, в случае не выделения возбудителя рекомендуем двукратно повторить анализ микрофлоры мочи.

Особенности взятия мочи:

  1. Тщательно вымыть руки с мылом и вытереть их чистым полотенцем.
  2. Вымыть наружные половые органы, используя для этих целей марлевый тампон и теплую мыльную воду. Тампон перемещают спереди назад.
  3. Прополоскать промежность теплой водой и высушить и высушить чистым проглаженным полотенцем. Во время этой процедуры большие половые губы должны быть разведены, к вымытым частям тела запрещается прикасаться руками.
  4. Взять флакон в руку, осторожно открыть, не касаясь краев флакона руками, начинать мочеиспускание. Первую порцию мочи следует выпустить, а среднюю порцию собрать во флакон.
  5. Закрыть флакон крышкой.

Правила транспортировки в лабораторию: пробы следует доставлять в лабораторию в теплом виде в течение 2 часов после взятия мочи.

Время сдачи анализов на исследование: с 8-00 до 12-00 часов (с понедельника – по субботу, кроме воскресенья). Сроки выполнения анализов 5 раб. дней.

Правила взятия проб для исследования микрофлоры мочи у мужчин

Исследованию подлежит средняя порция свободно выпущенной мочи, собранной в количестве 3-5 мл в стерильную посуду после тщательного туалета наружных половых органов.

  1. На исследование направляется утренняя порция мочи.
  2. Накануне перед взятием мочи не следует увеличивать потребление жидкости.
  3. От пациентов без выраженных симптомов инфекции, в случае не выделения возбудителя рекомендуем двукратно повторить анализ микрофлоры мочи.

Особенности взятия мочи:

  1. Тщательно вымыть руки с мылом и вытереть их чистым полотенцем.
  2. Оттянуть назад крайнюю плоть и вымыть наружные половые органы.
  3. Взять флакон в руку, осторожно открыть, не касаясь краев флакона руками.
  4. Оттянуть назад крайнюю плоть начинать мочеиспускание. Первую порцию мочи следует выпустить и, продолжая оттягивать крайнюю плоть назад, направить струю мочи в стерильный флакон.
  5. Закрыть флакон крышкой.

Правила транспортировки в лабораторию: пробы следует доставлять в лабораторию в теплом виде в течение 2 часов после взятия мочи.

Время сдачи анализов на исследование: с 8-00 до 12-00 часов (с понедельника – по субботу, кроме воскресенья).  

Сроки выполнения анализов 5 раб. дней.

Правила взятия проб спермы на бак. исследование

Воздержание от половой жизни 1-2 суток!!!

Особенности взятия материала:

  1. Тщательно вымыть руки с мылом и вытереть их чистым полотенцем.
  2. Оттянуть назад крайнюю плоть и вымыть наружные половые органы.
  3. Помочиться.
  4. Взять флакон в руку, осторожно открыть, не касаясь краев флакона руками.
  5. Собрать сперму во флакон.
  6. Закрыть флакон крышкой.

Правила транспортировки в лабораторию: пробы следует доставлять в лабораторию в теплом виде в течение 2 часов.

Время сдачи анализов на исследование: с 8-00 до 12-00 часов (с понедельника – по субботу, кроме воскресенья).  

Сроки выполнения анализов 5 раб. дней.

Правила взятия мокроты

Бактериологическому исследованию подлежит гнойно-зеленая, гнойно-желтая, слизисто-гнойная мокрота.

  1. Для бактериологического исследования собирается первая утренняя порция мокроты, сбор мокроты производится до еды после тщательного туалета полости рта: необходимо тщательно почистить зубы и прополоскать рот кипяченой водой.
  2. Если пациент не может самостоятельно откашлять мокроту, необходимо провести специальные процедуры для улучшения ее отхождения: вибрационный массаж грудной клетки, дренажное положение, дыхательная гимнастика, индукция мокроты – УЗ-ингаляция 20-30 мл стерильного раствора 10% глицерина и 15% хлорида натрия, дренажные положения, при взятии материала у детей рекомендуют использовать специальные «ловушки» Lukens trap.
  3. Собирать мокроту необходимо в стерильный флакон, объяснив больному, что открывать его нужно непосредственно перед процедурой сбора мокроты. Для получения мокроты пациент хорошо откашливается. Очень важно, чтобы в пробу не попала слизь и слюна.

Транспортировка проб: пробы мокроты должны быть доставлены в лабораторию в течение 1 час, (допустимо хранение при Т 2-80 С не более 1 ч). Время сдачи анализов на исследование: с 8-00 до 12-00 часов (с понедельника – по субботу, кроме воскресенья).

Сроки выполнения анализов 4 раб. дня.

Правила взятия Мазков из зева

Взятие материала производят натощак или через 2 часа после еды, после чистки зубов до начала антибиотикотерапии.

Время сдачи анализов на исследование: с 8-00 до 12-00 часов (кроме воскресенья).

Сроки выполнения анализов 5 раб. дня.

Исследование микрофлоры урогенитального тракта женщин, мужчин и детей

Показания:

  1. Воспалительные процессы урогенитального тракта.
  2. Беременность и планирование беременности.
  3. Бесплодие.

Анализ включает:

  1. Микроскопия вагинального мазка.
  2. Исследование микрофлоры урогенитального тракта.
  3. При показаниях определение чувствительности к антибиотикам.

Материалом для исследования служат мазки из влагалища, уретры (у муж)

Посев из цервикального канала и влагалища:

  1. Отделяемое заднего свода влагалища отбирают с использованием ложки Фолькмана.
  2. Приготовление нативного мазка. Материал равномерно распределяют на предметном стекле мягкими движениями, не применяя грубого втирания. Мазок высушивают при комнатной температуре, заворачивают в бумагу.
  3. Отделяемого цервикального канала отбирают с использованием ватного тампона, смоченного физраствором. Шейку матки очистить от вагинального секрета, ввести тонкий ватный тампон в цервикальный канал, не касаясь стенок влагалища.

Время сдачи анализов на исследование: с 8-00 до 12-00 часов (кроме  воскресенья). Сроки выполнения анализов 5 раб. дней.

Исследование на урогенитальный микоплазмоз и уреаплазмоз

Уреаплазмы (Ureaplasma urealyticum и микоплазмы Mycoplasma hominis) относят к условно-патогенным микроорганизмам, которые в норме могут быть обнаружены при исследовании отделяемого урогенитального тракта.

В тоже время, при увеличении количества этих микроорганизмов и наличии клиники они могут стать причиной хронических воспалительных заболеваний урогенитального тракта женщин и мужчин. Кроме того, уреаплазмы и микоплазмы относят к факторам, оказывающим неблагоприятное влияние на течение беременности.

Показания для исследования:

  1. Хронические воспалительные заболевания урогенитального тракта, невынашивание беременности, бесплодие.
  2. Обнаружение микоплазм или уреаплазм при обследовании методом ПЦР.

Диагностика включает:

  1. Обнаружение и количественный учет микоплазм и уреаплазм.
  2. Определение чувствительности микроорганизмов к антибиотикам.

Материалом для исследования служит отделяемое влагалища, цервикального канала, уретры.

Время приема материала на исследование: с 8-00 до 12-00 часов (ежедневно, кроме  воскресенья).

Сроки выполнения 3 раб. дня.

Определение уровня прокальцитонина в крови

Исследование уровня прокальцитонина в крови является современным методом определения причины воспалительного процесса в организме. Повышение значений прокальцитонина происходит только при заболеваниях, вызванных бактериями, и не изменяется при вирусных инфекциях и туберкулезе.

Показания для исследования:

  1. Подтверждение бактериальной природы заболевания (Например, при диагностике пневмоний, эндокардитов и др.).
  2. Диагностика септических состояний.

Диагностика включает:

  1. Определение количества прокальцитонина в крови.
  2. Интерпретация результатов для определения степени тяжести заболевания.

Правила отбора и доставки материала: для исследования кровь отбирают в одноразовую пробирку.

Объем крови для исследования: 1-2 мл – от детей, 3-5 мл – от взрослых.

Время приема крови на исследование: с 8-00 до 12-00 часов (кроме воскресенья). Проба должна быть доставлена в лабораторию в течение двух часов. Сроки выполнения на 2 день.

Определение токсина А Сlostridium difficilae

Использование антибиотиков для лечения инфекционных заболеваний приводит с одной стороны к устранению причины болезни, с другой – к развитию антибиотикоссоциированной диареи (ААД) или псевдомембранозный колит (частный случай ААД). Практически все случаи заболевания обусловлены токсинпродуцирующими C.difficile. Сопоставление результатов лабораторных исследований с клиническими данными позволяет установить диагноз.

Примечание. Комплексное микробиологическое исследование для выявления причин антибиотикассоциированной диареи включает:

  1. Определение токсина А C. Difficilae.
  2. Исследование микрофлоры кишечника (определение наличия золотистого стафилококка, клебсиелл, грибов, сальмонелл и др.)

Материалом для исследования служит кал. Проба должна быть доставлена в лабораторию в течение двух часов.

Сроки выполнения анализа: 1 раб.день.

Время приема материала на исследование: с 8-00 до 12-00 часов (кроме воскресенья). 

Паразитологические исследования

   Гельминтозы широко распространены во всем мире. Диагностика этих состояний осуществляется как классическими методами – исследование кала (все виды гельминтов и простейших), так и методами иммуноферментного анализа – исследование крови (определение антител к антигенам описторхисов, лямблий, токсокар). В нашей лаборатории применяется комплексный метод обследования на гельминты и простейшие.

Материал для исследования: свежий утренний кал. За 3-5 дней до исследования необходимо отменить прием слабительных препаратов, кал, полученный после клизмы, а также после приема бария (при рентгеновском обследовании) для исследования не используется. Кал собирается в чистый, одноразовый контейнер с завинчивающейся крышкой и ложечкой, в количестве не более 1/3 объема контейнера.

Приемные дни: понедельника – суббота с 8.00 до 12 часов.

Срок готовности результата: на следующий день.

Копрологические исследования

   Копрологические исследования дают информацию о нарушениях пищеварительной и моторной функции желудка и кишечника.

   Подготовка к исследованию: пробная диета по Певзнеру. В пробную диету входят в установленных соотношениях соединительная и мышечная ткань, растительная клетчатка, жиры и крахмал.

Соскоб на энтеробиоз

   Подготовка к исследованию: процедура проводиться утром, сразу же после сна, до проведения гигиенических процедур. Необходимо произвести наружный отпечаток с перианальных складок. Отклейте липкую ленту от предметного стекла, приложите к перианальным складкам, и вновь приклейте на стекло без пузырьков воздуха.

Срок готовности результата: на следующий день.

Исследование кала на скрытую кровь

   Анализ позволяет выявить скрытое кровотечение из различных отделов пищеварительной системы (пищевода, желудка, кишечника). За 7—10 дней до сдачи анализа кала следует отменить некоторые лекарственные препараты: все слабительные, препараты висмута, железа. Нельзя накануне делать клизмы. Если было предварительно рентгенологические исследования желудка и кишечника, то проведение анализа кала на скрытую кровь откладывается на двое суток.

За три дня до анализа следует исключить из рациона печень, мясо, рыбу и все продукты, в которых содержится железо: яблоки, болгарский перец, зеленые части растительной пищи.

Материал для исследования: свежий утренний кал.

Срок готовности результата: на следующий день.

Микробиота — анализ микрофлоры кишечника по крови в Клинике Beauty Practice, Москва

Как проходит микробиотическое исследование в Клинике Beauty Practice?



В Клинике Beauty Practice для анализа микробиоты не нужно приносить с собой биоматериал.
 Медсестра быстро и безболезненно возьмёт у вас кровь из вены, а затем специалисты лаборатории-партнера исследуют совокупность всех микроорганизмов кишечника. Врач разберет результаты анализа и создаст эффективную всеобъемлющую программу: от лекарственных средств до норм двигательной активности. Следуя разработанной программе, вы получите прекрасное самочувствие, здоровый цвет кожи, блестящие волосы, крепкие ногти, отсутствие аллергии и проблем со здоровьем, повышение жизненной активности. Клиника Beauty Practice сотрудничает с ведущими лабораториями страны. Мы предпочитаем получать результаты тестирования, проведенного по самым современным и надежным методикам.

Для чего нужно проводить микробиотическое исследование?

Медицина 21-го века коренным образом преобразует подход к выявлению, лечению и профилактике заболеваний. В Клинике эстетической медицины Beauty Practice активно используют современные методы диагностики, когда становится возможным предсказать появление и провести раннее лечение многих болезненных состояний. Кроме того, всестороннее обследование с применением генетического, лабораторного и микробиотического исследования дает возможность составлять индивидуальные программы для каждого пациента, подбирать основные направления здорового образа жизни и, тем самым, продлевать активное долголетие каждого человека.

Современные достижения антивозрастной медицины говорят о безоговорочной значимости воздействия микробиоты (совокупности всех микроорганизмов) желудочно-кишечного тракта, особенно отдела тонкого кишечника, на здоровье и продолжительность жизни человека.

7 фактов из жизни кишечника:

  • В кишечнике осуществляется пищеварение, пища тщательно и окончательно перерабатывается.
  • Питательные вещества всасываются через кишечную стенку.
  • Ткани слизистой кишечника и микрофлора осуществляют обезвреживание химических токсинов.
  • В стенке кишечника синтезируются ферменты, витамины и гормоны, в том числе серотонин – гормон удовольствия.
  • Ненужные вещества выводятся кишечником наружу.
  • Хорошая микробиотическая среда предотвращает кишечное брожение и способствует очищению крови.
  • Известно, что в кишечнике сконцентрировано до 70% всей иммунной системы.
  • Из перечисленного видно, насколько важна роль правильной микрофлоры в нормальной жизнедеятельности всего организма.

    Нарушения нормального соотношения микроорганизмов у человека приводит к различным заболеваниям и патологическим состояниям: возникновение раньше не отмечавшихся аллергических реакций, подверженность частым инфекционным заболеваниям, нарушение пищевого поведения, даже, казалось бы, простая вещь – неприятный запах изо рта. Человек без проведенной диагностики лишь частично может контролировать состояние своей микробиоты, но если в ее составе уже превалируют патогенные, болезнетворные микроорганизмы, без помощи врачей не обойтись.

    Об особенностях метода ХМС

    Метод ХМС (хромато-масс-спектрометрии) основан хроматографии и масс-спектрометрии и позволяет в короткие сроки оценить микробиологический статус человека по анализу крови. Он относится к микробиологическим исследованиям. С помощью ХМС можно диагностировать инфекционный агент, дисбактериоз и воспалительные процессы с помощью специфических маркеров. Эти вещества содержатся в клеточных стенках микроорганизмов или продуцируются ими в процессе их жизнедеятельности.

    Преимуществам метода ХМС:

    • Выявляет более 50 микроорганизмов в рамках одного анализа
    • Универсален в отношении грибов, бактерий и вирусов
    • Имеет высокую чувствительность клеток в пробе
    • Избирателен до вида (если присутствует маркер)
    • Не требует наличия тестовых материалов, таких как: культурная среда, праймеры, ферменты и др.
    • Анализ производится в самом материале, без дополнительной подготовки
    • Выявляет даже «спящих» возбудителей болезни
    • Может применяться для обследования и выявления микроорганизмов в любых органах

    Анализ на микробиоту играет огромную роль при лечении таких заболеваний, как:

    • Заболевания кожного покрова
    • Заболевания пищеварительной системы
    • Хронические воспалительные процессы
    • Непереносимость продуктов
    • Неприятный запах изо рта
    • Дисбиозы влагалища, хронические инфекции, прочие проблемы в акушерстве и гинекологии, венерологии, урологии
    • Угревая болезнь, атопический дерматит
    • Себорея, псориаз, инфекции кожи
    • Гайморит, отит и проч.
    ВАЖНО!

    Метод удобен и чувствителен, он способен достоверно диагностировать микрофлору кишечника маркерами. Подготовки к анализу не требуется, также не нужно тратить время на культивирование микроорганизмов на специальной среде. Необходимо только сдать кровь на состав микробиоты организма. Забор крови можно производить в любое время суток, независимо от приема пищи и других факторов.

    Метод удобен и чувствителен, он способен достоверно диагностировать микрофлору кишечника маркерами. Подготовки к анализу не требуется, также не нужно тратить время на культивирование микроорганизмов на специальной среде. Необходимо только сдать кровь на состав микробиоты организма. Забор крови можно производить в любое время суток, независимо от приема пищи и других факторов.

Выявлять состав кишечной микрофлоры научились по анализу крови

Ученые из Института биоорганической химии РАН, Федерального научно-клинического центра детской гематологии, онкологии и иммунологии и НИИ физико-химической медицины в ходе совместного исследования выяснили, что по наличию тех или иных пептидов в сыворотке крови можно определить присутствие конкретного микроорганизма в кишечнике человека. Результаты исследования представлены на X Молодежной школе-конференции с международным участием «Актуальные аспекты современной микробиологии», о них рассказывает сайт ИБХ РАН.

Работа исследователей строилась на изучении воздействия химиотерапии на микробиоту кишечника человека. Были взяты образцы сыворотки крови у десяти больных лейкемией на разных этапах полихимиотерапии: до начала лечения, через 7 дней, а также после курса ХТ, то есть через 14 дней. Для контроля образцы были взяты также у десяти здоровых людей. Образцы анализировали следующим образом: сначала их фракционировали на магнитных микрочастицах с катионообменной поверхностью, затем проводили термическую десорбцию пептидно-белковых комплексов. Полученные элюаты исследовали при помощи масс-спекрометрии, а потом проводился подробный биоинформатический анализ.

При этом ученые использовали объединенную базу данных известных белковых последовательностей человека. Такая «калибровка» помогла точно идентифицировать пептиды белков микробиоты. Исследователи также разработали алгоритм msBLAST, настроенный на поиск всех возможных совпадений запрашиваемой пептидной последовательности, причем с учетом возможных замен лейцина на изолейцин и наоборот, чего не позволяет известный алгоритм для этих целей под названием BLAST.

На заключительной стадии идентификации был проведен синтез аналогов «опознанных» пептидов микробиоты. Далее проводился масс-спектрометрический анализ этих синтетических аналогов и сравнение результатов с таковыми пептидов, обнаруженных в сыворотке крови. И если масс-спектры совпадали, то исследователи делали вывод о правильности идентификации пептида. Таким способом была проведена проверка для 10 пептидов из сыворотки крови, что подтвердило справедливость их идентификации как пептидов микробиоты.

В итоге, ученые смогли идентифицировать 4128 уникальных пептидов, относящихся к белкам человека, и 272 уникальных пептида белков микробиоты кишечника. То есть пептиды микробиоты в сыворотке крови человека составляют от 2 до 5 процентов от общего количества идентифицированных белков. При этом в крови пациентов, страдающих лейкемией, пептидов было значительно меньше по сравнению со здоровыми донорами и еще сильнее снижалось после проведения курса химиотерапии. Исследователи выяснили, что разнообразие микроорганизмов также резко падает (примерно в 3 раза) на 7 день после начала курса химиотерапии. То есть полихимиотерапия может оказывать сильное воздействие на состав микробиоты кишечника.

Корреляционное исследование кишечной микрофлоры и первого эпизода депрессии у пациентов из Китая и здоровых добровольцев

Показатели HAMD в группе пациентов и разделение экспериментальной группы по шкале тревожности представлены в таблицах и , соответственно.

3.1. Демографические данные

Данные, представленные средним значением, стандартным отклонением и сравнением между группами с использованием теста независимой выборки t , представлены в таблице.

Таблица 4

Данные представлены средним значением, стандартным отклонением и сравнением между группами, в которых использовалась независимая выборка T Тест

0,591
Группы Мужчина Женские Итого X 2919 / Р
PG 12 18 30
HG 13 17 30 0.487
HAMD счет
Группы PG ( n  = 30) HC ( n

9  = 020) т
р <.05
Возраст (лет) 30,80 ± 10,85 33,37 ± 7,02 -1,088 0,281
Рост (см) 167,00 ± 7,44 166,00 ± 7,08 0,533 0,596
Вес (кг) 60.10 ± 8,36 63 ± 10,75 -1,167 0,248
20,17 ± 7,92 0,30 ± 0,79 13,674 0,000

3.2. Данные секвенирования

После секвенирования 16S рРНК всех шестидесяти образцов было отобрано в общей сложности 1 777 341 необработанная последовательность генов. Затем после оптимизации мы получили 1 496 472 высококачественных генных последовательности, в среднем 24 532 на образец. Чтобы уменьшить количество генных последовательностей и предотвратить переоценку разнообразия последовательностей, мы сгруппировали последовательности с высокой сопоставимостью в одну OTU.После кластеризации всего было получено 477 единиц OTU. Существенных различий между двумя группами не было.

Программное обеспечение Mothur использовалось для построения кривой разрежения для сравнения богатства флоры в образце (рисунок ). Кривая разрежения представляет собой кривую, по которой из общей выборки случайным образом отбиралось определенное количество особей, а количество видов, представленных этими особями, подсчитывалось и строилось по количеству особей и видов.Когда кривая имеет тенденцию быть плоской, это указывает на разумность последовательности.

Кривая разрежения в образце

3.3. Анализ различий численности

Микробное разнообразие изучается в экологии сообществ. Анализ разнообразия (альфа-разнообразие) отдельных образцов может отражать обилие и разнообразие микробных сообществ, включая ряд индексов статистического анализа для оценки обилия видов и разнообразия экологических сообществ. Альфа-разнообразие включает индекс Чао, индекс ACE, индекс Шеннона, индекс Симпсона и индекс Собе.Индекс Чао и индекс ACE отражают видовое богатство выборки, в то время как индекс Шеннона и индекс Симпсона отражают разнообразие видов, на которое влияет видовое богатство и видовая равномерность в сообществе выборки. В случае одинакового видового богатства, чем выше равномерность каждого вида в сообществе, тем богаче будет разнообразие. Альфа-разнообразие этого исследования не представляет собой существенных различий, таких как индекс Чао, индекс ACE, индекс Шеннона, индекс Симпсона и индекс Собе, между группой PG и группой HG.

3.4. Дифференциальный анализ микроэкологии кишечника.

(0,8%). Так, Bacteroides и Firmicutes составляют около 92,4% всей последовательности в фекальной флоре. Остальные последовательности классифицируются как протеобактерий , фузобактерий , актиномицетов и т.д.Кроме того, 0,9% неклассифицированных бактерий до сих пор не классифицированы.

На уровне Phylum статистически значимых различий выявлено не было.

На уровне класса доля бактерий в Epsilonproteobacteria была значительно выше в PG (<0,1% по сравнению с < 0,1%, p  = 0,012).

На уровне семейства, по сравнению с HG, доля бактерий в Lachnospiraceae (14,4% против 9,8%, p  = 0,003) и Succinivibrionaceae (0,003).5% против <0,1%, p  = 0,019) был значительно ниже в PG; и Eubacteriaceae (<0,1% по сравнению с <0,1%, p  = 0,003), Leuconostocaceae (<0,1% по сравнению с <0,1%, p  = 009), Campylobacteraceae (<0,1% по сравнению с <0,1%, p  = 0,012) и Rikenellaceae (1,6% против 3,1%, p  = 0,04) были значительно выше.

На уровне рода сравнительный анализ структуры микробного сообщества двух групп показал, что Olsenella (<0.1% против <0,1%, p  < 0,001), Succinivibrio (0,53% против <0,1%, p  < 001), Alloprevotella (0,67% против <0,1%, p  < 0,001), Peptococcus (<0,1% по сравнению с <0,1%, p  = 0,016), Anaerostipes (0,47% по сравнению с 0,16%, p  = 0,022), <0,1% по сравнению с <0,1%, p  = 0,027%) и Mogibacterium (<0,1% по сравнению с <0,1%, p  = 0,032) были значительно ниже при ПГ. Cloacibacillus (<0,1% против <0,1%, p  < 0,001), Asteroleplasma (<0,1% против <0,1%, p  < 001), Anaerofilum % против (<0,10008 , <0,1%, p  = 0,00116), Eubacterium (<0,1% по сравнению с <0,1%, p  = 0,0028), Parvimonas (<0,1% по сравнению с <0,1%, p = 0,0031), Weissella (<0,1% по сравнению с <0,1%, p  = 0,009), Proteus (<0,1% по сравнению с <0,009).1%, p  = 0,012), Campylobacter (<0,1% против <0,1%, p  = 0,012), Alistipes (1,54% против 3,09%, p

)= . показали значительное увеличение доли бактерий в HG.

На уровне порядка сравнительный анализ структуры микробного сообщества между двумя группами показал, что Campylobacterales (<0,1% против <0,1%, p  = 0,012) были значительно ниже в PG, в то время как Aeromonadales (0,54% против 0,084%, p  = .018) были значительно выше при HG.

Из-за сложной взаимосвязи видов между двумя группами подробные результаты показаны на рисунке, поскольку точность данных чрезвычайно низка для групп бактерий с относительной численностью менее 0,1% в анализе MiSeq. Поэтому мы суммировали флору с численностью более 0,1%, как показано в таблице.

Различия на уровне класса, семейства, рода, отряда и вида; абсцисса — вид бактерий, а ордината — среднее ± SD .* означает, что это актуально

Таблица 5

Подробные результаты дифференциального анализа между PG и HG

OTU Среднее значение (PG)% Среднее (HG)% P 9008 val – V -Val – V -Val – V -Val – V -Val – V -Val – V -Val – V -Val – V -Val – V -Val – V.,9, P. р .signif
Семейный Lachnospiraceae 0,09861 0,143887 0,002997 **
Succinivibrionaceae <0.001 +0,005365 0,01998 *
Rikenellaceae 0,030912 0,016479 0,044955 *
Род Succinivibrio <0,001 0,005294 0,000999 ***
Аллопревотелла <0,001 0,006666 .000999 ***
40018 01616 0,004733 0,021978 *
Alistipes 0,030912 0,015487 0,023976 *
Заказать Aeromonadales <0,001 0,005365 0,017982 *

3.6. На основе оценки по шкале Гамильтона, проанализированной в PG

3.6.1. Анализ различий численности

В соответствии с изложенным выше принципом анализа численности мы обнаружили, что после альфа-статистического анализа на PG каждый индекс PG 2 был больше, чем PG 1, но статистически значимой разницы не было ( p  > .05).

3.6.2. На основе анализа метастазов

Метод метастазирования использовался для анализа двух групп на уровне класса, семейства, рода и порядка. Мы пришли к выводу, что Betaproteobateria (2,4805% против 5,0373%, p = 0,007) имели значительные различия между двумя группами в классе.

В семействе Eubacteriaceae (<0,1% по сравнению с <0,1%, p  = 002), Alcaligenaceae (2,462% по сравнению с 5,016%, p  = 0,013), Peptostreptococcaceae (<0,0.1% против 0,188%, p  = 0,015), Comamonadaceae (<0,1% против <0,1%, p  = 0,015), Thermoanaerobacteraceae (<0,1% против <0,1%, p  = . 03) имели значительные различия между двумя группами.

In Genus, Catenibacterium (<0,1% по сравнению с 0,119%, p  = 0,001), Slackia (<0,1% по сравнению с <0,1%, p  = 900acillus 0,001), p  = 0,001 <0,1% по сравнению с <0,1%, p  = 0,001), Eubacterium (<0,001).1% против <0,1%, p  = 0,002), Comamonas (<0,1% против <0,1%, p  = 0,007), Ezakiella (<0,1% против <0,1%, p  = 0,009), Senegalimassilia (<0,1% по сравнению с <0,1%, p  = 0,009), Gordonibacter (<0,1% по сравнению с <0,1%, p  = 01), Romboutsia (<0,1% против 0,1768%, p  = 0,01), Gelria (<0,1% против <0,1%, p  = 0,02), Sutterella (1.003% по сравнению с 2,5546%, p  = 0,04), Faecalibacterium (6,1537% по сравнению с 3,7208%, p  = 0,047), Anaerostipes (0,2178% по сравнению с 90,0008, p = 90,000% 0,048) имели значительные различия между двумя группами.

По порядку, Burkholderiales (2,4805% против 5,0373%, p  = 0,02) и Thermoanaerobacterales (<0,1% против <0,1%, p  = 0,03) имели значительную разницу между двумя группами.

Результаты Species здесь не перечислены; подробные результаты показаны на рисунке .Как упоминалось выше, поскольку точность данных крайне низка для групп бактерий с относительной численностью менее 0,1% в анализе MiSeq, мы суммировали флору с численностью более 0,1%, как показано в таблице.

Изменчивость двух групп на разных уровнях; по оси абсцисс — вид бактерий, по оси ординат — среднее ± SD

Таблица 6

Подробные результаты дифференциального анализа между PG1 и PG2

202079 9008.signif 0,0047050373 метаболизма билирубин
OUT Среднее значение (PG2)% Среднее значение (PG1)% P -VALUE
Класс Betaproteobacteria 0.050373 0.024805 0,006993 **
Семейный Alcaligenaceae 0,050162 0,024624 0,012987 *
Peptostreptococcaceae 0,00188 <0,001 .014985 *
Род Катенибактерии 0.001192 <0,001 .000999 ***
Саттерелла 0,025546 0,01003 .041958 *
Фекалибактерии 0,037208 0,061537 .047952 *
Анаэростипес <0,001 0,002178 .048951 *
Заказ Burkholderiales 0,024805 .018981 *
Виды Анаэростипес_хадрус 3.6.3. На основании анализа LEfSe

Как видно на рисунке , на основе LDA SCORE мы обнаружили, что доминирующие бактериальные сообщества были получены между двумя группами в соответствии с HAMA SCORE: Alcaligenaceae, Burkholderiales, Betaproteobacteria и Facecalibacterium в две группы.

Распределение доминирующей микрофлоры в LDA SCORE SCORE (см. аннотации на рисунке)

Молекулярная оценка кишечной микрофлоры | Американский журнал клинического питания

РЕЗЮМЕ

Применение молекулярных методологий к анализу кишечной микрофлоры должно способствовать развитию детальных знаний о микробной экологии толстой кишки человека. Эти знания необходимы для получения научно обоснованных пробиотиков.Методы молекулярного типирования (генетического фингерпринтинга), например, риботипирование и гель-электрофорез в пульсирующем поле расщепленных ДНК, позволяют различать бактериальные штаммы, обитающие в кишечном тракте. Анализ популяций лактобацилл, бифидобактерий и энтеробактерий с использованием этих методов показал, что люди и свиньи содержат характерный набор бактериальных штаммов. Кроме того, с помощью молекулярного анализа кишечной микрофлоры могут быть обнаружены пертурбации и переходы, происходящие в этих популяциях и вызванные приемом антибиотиков или аутогенными или аллогенными факторами.В будущих исследованиях можно будет использовать методы молекулярного типирования для анализа состава бактериальных популяций до, во время и после введения пробиотического продукта. Этот экспериментальный подход позволит получить информацию о влиянии пробиотика на аборигенные штаммы, обитающие в желудочно-кишечном тракте человека и других животных.

КИШЕЧНАЯ МИКРОФЛОРА ЧЕЛОВЕКА

Кишечная микрофлора включает в себя разнообразный набор микробных видов, которые в основном являются бактериями и обычно обнаруживаются в фекалиях человека.К таким родам бактерий относятся следующие (1): Acidaminococcus, Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium, Coprococcus, Enterobacter, Enterococcus Escherichia, Eubacterium, Fusobacterium, Klebsiella, Lactobacillus, Megamonas, Megasphaera, Peptostreptococcus, Proteus, Ruminococcus и Veillonella 90. Некоторые из этих микробных групп достигают высоких уровней популяции (≈(1 × 10 10 колониеобразующих единиц на грамм сырой массы кишечного содержимого или фекалий). изучение состава кишечной микрофлоры опиралось почти исключительно на количественную культуру микробов из образцов фекалий.Результаты культур, полученные в этих исследованиях, составляют от 50% до 80% общего микроскопического количества. Подсчет конкретных родов или видов микробов основан на использовании селективных сред. Невозможность культивирования всех микробов, присутствующих в образцах, и использование ограниченного набора надежных селективных сред, несомненно, вносит погрешность в анализ состава нормальной микрофлоры (2). Даже при культивировании идентификация изолятов на уровне видов может быть затруднена из-за значительных различий в биохимических характеристиках (профили ферментации), которые, по-видимому, имеют место среди штаммов, которые в настоящее время считаются представителями одного и того же вида.Дифференциация изолятов на виды, особенно в случае облигатных анаэробов, всегда затруднена с точки зрения логистики и требует интуитивной интерпретации.

Микрофлора оказывает заметное влияние на животное-хозяина, что наблюдалось в экспериментах, в которых были получены характеристики безмикробных (отсутствие микрофлоры) и обычных (наличие микрофлоры) животных. Эти сравнения показали, что многие биохимические, физиологические и иммунологические характеристики животного-хозяина сильно зависят от наличия нормальной микрофлоры (таблица 1, таблица 2 и таблица 3).Из-за этого биохимические анализы деятельности, связанной с микрофлорой, хотя иногда и упускают из виду, представляют собой подходящий метод анализа общего функционирования кишечной микрофлоры (таблица 2).

ТАБЛИЦА 1

Сравнение отдельных свойств безмикробных (отсутствие микрофлоры) и обычных (наличие микрофлоры) животных .

Обычный . без микробов .
Желчь метаболизм кислоты деконьюгация, дегидрирование и дегидроксилирование Отсутствие деконьюгации, дегидрирования и дегидроксилирование
деконьюгации и снижение Маленьких деконьюгаций; Отсутствие снижения
Холестерин Сведение к coprostanol Отсутствие coprostanol
β-Aspartylglycine Отсутствует диоксид Присутствуют
Кишечные газы водород, метан и углерод Отсутствие водород и метан; Меньше углекислого газа
Шорт-цепные жирные кислоты Большие количества нескольких кислот Небольшие количества нескольких кислот
Триптик. Отсутствует
β-Глюкуронидаза (pH 6.5) Присутствие Отсутствие
Весы органов (сердце, легкое и печень) Высокая карта
. кишечная слизь Высоких Низких
Степени деградации муцина Более Менее
слепая кишка размера (грызуны) Малых Больших
ферментативных активностей, связанный с дуоденальными энтероцитами Low High
Кишечная стенка Толстых Thin
Кишечная площадь слизистой поверхности Great малого
Скорость замены энтероцитов Fast Slow
перистальтические движения содержания через тонкий кишечник Fast Низкой температура
Body High Low
Сыворотка концентрация холестерина Низких Высоких
Лимфоузлы Больших Малых
Фракция γ-глобулина в крови Больше Меньше
метаболизма билирубин
Биохимические, физиологические и иммунологические характеристики хозяина . Обычный . без микробов .
Желчь метаболизм кислоты деконьюгация, дегидрирование и дегидроксилирование Отсутствие деконьюгации, дегидрирования и дегидроксилирование
деконьюгации и снижение Маленьких деконьюгаций; Отсутствие снижения
Холестерин Сведение к coprostanol Отсутствие coprostanol
β-Aspartylglycine Отсутствует диоксид Присутствуют
Кишечные газы водород, метан и углерод Отсутствие водород и метан; Меньше углекислого газа
Шорт-цепные жирные кислоты Большие количества нескольких кислот Небольшие количества нескольких кислот
Триптик. Отсутствует
β-Глюкуронидаза (pH 6.5) Присутствие Отсутствие
Весы органов (сердце, легкое и печень) Высокая карта
. кишечная слизь Высоких Низких
Степени деградации муцина Более Менее
слепая кишка размера (грызуны) Малых Больших
ферментативных активностей, связанный с дуоденальными энтероцитами Low High
Кишечная стенка Толстых Thin
Кишечная площадь слизистой поверхности Great малого
Скорость замены энтероцитов Fast Slow
перистальтические движения содержания через тонкий кишечник Fast Низкой температура
Body High Low
Сыворотка концентрация холестерина Низких Высоких
Лимфоузлы Больших Малых
γ-глобулин фракция в крови Подробнее Меньше
Таблица 1

Сравнение выбранных свойств стерильного (отсутствие микрофлоры) и обычное (наличие микрофлоры) животные 1

метаболизма билирубин
Биохимические, физиологические и иммунологические характеристики хозяина . Обычный . без микробов .
Желчь метаболизм кислоты деконьюгация, дегидрирование и дегидроксилирование Отсутствие деконьюгации, дегидрирования и дегидроксилирование
деконьюгации и снижение Маленьких деконьюгаций; Отсутствие снижения
Холестерин Сведение к coprostanol Отсутствие coprostanol
β-Aspartylglycine Отсутствует диоксид Присутствуют
Кишечные газы водород, метан и углерод Отсутствие водород и метан; Меньше углекислого газа
Шорт-цепные жирные кислоты Большие количества нескольких кислот Небольшие количества нескольких кислот
Триптик. Отсутствует
β-Глюкуронидаза (pH 6.5) Присутствие Отсутствие
Весы органов (сердце, легкое и печень) Высокая карта
. кишечная слизь Высоких Низких
Степени деградации муцина Более Менее
слепая кишка размера (грызуны) Малых Больших
ферментативных активностей, связанный с дуоденальными энтероцитами Low High
Кишечная стенка Толстых Thin
Кишечная площадь слизистой поверхности Great малого
Скорость замены энтероцитов Fast Slow
перистальтические движения содержания через тонкий кишечник Fast Низкой температура
Body High Low
Сыворотка концентрация холестерина Низких Высоких
Лимфоузлы Больших Малых
Фракция γ-глобулина в крови Больше Меньше
метаболизма билирубин
Биохимические, физиологические и иммунологические характеристики хозяина . Обычный . без микробов .
Желчь метаболизм кислоты деконьюгация, дегидрирование и дегидроксилирование Отсутствие деконьюгации, дегидрирования и дегидроксилирование
деконьюгации и снижение Маленьких деконьюгаций; Отсутствие снижения
Холестерин Сведение к coprostanol Отсутствие coprostanol
β-Aspartylglycine Отсутствует диоксид Присутствуют
Кишечные газы водород, метан и углерод Отсутствие водород и метан; Меньше углекислого газа
Шорт-цепные жирные кислоты Большие количества нескольких кислот Небольшие количества нескольких кислот
Триптик. Отсутствует
β-Глюкуронидаза (pH 6.5) Присутствие Отсутствие
Весы органов (сердце, легкое и печень) Высокая карта
. кишечная слизь Высоких Низких
Степени деградации муцина Более Менее
слепая кишка размера (грызуны) Малых Больших
ферментативных активностей, связанный с дуоденальными энтероцитами Low High
Кишечная стенка Толстых Thin
Кишечная площадь слизистой поверхности Great малого
Скорость замены энтероцитов Fast Slow
перистальтические движения содержания через тонкий кишечник Fast Низкой температура
Body High Low
Сыворотка концентрация холестерина Низких Высоких
Лимфоузлы Больших Малых
Фракция γ-глобулина в крови Больше Меньше
ТАБЛИЦА 2

Примеры биохимических анализов, используемых при анализе нормальной микрофлоры кишечника

деградации 9 0695 β-аспартилглицин
Анализ . Артикул .
Azoreductase активность 6
β-глюкозидазы 7
β-глюкуронидазы 8
короткоцепочечных жирных кислот 7
Фенольные Продукты (Skatole, Indole)
Билевая соль гидролаза. диоксид углерода и водород 12
активность уреазы 13
муцина 14
Протеолитические 7
Уробилиногена 7
Coprostanol 15 
16
деградации 9 0695 β-Аспартилглицин
Анализ . Артикул .
Azoreductase активность 6
β-глюкозидазы 7
β-глюкуронидазы 8
короткоцепочечных жирных кислот 7
Фенольные Продукты (Skatole, Indole)
Билевая соль гидролаза. диоксид углерода и водород 12
активность уреазы 13
муцина 14
Протеолитические 7
Уробилиногена 7
Coprostanol 15 
16
ТАБЛИЦА 2 . Артикул . Azoreductase активность 6 β-глюкозидазы 7 β-глюкуронидазы 8 короткоцепочечных жирных кислот 7 Фенольные Продукты (Skatole, Indole) Билевая соль гидролаза. диоксид углерода и водород 12 активность уреазы 13 деградации муцина 14 Протеолитические 7 Уробилиногена 7 Coprostanol 15  9 0695 β-аспартилглицин 16 деградации 9 0695 β-аспартилглицин
Анализ . Артикул .
Azoreductase активность 6
β-глюкозидазы 7
β-глюкуронидазы 8
короткоцепочечных жирных кислот 7
Фенольные Продукты (Skatole, Indole)
Билевая соль гидролаза. диоксид углерода и водород 12
активность уреазы 13
муцина 14
Протеолитические 7
Уробилиногена 7
Coprostanol 15 
16
ТАБЛИЦА 3

Методы молекулярного типирования, обычно используемые для дифференциации штаммов бактерий

Метод . Описание .
Мультилокусный электрофорез ферментов Характеристика изолятов по относительной электрофоретической подвижности большого количества водорастворимых ферментов. Суммарный электростатический заряд и, следовательно, скорость миграции белка во время электрофореза определяются его аминокислотной последовательностью. Изменения в последовательностях генетических детерминант ферментов отражаются на подвижности белков.
Гель-электрофорез в импульсном поле Характеристика изолятов на основе полиморфизма длин рестрикционных фрагментов хромосомной ДНК. Бактерии встраиваются в агарозу и лизируются in situ, а хромосомная ДНК расщепляется эндонуклеазой рестрикции, которая режет ДНК. Срезы агарозы добавляют в агарозный гель, и рестрикционные фрагменты разделяются на дискретные полосы в геле с помощью электрофоретического аппарата, который переключает направление тока в соответствии с заданной программой.
Риботипирование ДНК, выделенная из бактериальных изолятов, расщепляется соответствующей эндонуклеазой рестрикции; полученные фрагменты разделяют в агарозном электрофоретическом геле, переносят на гибридизационную мембрану и зондируют с помощью генной последовательности рибосомной РНК, меченной радиоактивным изотопом. Поскольку бактерии имеют несколько копий оперонов рРНК в своей хромосоме, несколько фрагментов в рестрикционном расщеплении гибридизуют зонд. Полученные образцы обеспечивают средство дифференциации между бактериальными штаммами.
Случайная амплификация полиморфной ДНК Произвольно выбирается праймер длиной ≈10 нуклеотидов, который подвергается гибридизации с бактериальной ДНК в условиях низкой строгости. Молекулы коротких праймеров гибридизуются в случайных местах, чтобы инициировать полимеризацию ДНК в полимеразной цепной реакции (ПЦР). Близость, количество и расположение этих сайтов праймирования различаются у разных штаммов, а электрофоретическая картина фрагментов ДНК, амплифицированных с помощью ПЦР, дает характеристики каждого бактериального штамма.
Метод . Описание .
Мультилокусный электрофорез ферментов Характеристика изолятов по относительной электрофоретической подвижности большого количества водорастворимых ферментов. Суммарный электростатический заряд и, следовательно, скорость миграции белка во время электрофореза определяются его аминокислотной последовательностью. Изменения в последовательностях генетических детерминант ферментов отражаются на подвижности белков.
Гель-электрофорез в импульсном поле Характеристика изолятов на основе полиморфизма длин рестрикционных фрагментов хромосомной ДНК. Бактерии встраиваются в агарозу и лизируются in situ, а хромосомная ДНК расщепляется эндонуклеазой рестрикции, которая режет ДНК. Срезы агарозы добавляют в агарозный гель, и рестрикционные фрагменты разделяются на дискретные полосы в геле с помощью электрофоретического аппарата, который переключает направление тока в соответствии с заданной программой.
Риботипирование ДНК, выделенная из бактериальных изолятов, расщепляется соответствующей эндонуклеазой рестрикции; полученные фрагменты разделяют в агарозном электрофоретическом геле, переносят на гибридизационную мембрану и зондируют с помощью генной последовательности рибосомной РНК, меченной радиоактивным изотопом. Поскольку бактерии имеют несколько копий оперонов рРНК в своей хромосоме, несколько фрагментов в рестрикционном расщеплении гибридизуют зонд. Полученные образцы обеспечивают средство дифференциации между бактериальными штаммами.
Случайная амплификация полиморфной ДНК Произвольно выбирается праймер длиной ≈10 нуклеотидов, который подвергается гибридизации с бактериальной ДНК в условиях низкой строгости. Молекулы коротких праймеров гибридизуются в случайных местах, чтобы инициировать полимеризацию ДНК в полимеразной цепной реакции (ПЦР). Близость, количество и расположение этих сайтов праймирования различаются у разных штаммов, а электрофоретическая картина фрагментов ДНК, амплифицированных с помощью ПЦР, дает характеристики каждого бактериального штамма.
ТАБЛИЦА 3

Методы молекулярного типирования, обычно используемые для дифференциации штаммов бактерий . Описание . Мультилокусный электрофорез ферментов Характеристика изолятов по относительной электрофоретической подвижности большого количества водорастворимых ферментов. Суммарный электростатический заряд и, следовательно, скорость миграции белка во время электрофореза определяются его аминокислотной последовательностью.Изменения в последовательностях генетических детерминант ферментов отражаются на подвижности белков. Гель-электрофорез в импульсном поле Характеристика изолятов на основе полиморфизма длин рестрикционных фрагментов хромосомной ДНК. Бактерии встраиваются в агарозу и лизируются in situ, а хромосомная ДНК расщепляется эндонуклеазой рестрикции, которая режет ДНК. Срезы агарозы добавляют в агарозный гель, и рестрикционные фрагменты разделяются на дискретные полосы в геле с помощью электрофоретического аппарата, который переключает направление тока в соответствии с заданной программой. Риботипирование ДНК, выделенная из бактериальных изолятов, расщепляется соответствующей эндонуклеазой рестрикции; полученные фрагменты разделяют в агарозном электрофоретическом геле, переносят на гибридизационную мембрану и зондируют с помощью генной последовательности рибосомной РНК, меченной радиоактивным изотопом. Поскольку бактерии имеют несколько копий оперонов рРНК в своей хромосоме, несколько фрагментов в рестрикционном расщеплении гибридизуют зонд. Полученные образцы обеспечивают средство дифференциации между бактериальными штаммами. Случайная амплификация полиморфной ДНК Произвольно выбирается праймер длиной ≈10 нуклеотидов, который подвергается гибридизации с бактериальной ДНК в условиях низкой строгости. Молекулы коротких праймеров гибридизуются в случайных местах, чтобы инициировать полимеризацию ДНК в полимеразной цепной реакции (ПЦР). Близость, количество и расположение этих сайтов праймирования различаются у разных штаммов, а электрофоретическая картина фрагментов ДНК, амплифицированных с помощью ПЦР, дает характеристики каждого бактериального штамма.

Метод . Описание .
Мультилокусный электрофорез ферментов Характеристика изолятов по относительной электрофоретической подвижности большого количества водорастворимых ферментов. Суммарный электростатический заряд и, следовательно, скорость миграции белка во время электрофореза определяются его аминокислотной последовательностью. Изменения в последовательностях генетических детерминант ферментов отражаются на подвижности белков.
Гель-электрофорез в импульсном поле Характеристика изолятов на основе полиморфизма длин рестрикционных фрагментов хромосомной ДНК. Бактерии встраиваются в агарозу и лизируются in situ, а хромосомная ДНК расщепляется эндонуклеазой рестрикции, которая режет ДНК. Срезы агарозы добавляют в агарозный гель, и рестрикционные фрагменты разделяются на дискретные полосы в геле с помощью электрофоретического аппарата, который переключает направление тока в соответствии с заданной программой.
Риботипирование ДНК, выделенная из бактериальных изолятов, расщепляется соответствующей эндонуклеазой рестрикции; полученные фрагменты разделяют в агарозном электрофоретическом геле, переносят на гибридизационную мембрану и зондируют с помощью генной последовательности рибосомной РНК, меченной радиоактивным изотопом. Поскольку бактерии имеют несколько копий оперонов рРНК в своей хромосоме, несколько фрагментов в рестрикционном расщеплении гибридизуют зонд. Полученные образцы обеспечивают средство дифференциации между бактериальными штаммами.
Случайная амплификация полиморфной ДНК Произвольно выбирается праймер длиной ≈10 нуклеотидов, который подвергается гибридизации с бактериальной ДНК в условиях низкой строгости. Молекулы коротких праймеров гибридизуются в случайных местах, чтобы инициировать полимеризацию ДНК в полимеразной цепной реакции (ПЦР). Близость, количество и расположение этих сайтов праймирования различаются у разных штаммов, а электрофоретическая картина фрагментов ДНК, амплифицированных с помощью ПЦР, дает характеристики каждого бактериального штамма.

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕТОДЫ И АНАЛИЗ ЭКОСИСТЕМ

Анализу наземных и водных экосистем в последние годы способствовало использование молекулярных методов, с помощью которых были установлены профили сообществ (17). Молекулярные методы включают амплификацию с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) генов 16S рибосомной РНК (16S рДНК) из микробной ДНК, выделенной из образцов, собранных в определенных местах обитания. Амплифицированные последовательности 16S рДНК клонируют и должны содержать копии гена всех видов, представленных в образце.Клоны 16S рДНК подвергают скринингу (некоторые последовательности клонируют более одного раза) и репрезентативные клоны секвенируют. Поскольку последовательности 16S рДНК являются одним из краеугольных камней таксономии микробов, сопоставление последовательностей с последовательностями, хранящимися в банках данных, позволяет распознавать, какие виды представлены в среде обитания, включая те, которые нельзя культивировать обычными методами. Интересно, что Wilson и Blitchington (18) сравнили культуру и анализ последовательности рДНК 16S как методы анализа образцов фекалий человека.Они обнаружили, что в целом биоразнообразие образцов, проанализированных двумя методами, хорошо согласуется.

Гель-электрофорез в температурном градиенте и денатурирующий гель-электрофорез разрабатываются как дополнительные методы анализа кишечной микрофлоры. В этом методе 16S рДНК амплифицируют с помощью ПЦР из ДНК бактериальных клеток в образце. Различные молекулярные формы (из разных видов бактерий) 16S рДНК в образце можно отделить друг от друга с помощью гель-электрофореза в температурном градиенте или денатурирующем градиенте.В полиакриламидном геле (6 % акриламида, 0,1 % бис-акриламида, мочевина, формамид и глицерин) создают температурный или химический градиент параллельно электрическому полю. Образцы ДНК мигрируют по градиенту от низкой к высокой температуре (или от низкого к высокому химическому градиенту). В точке градиента, где происходит частичная денатурация двухцепочечной ДНК, миграция фрагмента ДНК резко замедляется, и можно разделить последовательности одинакового размера, но с разной термической или химической стабильностью (19).16S рДНК разных видов имеют разные последовательности нуклеотидных оснований в вариабельных областях и, следовательно, обладают разной стабильностью. Последовательности, отличающиеся только заменой одного основания, теоретически могут быть разделены этим методом. Рисунок фрагментов ДНК в геле, характерный для бактериального содержимого образца, можно наблюдать после применения соответствующей системы детекции (например, окрашивание серебром). Фрагменты 16S рДНК можно элюировать из геля для дальнейшей амплификации с помощью ПЦР, а затем секвенировать для идентификации или характеристики микроба, из которого они были амплифицированы.

Быстрая и надежная идентификация бактериальных изолятов в настоящее время значительно облегчается наличием ПЦР и автоматического секвенирования нуклеотидных оснований амплифицированной ДНК. Последовательности гена 16S рДНК (частичные или полные) могут быть легко получены с использованием универсальных праймеров и ПЦР, а затем эти последовательности можно сравнить с последовательностями в банках данных. Более короткие участки геномной ДНК могут оказаться еще более полезными для целей идентификации. Например, виды бактерий, продуцирующих молочную кислоту, можно дифференцировать по спейсерной области длиной ≈500 пар оснований, расположенной между генами 16S и 23S рРНК.Последовательность нуклеотидных оснований этой области может быть получена прямым секвенированием амплифицированной ДНК (20). Виды могут быть подсчитаны непосредственно в образцах с помощью олигонуклеотидных зондов на основе последовательностей 16S рДНК (гибридизация in situ). Эти молекулы зонда метят флуоресцентным красителем, и процедура называется флуоресцентной гибридизацией in situ (21).

Важно отметить, что описанные выше методы на основе ПЦР и олигонуклеотидных зондов не позволяют дифференцировать штаммы, принадлежащие к одному и тому же виду бактерий.Однако дифференциация между штаммами может быть достигнута с помощью методов молекулярного типирования, которые внесли важный вклад в эпидемиологические исследования патогенных микробов. Краткое изложение применимых методов молекулярного типирования (генетического фингерпринтинга) представлено в таблице 3.

Методы молекулярного типирования, например, риботипирование и гель-электрофорез в пульсирующем поле гидролизатов ДНК, приготовленных из бактериальных изолятов, позволили провести анализ микрофлоры фекалий человека на уровне штаммов.В одном исследовании изучение популяций бифидобактерий и лактобацилл в ежемесячных образцах фекалий, собранных в течение 12-месячного периода, показало, что могут быть заметные различия в сложности и стабильности этих бактериальных популяций у людей (22). В этом исследовании у одного субъекта была относительно простая (5 штаммов, обнаруженных в течение 12-месячного периода) и стабильная коллекция бифидобактерий, а у другого субъекта было 32 штамма, некоторые из которых появлялись, исчезали, а иногда снова появлялись в ходе исследования. .Набор штаммов, обнаруженных у каждого субъекта, был уникальным для каждого человека в том смысле, что штамм, общий для обоих субъектов, не был обнаружен. Точно так же у каждого субъекта был характерный штамм лактобактерий, который преобладал в течение 12-месячного периода (22).

Вышеупомянутое исследование было расширено за счет анализа популяций бифидобактерий и лактобактерий еще у 10 здоровых людей с использованием молекулярного типирования. От каждого субъекта было получено два образца фекалий. Около половины испытуемых имели относительно простую популяцию бифидобактерий, тогда как у других испытуемых была более сложная коллекция этих бактерий.Большинство испытуемых содержали простую популяцию лактобацилл, часто состоящую из одного численно преобладающего штамма. У каждого субъекта были обнаружены уникальные коллекции бифидо- и лактобактерий, которые сохранялись на протяжении всего исследования (23). Учитывая весьма специфичный характер отдельных микрофлор, неудивительно, что пробиотический штамм относительно быстро элиминируется из кишечной экосистемы после прекращения регулярного потребления продукта (24). Возможно, различия в сложности и динамике кишечных популяций бактерий, продуцирующих молочную кислоту, также отражаются в больших различиях в количестве, при котором пробиотический штамм может быть обнаружен у разных субъектов, потребляющих один и тот же продукт.Например, Lactobacillus GG был обнаружен в образцах фекалий разных людей в концентрациях от <0,1% до 98% от общей популяции лактобацилл (24). Такие различия в пробиотических популяциях среди субъектов, несомненно, должны влиять на эффективность продукта в сообществе.

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ АНАЛИЗ МОЖЕТ ВЫЯВЛЯТЬ НАРУШЕНИЯ МИКРОФЛОРЫ

В недавнем исследовании фекальной микрофлоры с использованием риботипирования в образцах, полученных от человека в течение 12-месячного периода, было обнаружено 27 штаммов энтеробактерий (22, 25).В течение 21 и 22 недель исследования субъекту вводили тригидрат амоксициллина (1 г/день) перорально в течение 7 дней для лечения инфекции дыхательных путей. Было особенно интересно наблюдать, повлияет ли введение амоксициллина на состав энтеробактериальной микрофлоры этого субъекта в свете растущей озабоченности по поводу выбора устойчивых к противомикробным препаратам штаммов бактерий, имеющих медицинское значение. Члены Enterobacteriaceae являются условно-патогенными микроорганизмами, имеющими особое значение при внутрибольничных инфекциях и инфекциях мочевыводящих путей.Штаммы энтеробактерий ( Escherichia coli ), выделенные до введения амоксициллина, были чувствительны ко всем испытанным антибиотикам (ампициллину, доксициклину, налидиксовой кислоте и триметоприму). Штаммы E. coli , выделенные после введения амоксициллина (23–31 неделя), были устойчивы к ампициллину, доксициклину и триметоприму (т. е. имели множественную лекарственную устойчивость). Штаммы Klebsiella pneumoniae преобладали в образцах фекалий на 35, 39 и 43 неделе исследования и были устойчивы только к ампициллину.Приблизительно через 6 мес (недели 47 и 51) после введения амоксициллина микрофлора фекалий субъекта содержала только чувствительные к антибиотикам энтеробактерии, причем преобладал единственный штамм E. coli . Следовательно, микробная экология кишечного тракта, по-видимому, сильно изменилась после введения амоксициллина. Это возмущение не было очевидным при изучении общего числа энтеробактерий, потому что оно всегда сильно колебалось у этого индивидуума (22), но было очевидным при определении состава штаммов и чувствительности популяции энтеробактерий к антибиотикам.Штаммы E. coli , которые проявляли множественную резистентность, преобладали в образцах фекалий в течение ≈13 недель после введения антибиотика. После этого штаммы с множественной устойчивостью перестали обнаруживаться, а были заменены сложным сообществом, содержащим устойчивые к ампициллину штаммы клебсиелл и чувствительные к антибиотикам штаммы энтеробактерий и серратий. Поразительно, что антибиотикорезистентные штаммы продолжали преобладать в микрофлоре энтеробактерий в течение почти 6 мес, несмотря на стандартный курс лечения амоксициллином 7 дней.Эти явления не наблюдались бы без детального анализа состава энтеробактериальной микрофлоры с применением методов генетического фингерпринтинга. Результаты этого исследования показали, что молекулярное типирование бактериальных изолятов может оказать ценную помощь в обнаружении нарушений кишечной микрофлоры аллогенными влияниями (25).

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ АНАЛИЗ МИКРОФЛОРЫ МОЖЕТ ПОКАЗАТЬ ПЕРЕХОД

Молекулярное типирование изолятов лактобактерий, полученных из содержимого желудка и слепой кишки свиней в возрасте 6–150 дней, показало, что в желудочно-кишечном тракте свиней на протяжении всей их жизни происходит смена штаммов лактобацилл (26).Наблюдались периоды однородности и стабильности в отношении состава лактобациллярной микрофлоры, когда численно преобладало относительно небольшое количество штаммов (до отъема 18 дней, откорма 85 дней и бекона 150 дней) у всех отобранных свиней. Только один штамм, обозначенный как R20, постоянно обнаруживался в образцах, взятых у свиней после отъема. Это было особенно заметно в образцах слепой кишки, в которых штамм R20 стал численно преобладающим у всех животных в возрасте 85 и 150 дней. Напротив, популяции лактобацилл, обнаруженные в образцах желудочно-кишечного тракта свиней в возрасте 24 (после отъема) или 60 дней (доращивание), были гетерогенными в отношении состава штаммов и различались между животными.Большое количество штаммов, обнаруженных в ходе этого исследования (103 штамма), принадлежало в основном к 2 видам: Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus fermentum .

Причины колебаний состава популяций лактобацилл свиней разного возраста не очевидны. Физиологические изменения, происходящие в пищеварительном тракте свиней, могут влиять на состав микрофлоры. Изменения в питании могут иметь важное значение, особенно в случае присутствия лактобацилл в содержимом желудка.Периоды наибольшей неоднородности в составе популяций лактобацилл наблюдались у животных после отъема (24 дня; содержимое желудка и слепой кишки) и у животных в доращивании (60 дней; содержимое слепой кишки). Это особенно стрессовое время для свиней, потому что при отъеме они лишаются контакта со свиноматкой и перемещаются в новые помещения. На этапе выращивания животные перераспределяются по загонам и должны восстановить социальный порядок. Известно, что стресс влияет на микрофлору желудочно-кишечного тракта, и общая популяция лактобацилл входит в число тех, на которые оказывается влияние (27).Результаты исследования показали, что молекулярный анализ бактериальной популяции, обитающей в желудочно-кишечном тракте, позволяет выявлять переходы в составе микрофлоры, связанные с возрастом и особенностями содержания животных.

ПОСЛЕДСТВИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК ПРОБИОТИКОВ

Молекулярный анализ популяций, населяющих кишечный тракт, позволит исследователям адекватно оценить влияние потребления пробиотика на кишечную микрофлору.Интересующие популяции (например, лактобациллы и бифидобактерии), обнаруженные в образцах фекалий, собранных в течение нескольких месяцев, могут быть проанализированы для получения исходных данных о нормальной микрофлоре отдельных людей. Затем эти субъекты могли употреблять пробиотик еще в течение нескольких месяцев. Молекулярное типирование изолятов позволит определить долю конкретной популяции, состоящей из пробиотического штамма, и судьбу местных штаммов. Дополнительные образцы фекалий могут быть исследованы после того, как потребление пробиотика прекратилось, чтобы установить долгосрочное воздействие пробиотика на кишечную микрофлору.Это может включать наблюдения за потерей пробиотического штамма из экосистемы и колонизацией или повторной колонизацией кишечного тракта аутохтонными или аллохтонными штаммами. В сочетании с подсчетом общего количества бактериальных популяций, составляющих кишечную микрофлору, и использованием биохимических анализов метаболической активности бактерий методы молекулярного типирования облегчат проведение подробного анализа кишечной микрофлоры. Несомненно, в будущем методы на основе ПЦР будут способствовать анализу кишечной экосистемы, облегчая логистическую нагрузку, которую в настоящее время несут исследования микрофлоры, а также позволяя обнаруживать субдоминантные популяции микробов, которые в настоящее время не поддаются анализу. и количественно.Пробиотик определяется как «живая микробная кормовая добавка, которая благотворно влияет на животное-хозяина, улучшая его кишечный микробный баланс» (28). Поэтому знание состава кишечной микрофлоры имеет решающее значение для разработки и маркетинга этих продуктов.

ССЫЛКИ

1

Таннок

GW

.

Нормальная микрофлора. Знакомство с микробами, обитающими в организме человека.

Лондон

:

Чепмен и Холл

,

1995

.2

Драсар

БС

,

Барроу

ПА

.

Микробиология кишечника.

Вашингтон, округ Колумбия

:

Американское общество микробиологии

,

1985

.3

Гордон

HA

,

Пести

L

.

Животное-гнотобиотик как инструмент изучения взаимоотношений хозяин-микроб

.

Bacteriol Rev

1971

;

35

:

390

429

.4

Лаки

ТД

.

Безмикробная жизнь и гнотобиология.

Нью-Йорк

:

Academic Press

,

1963

.5

Tannock

GW

.

Влияние нормальной микробиоты на животное-хозяина

. В:

Mackie

RI

,

White

BA

,

Isaacson

RE

, ред.

Микробиология желудочно-кишечного тракта. Том 2. Желудочно-кишечные микробы и взаимодействия с хозяином.

Нью -Йорк

:

Chapman and Hall

,

1997

:

466

97

6

McConnell

MA

,

Tannock

GW

.

Лактобациллы и активность азоредуктазы в слепой кишке мышей

.

Appl Environ Microbiol

1991

;

57

:

3664

5

.7

Tannock

GW

,

Crichton

C

,

Welling

GW

,

T.000393.

.

Восстановление микрофлоры желудочно-кишечного тракта мышей без лактобацилл

.

Appl Environ Microbiol

1988

;

54

:

2971

5

.8

McConnell

MA

,

Tannock

GW

.

Заметка о лактобациллах и активности β-глюкуронидазы в кишечном содержимом мышей

.

J Appl Bacteriol

1993

;

74

:

649

51

.9

Дженсен

МТ

,

Кокс

РФ

,

Дженсен

ВВ

.

Производство 3-метилиндола (скатола) и индола смешанными популяциями фекальных бактерий свиней

.

Appl Environ Microbiol

1995

;

61

:

3180

4

.10

Tannock

GW

,

Dashkevicz

MP

,

Feighner

SD

.

Лактобациллы и гидролаза желчных солей в кишечном тракте мышей

.

Appl Environ Microbiol

1989

;

55

:

1848

51

.11

Tannock

GW

,

Tangerman

A

,

Van Schaik

A

,

McConnell

MA

.

Деконъюгация желчных кислот лактобациллами в тонкой кишке мыши

.

Appl Environ Microbiol

1994

;

60

:

3419

20

.12

Дженсен

BB

,

Йоргенсен

H

.

Влияние пищевых волокон на микробную активность и продукцию микробных газов в различных отделах желудочно-кишечного тракта

.

Appl Environ Microbiol

1994

;

60

:

1897

904

.13

Brockett

M

,

Tannock

GW

.

Влияние диеты на микробную активность в слепой кишке мышей

.

Can J Microbiol

1982

;

28

:

493

9

.14

Густафссон

BE

,

Карлштедт-Дьюк

B

.

Кишечные водорастворимые муцины стерильных, бывших стерильных и обычных животных

.

Acta Pathol Microbiol Immunol Scand

1984

;

92

:

247

52

.15

Carlstedt-Duke

B

,

ALM

L

,

Hoverstad

T

, et al.

Влияние клиндамицина, вводимого вместе с лактобациллами или без них, на экологию кишечника крыс

.

FEMS Microbiol Ecol

1987

;

45

:

251

9

.16

Веллинг

GW

.

Сравнение методов определения β-аспартилглицина в супернатантах фекалий больных лейкемией, получавших противомикробные препараты

.

J Хроматогр

1982

;

232

:

55

62

.17

Schmidt

TM

,

Delong

EF

,

PACE

NR

.

Анализ сообщества морского пикопланктона с помощью клонирования и секвенирования гена 16S рРНК

.

J Бактериол

1991

; .

Биота толстой кишки человека, изученная с помощью анализа последовательности рибосомной ДНК

.

Appl Environ Microbiol

1996

;

62

:

2273

8

0,19

Райснер Д

,

Штегер

G

,

Визе U

,

Вульферт

М

,

Heiby М

,

Хенко

К

.

Гель-электрофорез в температурном градиенте для обнаружения полиморфной ДНК и количественной полимеразной цепной реакции

.

Электрофорез

1992

;

13

:

632

6

.20

Тилсала-Тимисъярви

A

,

Алатоссава

T

.

Разработка олигонуклеотидных праймеров из межгенных последовательностей 16S-23S рРНК для идентификации различных молочных и пробиотических молочнокислых бактерий с помощью ПЦР

.

Int J Food Microbiol

1997

;

35

:

49

56

0,21 Welling

GW

,

Elfferich P

,

Raangs GC

,

Wildeboer-Veloo

АСМ,

Jansen

ГДж ,

Дегенер

JE

.

Олигонуклеотидные зонды, нацеленные на 16S рибосомную РНК, для мониторинга бактерий кишечного тракта

.

Scand J Gastroenterol Suppl

1997

;

222

:

17

9

.22

Маккартни

AL

,

Ван

W

,

Таннок

GW

.

Молекулярный анализ состава бифидо- и лактобактериальной микрофлоры человека

.

Appl Environ Microbiol

1996

;

62

:

4608

13

.23

Kimura

K

,

McCartney

AL

,

McConnell

MA

,

Tannock

GW

.

Анализ фекальных популяций бифидо- и лактобактерий и исследование иммунологических реакций их хозяев-людей на преобладающие штаммы

.

Appl Environ Microbiol

1997

;

63

:

3394

8

.24

Сакселин

М

.

Колонизация желудочно-кишечного тракта человека пробиотическими бактериями

.

Питание Сегодня

1996

;

31

:

5S

8S

.25

McBurney

WT

,

McCartney

A

,

APUN

A

,

McConnell

M

,

Tannock

GW

.

Нарушение энтеробактериальной микрофлоры, выявляемое с помощью молекулярного анализа

.

Microb Ecol Health Dis

1999

;

11

:

75

9

.26

Bateup

J

,

Dobbinson

S

,

Munro

K

,

McConnell

.

Молекулярный анализ состава популяций Lactobacillus , населяющих желудок и слепую кишку свиней

.

Microb Ecol Health Dis

1998

;

10

:

95

102

.27

Таннок

GW

.

Модификация нормальной микробиоты под воздействием диеты, стресса, противомикробных препаратов и пробиотиков

. В:

Mackie

RI

,

White

BA

,

Isaacson

RE

, ред.

Микробиология желудочно-кишечного тракта. Том 2. Желудочно-кишечные микробы и взаимодействия с хозяином.

Нью-Йорк

:

Чепмен и Холл

,

1997

:

434

65

28

Фуллер

Р

3 .

Пробиотики для человека и животных

.

J Appl Bacteriol

1989

;

66

:

365

78

.

© 2001 Американское общество клинического питания

«Микробиом кишечника: как хозяин и микробные сообщества влияют друг на друга» SwatTalk :: Ресурсы и мероприятия для выпускников :: Swarthmore College

с Эми Воллмер, Исааком Х.Клотье-младший, профессор биологии

Записано в среду, 22 апреля 2020 г.

 

ВЫПИСКА

Эми Ченг Воллмер:

Очень приятно быть с вами онлайн, когда прошлой осенью меня попросили выступить со SwatTalk, я был удивлен, узнав, что не собираюсь выступать перед живой аудиторией, я никогда не делал этого раньше в своей карьере в Суортмор. Я много выступал перед выпускниками, но они всегда были на встречах выпускников. И поэтому, когда Лиза Шефер, которая координировала это мероприятие, говорила со мной об этом, она сказала: «Ну, не волнуйся, Эми, это все электронное, мы делаем это на этой штуке под названием Zoom.” И я подумал, ладно, это еще один момент, о котором мне придется подумать, прежде чем я начну этот разговор.

Эми Ченг Воллмер:

Ну, получается, я уже несколько недель преподаю в Zoom и меня это вполне устраивает. И поэтому я рад, что вместо того, чтобы бояться изучать новые технологии и пытаться выступить с докладом, я рад быть здесь.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, тема, о которой я собираюсь вам рассказать, — это очень интересная область микробиологии, а именно: полезные бактерии, обитающие в нашем теле, но особенно в кишечнике, влияют на нашу физиологию и фактически на наше поведение.Я не буду много говорить о нашем поведении, это должен быть отдельный разговор. Но это лекция в моем классе микробиологии, которая подводит итоги больше всего.

Эми Ченг Воллмер:

И на самом деле, я расширил его до двух лекций в своей программе, потому что второй доклад на самом деле посвящен микробиому кишечника и мозгу. Но сегодня мы поговорим о кишечном микробиоме, и я надеюсь рассказать вам о некоторых действительно захватывающих достижениях, которые произошли в этой области, в частности, у людей и их кишечных микробов.А затем я также собираюсь немного коснуться некоторых исследований, которые являются результатом сотрудничества между моей лабораторией и лабораторией Сары Хиберт Берч.

Эми Ченг Воллмер:

Сара вышла на пенсию в декабре прошлого года. Она зоофизиолог и эксперт по колибри и другим мелким млекопитающим, другим мелким млекопитающим, которых она содержала в виварии в Суортморе. Итак, я расскажу вам немного о том, как мы погружаем большой палец ноги в большой бассейн кишечного микробиома.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, я хочу уточнить некоторые термины. Таким образом, микробиота — это современный термин, раньше его называли кишечной флорой, потому что мы думали, что бактерии больше похожи на растения. Но оказывается, что микробиота включает в себя бактерии и родственные микробы, называемые археями, а также грибы и вирусы, которые заражают эти организмы. И поэтому мы называем все эти вещи в нашем кишечнике микробиотой.

Эми Ченг Воллмер:

Когда мы говорим о микробиоме, мы также включаем гены внутри этих организмов.И когда я говорю слово микробиом, я как бы имею в виду все это, организмы и их гены, и то, что их гены делают для нас. Если вы посмотрите на человеческое тело, то увидите, что мы не одна экосистема, а целый ряд экосистем. И вы знаете, что ваша кожа довольно сухая, вы знаете, что внутренняя часть вашего уха покрыта воском или действительно отличается от вашей кожи, что ваш носовой проход, ваши подмышки и все эти места на вашем теле имеют очень специфические условия.

Эми Ченг Воллмер:

И неудивительно, что эти разные почтовые индексы на нашем теле, если хотите, имеют разных жителей, которые специализируются на этих условиях.Микробиомы в нас и на нас довольно динамичны по своему составу и реагируют на нас и на окружающую среду, в которой мы живем.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, немного о кишечнике. Итак, сразу после оплодотворения человеческий эмбрион представляет собой просто большой клубок клеток, и тем не менее каким-то образом этот клубок клеток начинает дифференцироваться. И одна из вещей, которая происходит, состоит в том, что он организуется в три слоя, и очень быстро эти три слоя образуют цилиндр. И середина цилиндра какая-то полая.Итак, внешний слой — это эктодерма, а эктодермальные клетки в основном формируют нашу кожу и нашу нервную систему.

Эми Ченг Воллмер:

Мезодерма в основном формирует все наши важные внутренние органы, сердце, легкие, а также скелетную систему и мышечную систему. И энтодерма, эта трубка, которая идет посередине нас, образует кишку, и кишка начинается как очень простая трубка, на панели B здесь, на втором кадре здесь. И эта трубка начинает инвагинировать и образовывать маленькие мешочки.

Эми Ченг Воллмер:

Затем мешочки скрепляются соединительной тканью. И довольно скоро вы увидите большую выпуклость, которая будет приближаться к желудку, а затем эти петли будут продолжать зацикливаться, и все они будут скреплены соединительной тканью. Хорошо. И если вы посмотрите на эти различного рода выступы, вы увидите зачатки печени, желчного пузыря, нижней части кишечника, поджелудочной железы на самом деле состоит из двух частей, которые соединяются вместе, а затем остальная часть тонкой и толстой кишки. толстая кишка.Таким образом, эта трубка становится очень дифференцированной в зависимости от того, через какую часть тела она проходит.

Эми Ченг Воллмер:

Хорошо, еще немного об петлях кишечника, здесь основное внимание уделяется тому, как тонкая кишка становится этим набором петель, а затем толстая кишка, восходящая, поперечная и нисходящая ободочная кишка. Часто на некоторых диаграммах они обрезают поперечную ободочную кишку, чтобы вы могли видеть, что находится за ней.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, все, что показано на этой большой диаграмме, в основном началось с эндодермальной трубки.И поэтому весьма примечательно, насколько специфичен каждый регион, и вас не должно удивлять, что каждый из этих регионов имеет свои особые химические и физические характеристики. И из-за этого разные резонансные микробы.

Эми Ченг Воллмер:

Теперь, если мы возьмем тонкий кишечник в разрезе, вы увидите, что внутри он полый, эта полая часть называется просветом, через нее проходит все, что вы едите. И если вы посмотрите на внутреннюю часть этой ткани, вы увидите эти грузила, похожие на выступы, складки слизистой оболочки кишечника.И затем у складок есть другие складки, называемые ворсинками, маленькие грузила, похожие на выступы. И если вы посмотрите на отдельные ворсинки, то увидите, что они состоят из стопок клеток, почти как кирпичи, расположенных одна рядом с другой.

Эми Ченг Воллмер:

И когда вы видите одну из этих клеток, вы можете увидеть, что она имеет еще больше впячиваний ее мембраны. Итак, в биологии мы часто говорим, что структура чего-либо многое говорит вам о его функциях. Это ткань, площадь поверхности которой значительно увеличилась, потому что ее функция заключается в поглощении питательных веществ.

Эми Ченг Воллмер:

Что примечательно, так это то, что в экспериментальных животноводческих системах, где животных выращивают в отсутствие микробов, в отсутствие их комменсальных микробов, эти ворсинки не образуются, а клетки в них не образуют микроворсинок. Таким образом, развитие и дифференцировка клеток-хозяев происходит в ответ на комменсальную стимуляцию. Вот крупный план этих микроворсинок, они прикреплены к структурам цитоскелета нижележащей клетки, чтобы держать их в вертикальном положении, и они будут раскачиваться в волнах Парацельса, которые перемещают пищевые вещества по кишечнику.

Эми Ченг Воллмер:

Эти клетки, которые не находятся на поверхности слизистой оболочки кишечника, на самом деле будут отслаиваться и замещаться снизу из-за механического износа. Благодаря этой увеличенной площади поверхности мы можем максимально усваивать питательные вещества из того, что мы едим. Итак, вот небольшой рисунок этих клеток в тонкой кишке, и я хочу противопоставить тонкую кишку толстой кишке.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, здесь мы поглощаем питательные вещества, которые мы смогли расщепить, а затем в толстую кишку течет неперевариваемая пища, клетчатка, пища из клетчатки для нас не переваривается.И микробная популяция в толстой кишке расщепляет эти волокнистые продукты, они поглощают питательные вещества, а также дают нам дополнительные питательные вещества.

Эми Ченг Воллмер:

Кроме того, в толстой кишке нет ворсинок, у них есть эти большие инвагинации, но у них нет каких-либо дополнительных модификаций площади поверхности, потому что работа толстой кишки состоит в том, чтобы всасывать воду обратно в тело. И у вас есть проблема с выделением, если вы не принимаете достаточное количество воды, потому что тогда ваше тело пытается поглощать воду, и тогда вам трудно выводить, а это нехорошо.

Эми Ченг Воллмер:

В тонком кишечнике, как правило, меньше бактерий, чем в толстом кишечнике, и я покажу вам некоторые цифры через секунду. Когда есть случай, когда тонкий кишечник захвачен большим количеством бактерий, которые действительно могут вызвать проблемы, поэтому синдром раздраженного кишечника и болезнь Крона, как правило, являются воспалениями, когда слишком много бактерий пробиваются вверх по течению, где они должны оставаться ниже по течению. У здоровых хозяев Парацельс и поток питательных веществ сохраняют эту дифференциацию нетронутой.

Эми Ченг Воллмер:

Так как же получить свой микробиом? Откуда это взялось? Вы не покупаете его в магазине, вы получаете его от мамы. Я всегда говорю своим ученикам, вот почему больше людей звонят домой в День матери, чем в День отца, потому что мама вручила вам этот удивительный подарок, когда дети рождаются, и если они рождаются естественным путем, сначала появляется голова, а лицо ребенка. на самом деле сталкивается с анусом мамы.

Эми Ченг Воллмер:

Обычно во время родов кишечник матери очищается, но по мере того, как она напрягается, пары из кишечника противостоят головке ребенка, и первые вдохи ребенка часто поглощают некоторые из этих паров.Таким образом, ребенку прививают маминые микробы при рождении. Теперь, если ребенок рождается с помощью кесарева сечения, эта прививка откладывается.

Эми Ченг Воллмер:

Но это не единственный способ заразиться микробами. После того, как дети рождаются, их берут на руки, их тискают, их передают всем тетям, дядям, бабушкам, дедушкам, братьям и сестрам, и, возможно, домашняя собака лизнет их. Таким образом, вы получите все эти микробы от своей семьи вскоре после рождения.

Эми Ченг Воллмер:

Что-то, что случалось поколение или два назад, это то, что матери рожали младенцев, которых собирались отдать на усыновление, этих младенцев помещали в отдельную часть детской и, в конце концов, матерей не позволяли видеть их, и никто действительно не держал этих младенцев.И часто дети не развивались, на самом деле существовал термин, называемый отставанием в развитии.

Эми Ченг Воллмер:

И теперь мы знаем, что основная причина задержки развития заключалась в том, что даже когда младенцев кормили смесью, они не усваивали питательные вещества из смеси в полной мере, потому что их микробиомы и кишечник не были должным образом привиты. В наше время, когда младенцев отдают на усыновление, в больнице есть волонтеры, ясли, называемые нянями, и они приходят, держат младенцев и тискают их так же, как это делали бы биологические матери в своих больничных палатах.

Эми Ченг Воллмер:

И неблагополучие нотации в питомниках в основном ушло. Прошу прощения. Другая вещь, которую мама делает для вас, находится в ее грудном молоке. Первоначально грудное молоко на самом деле не содержит очень много молока, молочные белки и молочные сахара не поступают в течение примерно трех дней. Так что же это за вещество, которое пьет ребенок, чем в эти первые три дня?

Эми Ченг Воллмер:

Что ж, одна из вещей, которую ребенок получает с так называемым молозивом, это антитела, с чем бы мама ни сталкивалась в своем окружении, она передает эти антитела ребенку.Это важно, потому что собственная иммунная система ребенка не созреет в течение нескольких месяцев после рождения. И поэтому этот пассивный иммунитет действительно важен для малыша. Но действительно примечательно то, что в первые несколько дней мама дает малышу бактерии.

Эми Ченг Воллмер:

В частности бифидобактерии, это именно те бактерии, которые необходимы ребенку для переваривания сахаров в материнском молоке и извлечения из них питательных веществ. Так что перед тем, как мама накормит вас своим молоком, она на самом деле инокулирует ваш кишечник бактериями, которые помогут вам получить максимальную отдачу от этих блюд, так что это довольно примечательно.Итак, после рождения ребенку делают прививку, и вскоре он начинает извлекать питательные вещества. А по мере того, как ребенка переводят на твердую пищу, сложность микробиома увеличивается.

Эми Ченг Воллмер:

В кишечнике ребенка и в кишечнике ребенка происходит то, что они начинают содержать бактерии, которые переваривают то, что хозяин не может разрушить. Это анаэробная среда, в ней нет кислорода. И так происходит процесс, называемый ферментацией, и образуются жирные кислоты с короткой цепью, а также некоторые химические вещества, называемые альдегидами, и несколько спиртов.И это то, что производят бактерии, и часто хозяин может их поглощать и использовать.

Эми Ченг Воллмер:

На состав кишечного микробиома абсолютно влияет то, что ест хозяин, не только пища, но и любые антибиотики, с которыми он может столкнуться. Итак, в желудочно-кишечном тракте есть разные виды бактерий, живущих в разных областях, и это просто названия разных групп бактерий. А вот и бифидобактерии, которые помогают переваривать молоко.

Эми Ченг Воллмер:

Желудок не очень гостеприимное место, поэтому и бактерий на кубический сантиметр не много, двенадцатиперстная кишка, чуть более населенная.И по мере продвижения вниз тощая кишка все еще не такое уж гостеприимное место, а по мере продвижения вниз в толстую кишку, и вот где поперечно-ободочная кишка разрезана, так что все видно. Теперь вы говорите о 10 из 11 или от 10 до 12, и о таких замечательных, обычных подозреваемых, о которых я немного расскажу.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, в кишечнике человека преобладают два основных типа бактерий: бактероиды, показанные здесь синим цветом, и фирмикуты, показанные красным цветом.Когда вы находитесь на диете с высоким содержанием клетчатки, а среда в вашем кишечнике очень кислая, преобладающими членами являются фирмикуты. И протеобактерий практически не обнаруживается.

Эми Ченг Воллмер:

Если вы собираетесь получить пищевое отравление, протеобактерии являются обычными подозреваемыми. И поэтому этот здоровый кишечник предотвращает колонизацию вашего кишечника возможными патогенными бактериями. В диете без клетчатки или с низким содержанием клетчатки, когда кто-то ест продукты с высокой степенью переработки, я всегда говорю студентам: «Если вы едите действительно обработанные продукты, вам, вероятно, следует съесть картонную коробку, в которой они поставлялись, потому что вы на самом деле получите больше пользы от этого.”

Эми Ченг Воллмер:

Теперь вы видите, что преобладают бактероиды, а фирмикуты составляют меньшую часть, и теперь вы видите гораздо больше свидетельств тех протеобактерий, которые могут быть проблематичными, не все из них, но некоторые из них. Эти данные получены в результате своего рода небольшого эксперимента, в котором участвовал журналист, который оставил свою жизнь, поедающую салат, и отправился куда-то в мир, где он не мог получить много клетчатки. И это было изменение в его собственном микробиоме.Становясь диким, мой годовой путь к получению самого здорового кишечного микробиома в мире. Сначала он заболел, а потом стал здоровым.

Эми Ченг Воллмер:

На эти распределения также влияет жир. Итак, здесь мы имеем дело с диетой с низким содержанием жиров и диетой с высоким содержанием жиров. Итак, одна из вещей, которую они измеряют, — это преобладание определенного типа бактерий, производящих бутират. Итак, бутират — это короткоцепочечная жирная кислота, и на самом деле она очень защитная, противовоспалительная.Итак, эти клетки, похожие на кирпичики, которые находятся в вашем кишечнике, скреплены раствором, это очень важно. И если у вас есть воспалительные проблемы в кишечнике, этот раствор распадается, и теперь у вас есть так называемая дырявая кишка. И тогда у вас будет много проблем, когда это произойдет.

Эми Ченг Воллмер:

Таким образом, бактерии, производящие бутират, уменьшаются, когда вы соблюдаете диету с высоким содержанием жиров. Итак, одна из проблем нашего современного образа жизни, когда мы едим много картофеля фри и жареной пищи, заключается в том, что бактерии, производящие бутират, уменьшаются.А у некоторых людей они довольно низкие, и в этих случаях у нас есть такие состояния, как ожирение и синдром раздраженного кишечника.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, фирмикуты связаны или называются грамположительными бактериями, объединяющими две большие группы. Таким образом, половина из них грамположительны, а половина — грамотрицательны. Фирмикуты – провоспалительные, а про БК и бактериодеты – наоборот.

Эми Ченг Воллмер:

А так нужны оба для баланса и видно что баланс со временем меняется.У младенцев довольно простая диета, поэтому они имеют одинаковое количество бактероидов, фирмикутов и других продуктов. А потом, когда дети вырастают и у них более сложная диета, все становится намного интереснее. Беременные женщины имеют свой собственный уникальный микробиом, который возвращается вскоре после рождения.

Эми Ченг Воллмер:

И, надеюсь, во взрослой жизни ты сохраняешь хороший баланс. И когда человек становится старше, иногда этот баланс немного смещается. Итак, оказывается, на микробиом влияет множество вещей, включая вторжение паразитов.И так просто подводят наши кровяные сосальщики и они вторгаются в мочевой пузырь и кишечник и откладывают яйца, а потом яйца конкурируют с хозяином за пищу. И это данные, которые просто показывают, что это дни после заражения 28 дней и 50 дней после заражения в тонкой кишке вверху, а затем в толстой кишке, внизу слева инфицированные хозяева и справа или не -зараженных хозяев, вы можете видеть, что через 50 дней после заражения распределение вещей в микробиоме действительно меняется.

Эми Ченг Воллмер:

И появляются новые группы типов, которых обычно немного, и это происходит как в тонком, так и в толстом кишечнике по сравнению с контролем. Итак, мы узнаем много нового о том, что может нарушить баланс микробиома и тем самым нарушить физиологию хозяина.

Эми Ченг Воллмер:

Было проведено много исследований ожирения и того, как меняются пропорции микробиома, но то же самое относится и к недоеданию, поэтому мы смотрим на другой конец спектра.И что мы видим, так это то, что мне нужно продолжать перемещать поле участников, чтобы я мог видеть свои данные. Но в основном соотношение фирмикутов и бактероидетов различается между контрольной группой, детьми с недостаточным питанием и детьми со склонностью к ожирению.

Эми Ченг Воллмер:

Так что дело не только в том, кто там, а в какой пропорции. И поэтому было бы несколько противоположно думать: «Ну, эти два соотношения более сопоставимы, но когда вы на самом деле посмотрите на распределение, вы увидите, что протеобактерии, которые не показаны в этом соотношении, действительно доминируют у детей с ожирением и не так обильны у недоедающих детей.”

Эми Ченг Воллмер:

Итак, я хочу выделить некоторые работы, проделанные некоторыми выпускниками Swarthmore, потому что это выступление выпускников, и потому что у нас есть несколько действительно успешных выпускников. Одним из них был Майк Маховальд, который проверял мой класс микробиологии в конце 90-х. Он продолжал учиться у Джеффа Гордона, который, по мнению многих людей, является своего рода отцом изучения микробиома мыши. И одной из вещей, которые сделал Майк, было создание модельной системы.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, в лаборатории Джеффа Гордона они вырастили безмикробных мышей, этих мышей разводят и помещают в стерильные безмикробные коробки, а вся их пища стерилизуется.И затем, что они могут сделать со свободными от микробов мышами, так это очеловечить их кишечник, дав им инокулят от людей-пациентов, и они создали эту упрощенную модель человеческого кишечника, а затем могут посмотреть на влияние пищи и распределение разных типов и посмотрите, что происходит с мышами.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, это данные, на которые не нужно обращать особого внимания, но есть разные способы измерить здоровье кишечника, это один из способов сделать это.Итак, эти аббревиатуры означают бактериоидеты, БТ, фирмикуты ER, а затем, когда они оба присутствуют.

Эми Ченг Воллмер:

Таким образом, кишечник очень здоров, когда они оба присутствуют. Чем выше эта планка, тем здоровее кишечная среда для всех. Ацетат, бутират и пропионат представляют собой три короткоцепочечные жирные кислоты. Итак, что мы видим здесь, так это то, что у стерильных мышей вырабатывается очень мало ацетата, когда мы даем им БТ, эти бактерии являются основными производителями ацетата.

Эми Ченг Воллмер:

А количество ацетата уменьшается, когда у нас есть смесь двух видов бактерий. Напротив, продуценты бутирата представляют собой бактерии другого типа, фирмикуты, и они, как правило, доминируют в производстве бутирата, даже когда присутствуют другие бактерии BT.

Эми Ченг Воллмер:

И помните, что бутират – прекрасное противовоспалительное средство. Пропионат в основном является продуктом BT, и даже когда есть фирмикуты, уровень пропионата все еще довольно высок.Таким образом, в кишечнике существует баланс различных химических веществ, которые производятся, и для того, чтобы все произошло, нужны как представители BT, так и представители ER.

Эми Ченг Воллмер:

Этот MCT является просто переносчиком, так что это еще один способ измерить тип метаболизма в кишечнике. И в этом случае наличие обеих бактерий действительно обеспечивает максимальную транспортировку. Это не статья выпускника Swarthmore, но меня познакомил с Сиднеем Файнголд один из наших очень выдающихся выпускников, многие из вас знают его Беннетт Лорбер.

Эми Ченг Воллмер:

И я встретился с доктором Файнголд на встрече в Торонто. Ему было за 80, он привел свою девушку, и мы встретились в баре отеля, и он рассказывал мне об этом исследовании и сказал: «Эми, я обнаружил, что при позднем аутизме определенные комбинации бактерий, которые не обнаружено у соответствующих братьев и сестер и в контрольной группе того же возраста».

Эми Ченг Воллмер:

И я был просто очарован этим. Он сказал: «Проблема в том, что никто не будет финансировать мои исследования.Никто на самом деле в это не верит». И вот, наконец, наконец, у него было испытание, и он стер кишки этих детей с помощью антибиотиков, а затем накормил их большим количеством пробиотиков, и многие из их самых тяжелых симптомов были смягчены. Но это то, что он обнаружил. в кишках аутичных мальчиков

Эми Ченг Воллмер:

Итак, у нас преобладают бактероиды и меньше фирмикутов, верно? Это их братья и сестры, такие похожие, но с немного более равномерным распределением между этими двумя основными типами.Но посмотрите на элементы управления, здесь преобладают фирмикуты. Итак, это было одно из исследований, которое заставило людей задуматься о том, что происходящее в кишечнике может влиять на химический состав мозга.

Эми Ченг Воллмер:

Когда люди начали изучать это, они смотрели на мышей без микробов и смотрели, что происходит с их поведением. Итак, вот первое место, где я когда-либо читал об оси мозга кишечника, вывод, который они делают в своем реферате, заключается в том, что мы заключаем, что наличие или отсутствие обычной кишечной микробиоты влияет на развитие поведения, а также на нейрохимические изменения в мозгу.

Эми Ченг Воллмер:

Это было просто поразительно в этой модели системы, которую они создали. Таким образом, это открыло целое поле, обычно нейробиологи даже не разговаривают с микробиологами, потому что они изучают этот удивительный мозг, и мы изучали такие вещи, как «фекалии», но оказалось, что вещество, которое делает ваши какашки, влияет на то, что находится в вашем мозгу. , и это было довольно удивительно.

Эми Ченг Воллмер:

Были проведены исследования, в которых говорится о тревожном поведении и о том, как оно коррелирует с воспалением кишечника.Но это конкретное исследование говорит о том, что стрелки идут в обе стороны, другими словами, поведение хозяина может влиять на физиологию кишечника и наоборот. Так что это было еще одно действительно интересное окно в процессы, которые, как мы никогда не думали, могут быть связаны.

Эми Ченг Воллмер:

На самом деле есть несколько разных способов посмотреть на воспаление. Таким образом, у наших контрольных организмов воспаление отсутствует или воспаление очень слабое. И когда мы даем им эту бактерию, которую мы назвали ТМ, у них воспаление измеряется двумя разными способами.Один с помощью определенного фермента, а другой с инфильтрацией лейкоцитов, которые пытаются справиться с воспалением.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, мы видим, что это высокое значение в обоих случаях. Красные прямоугольники — это лечение известными противовоспалительными препаратами, и оба этих препарата имеют некоторые побочные эффекты и обладают различной эффективностью у разных пациентов. Но оказывается, что если вы даете вместо рецептурных лекарств, если вы даете определенные виды бактерий, бактерии, а эта буква B, кстати, означает бифидобактерии.

Эми Ченг Воллмер:

Они обладают таким же противовоспалительным действием без каких-либо побочных эффектов, которые, как известно, проявляют отпускаемые по рецепту лекарства. Итак, мальчик, если бы вы могли контролировать некоторые из них только с помощью диеты, это было бы намного проще. Это еще одна замечательная статья Ренуки Наяка, которая сейчас находится в Калифорнийском университете в Сан-Франциско в лаборатории Питера Тернбо. И Ренука исследовал то, что врачи уже давно заметили: пациенты очень по-разному реагируют на лекарства, даже если у них одинаковые симптомы.Если они весят одинаково, если они одного пола и все остальное одинаково, у людей совершенно разные результаты, и оказывается, это зависит от их микробиоты.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, Ренука сейчас пытается понять, что лучшее, что мы можем сделать для пациентов, это сначала выяснить, что у них в кишках после того, как мы диагностировали болезнь, выяснить, что у них в кишках, и составить план лечения. будет наиболее эффективным. Сейчас она работает с системами грызунов, но в конечном итоге из-за своей роли врача-ученого она занимается ревматологией, и поэтому она надеется подумать о том, как она может помочь пациентам-людям.

Эми Ченг Воллмер:

Другая выпускница, Леа Гатри, которая в настоящее время является постдокторанткой в ​​Стэнфорде, изучала, в частности, химиотерапию при колоректальном раке и то, как пациенты с почти одинаковым прогрессированием заболевания и в почти одинаковых местах кишечника совершенно по-разному реагируют на определенные виды химиотерапии. И снова персонализированная медицина приобретает новое измерение, когда мы думаем, что, возможно, прежде чем вы будете лечиться от рака толстой кишки, нам нужно сначала изучить сигнатуры вашего микробиома и выяснить, какой курс лечения является лучшим.

Эми Ченг Воллмер:

Стыдно тратить впустую лечение пациента химическим веществом, которое, вероятно, не будет работать на них, вместо этого создавая токсичные промежуточные продукты, побочные эффекты и все такое. И поэтому Лия очень усердно работает, чтобы выяснить, каков наилучший путь вперед, и посмотреть, какие маркеры в микробиоме являются наиболее важными.

Эми Ченг Воллмер:

Оказывается, здоровье кишечника может повлиять на здоровье сердца. Ух ты.Дело не только в кишечнике и мозге, оказывается, в кишечнике и сердце. И поэтому я должен сказать вам, что мой почтовый ящик в эти дни настолько переполнен, что это немного подавляет. И неудивительно, что я расширил свою половину лекции до целой лекции.

Эми Ченг Воллмер:

Но здоровье сердца, а также хроническая болезнь почек, атеросклероз и гипертония. И мы только что узнали, что некоторые из этих факторов усложняют проблемы в нашей нынешней пандемии. И это было основным моментом в расширении некоторых работ Лии: не только ваш микробиом влияет на то, как вы справляетесь с химиотерапией, но и на самом деле определенный баланс микробиоты может фактически помочь иммунной системе лучше с точки зрения надзора за опухолями.

Эми Ченг Воллмер:

И так много врачей, которые лечат рак, теперь принимают пациентов, которые также ведут диетические записи о том, что они принимали и чувствуют ли они себя лучше, когда они едят определенные продукты или другие продукты. И что касается недоедания, я уже показывал вам одно исследование из Мексики, но иногда, когда вы включаете детей в программы кормления, и кажется, что они не набирают вес, это потому, что у них на самом деле нет нужных микробов в их кишках. чтобы помочь им впитаться.

Эми Ченг Воллмер:

Таким образом, теперь предварительное или совместное лечение этих людей пробиотиками, по-видимому, действительно увеличивает вероятность того, что лечение недостаточности питания будет эффективным. Это относительно новое исследование прошлого года.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, посреди всего этого микробиомного материала, а я определенно не изучал его в аспирантуре, были несколько студентов в Суортморе, Кори Бенджамин, Барри Зи, а затем Тристан Байс и Дуг Гилкрист-Скотт, которые убедили Сару Хиберт Берч и я, чтобы сделать некоторые из этих микробиомных вещей.И Сара посмотрела на меня, и мы закатили глаза, и что, конечно, почему бы и нет.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, мы начали с сибирских хомяков, которые есть у Сары, следовательно, они были внизу в виварии, а также с мышами. И мы не взяли достаточно образцов, чтобы сделать что-то действительно строгое, но в основном мы показали, что изменения в жирных кислотах и ​​диетах этих организмов, по-видимому, влияют на их микробиоту.

Эми Ченг Воллмер:

Достаточно было рецензировать рефераты, представленные на национальном собрании, и поставить Swarthmore на карту.Люди на самом деле не осознавали, что мы можем делать такие вещи, и мы с Сарой отлично провели время, сотрудничая. И снова, когда меня наняли в 1989 году, вы сказали мне, что я буду этим заниматься, я бы закатил глаза на вас.

Эми Ченг Воллмер:

А затем действительно замечательная пара студентов, Тяньюй Лю и Хелен Хоуген, решили провести более подробное исследование. Итак, они кормили мышей разным количеством насыщенных жирных кислот и хотели посмотреть, что происходило до и после такого кормления.И они пришли к выводу, что насыщенные жирные кислоты оказывают гораздо более глубокое влияние на изменение профиля микробиома, чем два разных режима полиненасыщенных жирных кислот.

Эми Ченг Воллмер:

И сдвиг был в сторону профилей, которые были более типичны для людей с ожирением. Итак, вот их данные, это два верхних до лечения, нижние после лечения, есть два разных режима лечения полиненасыщенными жирными кислотами, эти два изменения не были значительными, но то, что было значительным, было, когда 14-недельное лечение насыщенными жирными кислотами жирные кислоты действительно привели к сдвигу.

Эми Ченг Воллмер:

А здесь бактериоиды — нижние серые столбики, а фирмикуты — белые столбики. Итак, эта газета вышла на той неделе, когда Том закончил Swarthmore, Хелен выпустилась за год до этого. И это было опубликовано в журнале Anaerobe. Журнал «Анаэроб» никогда не публиковал статью, в которой первым автором был студент бакалавриата, они продолжали выдвигать мое имя на первое место, а я продолжал говорить: «Нет, первый автор — это человек, который сделал большую часть работы и написал большую часть бумаги.” А это Том, и вам нужно удержать его в первую очередь.

Эми Ченг Воллмер:

И редакторы Anaerobe сказали мне, что это была первая статья, которую они опубликовали, где ведущий автор был студентом бакалавриата, а он не был студентом, потому что он не получил диплом до конца той недели.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, это приводит нас к колибри. Так что настоящий любимый исследовательский организм Сары — не мышь и не сибирский хомячок. Это просто удобные организмы для учебных лабораторий.Сара является экспертом в области физиологии колибри, и колибри, напротив, все другие исследования, которые я представил до сих пор, не являются домашними лабораторными животными, они дикие, они чрезвычайно разнообразны.

Эми Ченг Воллмер:

И некоторые из них мигрируют на сотни и сотни миль, а другие просто остаются в одном и том же районе, так что это пара переменных, которые мы можем измерить. И они представляют собой самую экстремальную форму физиологии, им приходится потреблять так много калорий, потому что их крылья бьются так быстро.Вот некоторые данные, тысячи раз в минуту, а то ночью их можно замедлить. И температура их тела поднимается примерно на сто градусов по Фаренгейту, чуть теплее часов до 50 градусов по Фаренгейту, мы можем это сделать.

Эми Ченг Воллмер:

Это немного похоже на спячку, но называется оцепенением, потому что вместо того, чтобы зимовать, как это делают медведи, оцепенение бывает каждую ночь. Итак, 12 часов при 38 градусах Цельсия, 12 часов при 10 градусах Цельсия. Итак, один из наших вопросов: какие бактерии будут колебаться подобным образом? И поэтому я хочу рассказать вам небольшую историю об этом.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, мы изучаем два вида колибри Анны и колибри Руфуса. Анна живет на северо-западе Тихого океана недалеко от острова Сан-Хуан, где Сара сейчас живет на пенсии, но она проводила там лето, когда еще работала в Суортморе. А затем Rufus, которые мигрируют из Мексики вдоль побережья Калифорнии.

Эми Ченг Воллмер:

Это фотография студентов моей исследовательской группы, сделанная прошлым летом.В прошлый раз, когда я принимал студентов в своей лаборатории, и это та же самая группа с одним выпуском, они нарядились для турнира по мини-гольфу, они нарядились колибри, и все они держали цветы. Они не только выиграли турнир, я думаю, они заняли второе место за свои костюмы. Понятия не имею, кто занял первое место в костюмах, мне больше нравятся эти. Но среди этой группы есть Райан Стэнтон, Калла Буш Сент-Джордж и Дж. Б. Роберт, и некоторые из их работ я покажу вам далее.Я собираюсь показать вам много данных, но я просто обобщу их для вас.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, Калла хотела спросить о разнице или распределении типов в микробиоме кишечника между колибри, которые откармливались, и колибри, которые не откармливались. Таким образом, те, кому нужно откармливаться, — это те, кто собирается мигрировать, а те, которые не откармливаются, — это те, которые просто резонируют. Она также изучала различия между колибри в год вылупления, теми, которых все еще кормили их родители, и теми, которые кормились сами после года вылупления.

Эми Ченг Воллмер:

И это много данных, но в основном одна существенная вещь, которую она обнаружила, заключалась в том, что процент фирмикутов действительно различался между худыми и жирными колибри Rufus, в ее диссертации гораздо больше данных, но я просто собираюсь сосредоточиться на том. Райан Стэнтон рассмотрел несколько различных гипотез о погоде, когда вы готовы отложить яйцо. Если ваша физиология действительно отличается от мужской, я думаю, что да. Но отражается ли это на микробиоте?

Эми Ченг Воллмер:

А как насчет воздействия линьки на колибри, понадобится ли им больше белка и больше бактерий, которые помогут вам вырабатывать белок, когда вам нужно сделать больше перьев? Некоторые птицы несут много яиц эктопаразитов, и он задался вопросом, может ли это повлиять на микробиоту.А потом он смотрел на комбинации всех трех.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, одна из важных вещей, которую он обнаружил, заключалась в том, что на самом деле самка Rufus, которая собиралась отложить яйцо или только что отложила яйцо, имеет гораздо меньшее количество определенной группы бактерий, о которой вы раньше не слышали. актинобактерий по сравнению с самцом того же вида. Но он не увидел никакой разницы в численности микробиоты между колибри Анны, переносившими паразитов, или нет.

Эми Ченг Воллмер:

И поэтому его вывод может заключаться в том, что яйца паразитов не являются обузой, было бы интересно посмотреть на те, которые заняты взрослыми паразитами, это немного сложнее разузнать. Так что я также хочу вернуться к некоторым предварительным исследованиям, проведенным Изабеллой Эриксон, которые действительно показали нам что-то действительно необычное. Мы не смотрим на множество фирмикутов или бактероидетов. Преобладающим типом у этих птиц являются актинобактерии.Их едва ли можно найти на карте любого из изученных нами млекопитающих.

Эми Ченг Воллмер:

И действительно, большинство актинобактерий можно отнести к одному роду, роду коринебактерий. И поэтому JB хотел изучить это наблюдение, и он углубился в литературу, побежал в мой офис и сказал: «Эми, Эми, коринебактерии вырабатывают дополнительные белки холодового шока», а белки холодового шока — это то, что вам нужно, чтобы прийти. из оцепенения.

Эми Ченг Воллмер:

Я хочу провести этот эксперимент, я хочу создать искусственное оцепенение.Итак, он взял все различные виды бактерий, которые есть у меня в морозильной камере, вынул их, поместил в жидкую культуру, а затем отправил одну прямо при 37 градусах на 72 часа подряд. А затем он прокрутил другой набор, набор троек через оцепенение. Затем он проигрывал ее через каждые 12 часов, а затем делал финальную гальванику.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, у меня в морозилке только один вид коринебактерий, но Дж.Б. удалось разыскать кого-то в Германии, который прислал нам два десятка видов коринебактерий.Прошлой осенью JB был так занят, что я разрешил ему нанять волонтера, чтобы тот помог ему, потому что он просто не мог делать все и при этом сдавать все остальные предметы.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, что он сделал, так это провел циклы бактерий при этих двух температурах, а затем сделал серийные разведения и посеял, чтобы выяснить, что произойдет, когда у нас закончатся бактерии в этих различных образцах. И поэтому мне жаль, что у меня нет данных получше, у JB много данных, но это лучшее, что я мог сделать.

Эми Ченг Воллмер:

И в основном то, что он показывает, это те, которые зациклены, так что это 10 минус один, 10 минус два, 10 минус три. Когда у нас заканчиваются бактерии? Ну, в этом случае, у нас не закончатся бактерии до 10-6 градаций. Контрольная группа, которая была при 37 градусах, у нас почти закончилась, у нас тут несколько колоний. Таким образом, мы, по крайней мере, на порядок лучше выживаем после циклического изменения температуры, ни одна из изученных нами бактерий этого не сделала.

Эми Ченг Воллмер:

И здесь он рассматривал три разных вида коринебактерий. Вот один, где вы видите, как они выживают после пары разведений, и никто не выживает на чашках, которые хранились при температуре 37 градусов. Подводя итог тому, что наша лаборатория обнаружила за последние несколько лет, можно сказать, что актинобактерии на самом деле доминируют над тем, что является обычными подозреваемыми в кишечнике всех остальных, которые мы изучали до сих пор, на них не влияет линька или жировые отложения. И они не так доминируют у яйценосных самок, как у рыжих.

Эми Ченг Воллмер:

И, вероятно, потому, что яйценосящие самки на самом деле не впадают в оцепенение, это было бы нехорошо для яиц. Многие, многие виды коринебактерий лучше выживают в режиме оцепенения, чем в постоянных 37 градусах. Мы видели, что фирмикуты более многочисленны у худых, чем у толстых молодых рыжих, но не у взрослых, но это сводит на нет некоторые вещи, которые мы видели у мышей. И яйца эктопаразитов, кажется, не представляют особого бремени, но мы хотели бы знать, что делают взрослые паразиты.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, это наше волнение по поводу микробиома колибри, все эти студенты плюс еще пара собирались пойти на национальную встречу, чтобы представить свою работу, но, к сожалению, эта национальная встреча была отменена. Итак, я хочу подвести итог, рассказав вам немного больше о наших собственных микробиомах и подумав о том факте, что в нас и на нас в 10 раз больше микробов, чем в наших собственных клетках, что заставляет задуматься о том, кто мы такие.

Эми Ченг Воллмер:

Что микробиом влияет на то, как мы перевариваем и что мы поглощаем, но теперь он также явно будет влиять на химию нашего мозга, а также в значительной степени является частью нашего иммунного ответа, поддерживая его должным образом настроенным.Итак, как мы можем поддерживать в себе здоровые микробиомы? Я собираюсь немного рассказать вам о пре- и пробиотиках.

Эми Ченг Воллмер:

Мы могли бы подумать о наших пищевых привычках, но я также хочу подчеркнуть, что есть и другие вещи, которые абсолютно влияют на наши микробиомы. Во-первых, это гидратация и здоровье толстой кишки, это зависит от того, насколько хорошо вы гидратированы и сколько сна. Если вы не спите, ваше тело не очень хорошо выполняет техническое обслуживание и ремонт, и эти операции по обслуживанию и ремонту конкурируют с вашей обычной дневной деятельностью.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, сон действительно влияет на распределение в вашем микробиоме. И, наконец, благодаря доступу к мозгу кишечника мы теперь знаем, что между тем, что мы едим, и тем, как реагирует наш мозг, существует улица с двусторонним движением, и это станет предметом другого разговора.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, пребиотики, пребиотики — это продукты, наполненные клетчаткой, которые способствуют здоровому балансу бактерий в вашем кишечнике, — все это полезно для вас.И когда мы говорим о фруктах, таких как яблоки, мы говорим о еде кожуры, и многие люди также едят сердцевину. Чем меньше обработано, тем лучше. И, вероятно, некоторые из вас видят здесь продукты, когда вы знаете, когда вы потребляете эти продукты или просто чувствуете себя прекрасно.

Эми Ченг Воллмер:

Пробиотики — это все, что даст вам инокулят полезных бактерий. И когда вы посмотрите на контейнеры из-под йогурта, не замороженного йогурта, а охлажденного йогурта, вы увидите, что они содержат активные живые йогуртовые культуры, они не говорят живые бактерии, потому что тогда, вероятно, никто их не купит, но на самом деле это то, что вы едите.Ложки, полные вкусных, полезных бактерий.

Эми Ченг Воллмер:

Но все, что вы едите, ферментировано, оно будет содержать хорошие бактерии, а в каждой культуре есть ферментированные продукты и напитки, после употребления которых вы чувствуете себя лучше. Поэтому ешьте как можно больше ферментированных продуктов. Ешьте больше как собиратель, чем охотник. Когда я разговариваю со студентами, я говорю, что во времена охотников-собирателей не было такого, чтобы каждую пятницу днем ​​убивали шерстистого мамонта, и все должны были есть стейк из шерстистого мамонта все выходные.

Эми Ченг Воллмер:

И когда вы собираете, вы собираете горсть орехов, а не полный бушель орехов. И поэтому идея о том, что нам нужно есть больше, как собиратели, в небольших количествах, натуральные продукты, которые не подвергались обработке, вероятно, является правильным.

Эми Ченг Воллмер:

Этот пещерный человек говорит: «Я устал от охоты и собирательства», но продуктовых магазинов еще никто не изобрел. Когда вы гуглите кишечный микробиом, одна из удивительных вещей, которые вы видите, заключается в том, что расстройства настроения связаны с тем, что находится в вашем кишечнике.Если подумать, почему мы называем комфортную еду, комфортной едой? Они тяжелые и крахмалистые, и они, вероятно, позволяют микробиому производить продукты ферментации, которые успокаивают наш мозг.

Эми Ченг Воллмер:

Если вы хотите еще немного почитать, у меня есть две общие книги, фантастические книги, написанные для широкой аудитории. «Хорошие микробы, плохие микробы» написаны Джессикой Снайдер Сакс, действительно талантливым научным писателем, которая впервые высказала всю идею того факта, что у нас действительно есть здоровые бактерии внутри и на нас.

Эми Ченг Воллмер:

«Почему мы заболеваем» — более старая книга, но именно она открыла поле дарвиновской медицины, рассматривая болезни и симптомы в контексте эволюции. И, наконец, сам микробиом кишечника, я рекомендую три фантастические книги. Один, очень популярный, написанный Эдом Йонгом, очень одаренным молодым писателем, рассказывает о разногласиях с Уолтом Уитменом и рассказывает о том, как он заинтересовался биологией, потому что ему нравятся зоопарки, и теперь понимает, что мы — ходячие зоопарки со всеми микробами. и на нас.

Эми Ченг Воллмер:

Мартин Блазер написал эту книгу о «пропавших без вести микробах», говоря, что по мере того, как мы становимся более цивилизованными и едим больше обработанной пищи, мы становимся менее разнообразными в нашем микробном разнообразии, и как появление антибиотиков ограничило разнообразие в нашем кишечнике, и это не очень хорошая вещь.

Эми Ченг Воллмер:

И эта книга под названием «Кишечник» Джулии Эндерс, проиллюстрированная ее сестрой, немного иронична, но очень, очень информативна о том, как работает сам кишечник, а затем о том, как он является хозяином и экосистемой для различных бактерий.Итак, это конец моих официальных замечаний, и я наблюдал, как мигает окно чата, и я рад, что Дина прислала мне несколько вопросов.

Эми Ченг Воллмер:

Я также хочу квалифицироваться и сказать, что я не врач, я не иммунолог, так что есть куча вещей, которые вы собираетесь спросить меня, где я собираюсь сделать довольно обобщенное утверждение и обычно заканчиваю термин, который говорит что-то вроде, и это довольно сложно, но я рад ответить на вопросы.

Дина:

Отлично, большое спасибо.Это было невероятно информативно. Я многому научился, и я уверен, что все остальные тоже. У нас осталось не так много времени, но есть пара вопросов, к которым я хочу убедиться, что мы сможем их обсудить. Один из них исходит от Эрика [неразборчиво 00:53:31], извините [неразборчиво 00:53:34].

Эми Ченг Воллмер:

О, да. Привет, Эрик.

Дина:

Итак, его вопрос [неразборчиво 00:53:39] микробиом влияет на поведение, воздействуя на нервную систему через нервы в кишечнике, или наш метаболизм проходит весь путь до мозга, вызывая изменения?

Эми Ченг Воллмер:

Эрик, ответ и то, и другое.Итак, блуждающий нерв соединяет кишечник и все основные органы вплоть до мозга, и мы привыкли думать, что блуждающий нерв — это просто проводник, но оказалось, что блуждающий нерв находится на его поверхности. Блуждающий нерв на самом деле представляет собой пару нервов, которые идут вверх по всему телу и имеют на нем рецепторы для антидепрессантов.

Эми Ченг Воллмер:

Кроме того, эти жирные кислоты с короткой цепью и все другие метаболиты, которые созданы для всасывания в наш кровоток, переносятся и преодолевают гематоэнцефалический барьер.Таким образом, при низких концентрациях эти метаболиты не будут влиять на активность мозга, но если концентрации достаточно высоки, они будут противодействовать и влиять на регулярные связи нейротрансмиттеров в мозге, поэтому оба

Дина:

Я вижу пару вопросов о COVID, поэтому я хочу убедиться, что мы задаем один о вирусе. Итак, один вопрос от Дмитрия Надата от 2002 года. Он сказал: «Какие типы вирусов, бактерий и патогенов могут помочь кишечной флоре, например, респираторные заболевания или COVID-19?»

Эми Ченг Воллмер:

Я не знаю прямого ответа на этот вопрос, вирусы, которые мы находим в кишечнике, — это вирусы, поражающие бактерии, так что речь идет об этой экосистеме.Я не уверен, как что-либо в кишечнике влияет на само легкое, и поэтому я действительно не могу ответить на этот вопрос, но я думаю, что на вашу общую иммунную готовность может влиять то, что находится в вашем кишечнике, и, конечно, ваша общая иммунная готовность важна. независимо от того, с какой инфекцией вы боретесь.

Дина:

Это интересный вопрос для Марка Рубинштейна из 81 года. Извините, беседа идет так быстро, я не хочу потерять этот вопрос: «Есть ли доказательства того, что нынешнее изменение климата повлияло на микробиом кишечника у людей или других людей?» разновидность?”

Эми Ченг Воллмер:

Я не знаю, будет ли это прямым или косвенным, но изменение климата само по себе меняет виды животных, с которыми мы взаимодействуем, и виды пищи, к которым у нас может быть доступ, и, таким образом, это может в целом повлиять на динамика микробиома.Я скажу, что очень быстро понял, как вы собираете экскременты колибри? Итак, Сара Хиберт Берч — заклинательница колибри, у нее повсюду кормушки для колибри, у нее есть паутинные сети, она поймает колибри в сачок для промахов, у нее будет продувка маленькой центрифужной пробирки, поскольку она куплена там, она попадает в воду. центрифужная пробирка и у нее есть дно, клоака и моча и какашки все спускаются.

Эми Ченг Воллмер:

Она смотрит на его жирность через толкающую часть, это перья на груди, она взвешивает, она смотрит на груз паразитов, она делает все через четыре минуты, и они их запретили, а затем отпустили.Итак, она делает тяжелую работу, потом наносит все это… потом у нас есть штрих-коды, мы помещаем пробирки на сухой лед, и они отправляются обратно к нам, и у нас в лаборатории есть огромная система разделения мочи и мочи. какать и держать все в холоде, а затем убирать все в морозильную камеру, которая поддерживается генератором.

Эми Ченг Воллмер:

Итак, у нас есть изображения колибри, сидящих на маленьком тюбике, и мы собираем их. А сколько птичьих пометов размером с человеческую ресницу? Так что да.Но молекулярные методы теперь могут амплифицировать ДНК в этих образцах. Я вижу много имен в чате и просто машу рукой всем бывшим ученикам, так что просто приятно видеть все ваши имена.

Дина:

Крис Роджер из 1997 года. Он спросил: «Учитывая, что Майкл у каждого человека почти разный, насколько сложен процесс его составления, чтобы врачи могли лучше назначать лекарства для решения проблем или отдельных людей?»

Эми Ченг Воллмер:

Это отличный вопрос, и секрет не в том, кто находится в вашем микробиоме, а в том, на что они способны метаболически.Так что лучшая метафора, которую я могу использовать, такова: у вас есть музыкальное произведение, которое вы бы хотели, чтобы оно исполнялось полным оркестром, но все, что у вас есть, — это марширующий оркестр. Итак, теперь вы собираетесь разобрать дискант на флейты, потому что у вас нет скрипок, а материал, который играли бы виолончели, вы отдаете трубам и тромбонам, верно? И вы все еще можете сыграть эту пьесу.

Эми Ченг Воллмер:

Так что дело не только в том, кто там, а в том, какую роль отводят всем остальным в микробиоме.И это означает, что мы должны смотреть на один уровень вниз от того, кто там находится, до метаболома, то есть, что это за молекулы и кто несет ответственность за их создание. И именно состав молекул будет говорить нам, как лекарства будут метаболизироваться и тому подобное. Итак, это называется метаболомикой.

Эми Ченг Воллмер:

И если бы я сейчас занимался наукой, я бы этим и занимался.

Дина:

Карен Серванос: «Когда люди используют безрецептурные пробиотики, нужно ли им продолжать принимать их бесконечно долго? Бактерии не приживаются в кишечнике?»

Эми Ченг Воллмер:

Вам нужно принимать пробиотики, я просто ем йогурт, а затем делаю их счастливыми, употребляя в пищу продукты с высоким содержанием клетчатки.Так что это pro и pre вместе. Если вы едите пробиотики по утрам, а затем едите только пирожные с печеньем и лунными пирогами, они уйдут, они не захотят околачиваться, потому что вы не очень счастливы, вы не кормя их.

Эми Ченг Воллмер:

Вот почему я говорю своим ученикам, съешьте коробку, хотя бы съешьте коробку пещерного человека, состоящего из двух частей, они выжили. Так что это комбинация pre и pro. И если вы едите йогурт и едите ферментированные продукты, вам не нужно принимать пробиотические таблетки.Но, Карен, для питания кишечных микробов нужна клетчатка.

Дина:

Это отличный вопрос, только что полученный от Эрика Шнадига: «Что мы знаем о взаимосвязи между возникновением аллергии и состоянием микробиома человека?»

Эми Ченг Воллмер:

Ну, аллергия — это гиперреактивность вашей иммунной системы, и поэтому у нас не было времени говорить об иммунной системе, но это определенно тот случай, когда здоровье вашего микробиома в кишечнике влияет на заданную точку вашего иммунитета. готовность и ваше иммунное здоровье.И я не могу вдаваться в подробности, но если у вас аллергия и вы начинаете вести пищевой дневник, вы начинаете видеть некоторые корреляции.

Эми Ченг Воллмер:

Раньше у меня были мигрени, это не аллергия, а совсем другое экстремальное состояние. И я выяснил продукты, которых мне нужно избегать, и это было так просто, что я был шокирован. И вы знаете, что есть определенные вещи, когда вы их едите, вы говорите: «Я заплачу за это завтра, я знаю, что мне будет нехорошо, но вы знаете, что я все равно съем это.”

Эми Ченг Воллмер:

Для меня моя волшебная еда – артишоки, когда я ем артишоки, чувак, я чувствую себя прекрасно. И я уверен, это потому, что микробы все это волокно просто обожают. И поэтому я думаю, что если вы осознаете это, вы можете попытаться сделать это, и когда вы это сделаете, я думаю, ваше слово — это то, как хорошо вы себя чувствуете. И я надеюсь, что то, как хорошо я себя чувствую, покажет мне, насколько моя иммунная система готова к защите.

Дина:

спрашивает Карама Нейл из 1993 класса.

Эми Ченг Воллмер:

Привет, Карама.

Дина:

“Есть ли связь между определенными генотипами и определенными микроорганизмами?”

Эми Ченг Воллмер:

Наверное, и опять же, дело не только в том, кто там, а в какой роли они служат? Так что определенный род в вашем микробиоме может играть мелодию в симфонии, но этот род в чьем-то другом микробиоме может играть гармонию. Так что это не генетика, конечно, как часть этого, но это одна из тех областей, где природа и воспитание действительно работают вместе, чтобы создать то, что есть в вас.

Эми Ченг Воллмер:

Так что я думаю, что я просто остановлюсь на этом. Я не удивлен, что Карама задал этот вопрос, но я действительно не могу идти дальше.

Дина:

От Warati Morris из 04 спрашивает: «Есть ли исследования, в которых оцениваются диеты с полезными жирами и их влияние на микробиом? Эти эффекты отличаются от эффектов с высоким содержанием жиров, которые вы показали ранее?»

Эми Ченг Воллмер:

Конечно, да. Таким образом, режимы насыщенного и полиненасыщенного питания были изучены в модельных системах мышей и до такой степени, что их можно использовать для здоровья человека.Итак, вы слышали о таких полезных жирах, как авокадо, оливковое масло и тому подобное, в сравнении с животными жирами и тому подобными вещами. Так что определенно есть корреляционные исследования, довольно сильные исследования. Я действительно не говорил о многих из них.

Дина:

Еще один вопрос от Оливии Перес из 2015 года.

Эми Ченг Воллмер:

Привет, Оливия.

Дина:

Кто я хотел сказать, я думаю, что она в STEM. Она спрашивает: «В исследованиях кишечного микробиома, как ученые планируют эксперименты, чтобы установить направленность наблюдаемых ими взаимосвязей, создает ли здоровье определенную сигнатуру микробиома или здоровый кишечник обеспечивает здорового человека?»

Эми Ченг Воллмер:

Таким образом, эти эксперименты трудно проводить с людьми, потому что вы действительно хотели бы очистить микробиом с помощью тяжелых антибиотиков.И есть некоторые проблемы, которые нас беспокоят в связи с этим. Конечно, исследования гнотобиотических мышей и исследования гуманизированных мышей дали нам представление о направлении.

Эми Ченг Воллмер:

Иногда у нас появляются возможности, потому что люди прошли тяжелые курсы антибиотиков или перенесли операцию, или после колоноскопии, когда они очищены, мы можем начать искать. Вот почему причинно-следственная связь очень сложна, это корреляция. И теперь, когда мы знаем, что стрела — это стрела с двумя концами, это делает вещи одновременно интересными и сложными.

Дина:

У нас есть один от 22-летней ученицы Евы Кэролзак. У нее есть личный интерес к изучению биологических основ расстройств пищевого поведения. И я знаю, что один из ваших слайдов посвящен питанию, но я просто хочу подчеркнуть ее вопрос: «Как мои диетические изменения, особенно ограничения, негативно влияют на ваш микробиом, есть ли конкретные вещи, на которые это влияет?»

Эми Ченг Воллмер:

Я уверен, что есть очень ограниченные диеты.Одна из вещей, которая происходит, это то, что вы обычно ограничены в витаминах, которые мы не можем производить и которые доставляют нам наши кишечные микробиомы. А микроэлементы, цинк, магний, ванадий и другие элементы периодической таблицы, на которые никто не обращает внимания, на самом деле очень важны. Они часто отсутствуют или отсутствуют, и это может вызвать серьезные проблемы. Одно из первых мест, которое проявляется у людей с расстройствами пищевого поведения, — это их кожа, потому что ваша кожа меняется очень быстро и это так заметно.

Эми Ченг Воллмер:

И поэтому люди выглядят так, будто у них авитаминоз или цинга, а это дефицит витаминов. Поэтому, когда это происходит, вероятно, существует предел, узкое место в том, кто остается в вашем микробиоме, и баланс химических веществ, который создается между бутиратами, ацетатами, пропионатами и всеми короткоцепочечными жирными кислотами, вероятно, изменяется, что может повлиять на физиологию организма. хост, который затем может реагировать на поведение, которое еще больше ограничивает.

Эми Ченг Воллмер:

Разорвать этот порочный круг в какой-то момент действительно важно, но это очень деликатно, потому что в момент, когда у кого-то тяжелейшее расстройство пищевого поведения, вы должны очень осторожно подходить к тому, как возвращаться к нему.

Дина:

Спасибо. Я хотел бы задать больше вопросов, потому что их так много, но ваша презентация, доктор Фоллмер, получила столько похвал. Так что большое вам спасибо и спасибо за то, что уделили мне столько времени сегодня вечером.

Эми Ченг Воллмер:

Ну, я должен сказать, что вижу имена, которые люди добавляют в чат, многих из которых я узнаю по своим урокам микробиологии. Туда закралось несколько имен из интробио.Хорошая новость в том, что я не помню, как кто-то что-то делал, я не могу вспомнить ни одного из своих учеников. Я рад, что этот форум позволил такое замечательное взаимодействие, я рад ответить на ваши вопросы по электронной почте, если вы хотите отправить мне электронное письмо, я могу не сразу ответить. У меня осталось полторы недели занятий, но я рад тебя слышать. Как всегда, здорово быть связанным с выпускниками Swarthmore, даже если это не лично, и я очень ценю возможность участвовать в SwatTalk.

Дина:

Большое спасибо. Я чувствую, что вернулся в кампус на урок. Так что еще раз спасибо.

Эми Ченг Воллмер:

О, позволь мне пожелать [перекрёстные помехи 01:07:51].

Дина:

Ага.

Эми Ченг Воллмер:

Берегите всех и будьте в безопасности.

Дина:

Всем здоровья. Пока.

Эми Ченг Воллмер:

До свидания.

Эми Ченг Воллмер:

Запись будет доступна примерно через неделю.Пока…

ПОСМОТРИТЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАПИСИ SWATTALK.

Как уменьшить количество вредных бактерий

Бактериофаги когда-то были признаны мощным спасательным оружием против инфекции . 1

Называемые фагами для краткости, они представляют собой крошечные пакеты ДНК или РНК , завернутые в белок, которые атакуют определенные бактерии . Они безвредны для человека и всех других форм жизни.

Фаговая терапия была вытеснена, когда были введены антибиотики . 1

Поскольку угроза устойчивых к антибиотикам инфекций растет, 2 медицинский истеблишмент начал переориентироваться на потенциал фаговой терапии . 3

Основные средства массовой информации тоже обращают на это внимание: преимущества и история фагов были недавно исследованы в статье в журнале The New Yorker . 4

Ученые обнаружили в лабораторных исследованиях, что фаги могут помочь полезным пробиотическим бактериям процветать и расти. Это происходит даже в присутствии конкурирующих бактерий, которые в противном случае подавляли бы их. 5

Это может быть связано со способностью конкретных фагов «искать и уничтожать». Это означает, что они могут быть выбраны для защиты от нежелательных или болезнетворных бактерий. 6

Комбинация фагов с пробиотиками имеет большие перспективы для укрепления здоровья кишечного микробиома и улучшения функции кишечника .

Что такое Фаги?

Слово бактериофаг означает «пожиратель бактерий ». »

Фаги представляют собой субмикроскопические пакеты ДНК или РНК, заключенные в белковую оболочку, которые нацелены на определенные бактерии и убивают их, а только эти бактерии. Различные штаммы фагов нацелены на разные бактерии. Они не представляют никакого вреда для любой другой формы жизни, включая людей.

Фаги были впервые идентифицированы около века назад и использовались в то время для лечения и профилактики бактериальных инфекций.Но когда были открыты антибиотик , внимание сместилось с фагов. 4

Со временем появилось устойчивых к антибиотикам бактерий , также известных как «супербактерии».

Сегодня около 93 421 700 000 93 422 человек ежегодно умирают от лекарственно-устойчивых инфекций. Ожидается, что к 2050 году это число достигнет 10 миллионов в год. 2

Эта пугающая реальность вызвала новый интерес к фаговой терапии .

Фаги способствуют здоровью микробиома

Ученые определили смесь из четырех фагов , которая может помочь уменьшить популяцию нежелательных бактерий в кишечнике, одновременно поддерживая пробиотики.

Антибиотики используют технику массового уничтожения, уничтожая как хорошие, так и плохие бактерии. Но фаги нацелены только на определенные бактерии .

Это означает, что правильные фаги могут нацеливаться на нежелательные или нездоровые бактерии в кишечнике, освобождая место для организмов, которым мы хотим процветать.Конечным результатом является то, что кишечный микробиом может быть восстановлен до более здорового, сбалансированного состояния. 6

Содействие росту полезных пробиотиков

E. coli ( Escherichia coli ) является нормальной частью микробиома нашего кишечника. Обычно он безвреден, хотя некоторые штаммы могут вызывать диарею, инфекции мочевыводящих путей, пневмонию и другие заболевания, а также вытеснять полезные микроорганизмы. 7

Чтобы определить, может ли смесь четырех фагов способствовать росту полезных бактерий, исследователи провели лабораторное исследование.

E. coli объединяли с различными отдельными пробиотическими бактериями в испытательных колбах, которые служили контролем. В отдельных колбах четырехфаговую смесь объединяли с E. coli и пробиотическими бактериями. 5

Измеряли рост полезных бактерий.

В контрольных колбах, которые содержали E. coli , но не содержали смеси фагов, пробиотические бактерии росли очень плохо.Похоже, что E. coli ингибировала их рост, другими словами, превзошла их в конкурентной борьбе.

В колбах, которые также содержали смесь фагов , пробиотические бактерии процветали .

Например, когда здоровые пробиотические бактерии Bifidobacterium longum были объединены с E. coli , рост пробиотика был незначительным.

Но в колбах, которые содержали смесь фага , полезный B.longum колонии размножались над в 20 раз больше, чем в контрольных колбах. Фаги успешно способствовали росту полезного пробиотика. 5

Когда это исследование было повторено с использованием пробиотика Lactobacillus acidophilus , были получены аналогичные результаты.

L. acidophilus рост был более в 10 раз выше в колбах, содержащих фаг плюс пробиотик и E.коли.

Ученые снова протестировали смесь фагов с другим пробиотиком, на этот раз Bifidobacterium bifidum . Результатом в этом случае был рост более чем в 30 раз выше в присутствии фагов.

Фаги у мышей

Затем исследователи изучили эффективность и безопасность этого фагового коктейля на живых животных.

Две группы мышей получали полезный пробиотик B.longum вместе с болезнетворным штаммом E. coli . Одна группа также получила смесь фага , специально разработанную для воздействия на E. coli . 8

Всего через 24 часа обработка фагом снизила опасные уровни E. coli примерно на: 8

  • 10-кратно в тонкой кишке,
  • 100-кратное в толстой кишке и
  • 100-кратное в фекалиях.

Что вам нужно знать

Смесь пробиотиков и фагов для здоровья пищеварения
  • Бактериофаги или фаги нацелены на только конкретных бактерий. Они безвредны для всех других форм жизни, включая человека.
  • Поскольку устойчивые к антибиотикам бактерии становятся все более серьезной угрозой, ученые сосредотачиваются на использовании фагов для лечения смертельных инфекций .
  • В настоящее время ученые идентифицировали четыре фага , которые способствуют росту полезных бактерий.
  • Эта пробиотическая смесь может помочь улучшить широкий спектр проблем с пищеварением, включая синдром раздраженного кишечника , диарею, вздутие живота и газы.

В то же время обработка фагами повышала полезные уровни B. longum примерно на: 8

  • 100-кратно в тонкой кишке,
  • 100-кратное в толстой кишке и
  • 40-кратный в фекалиях.

Эти результаты превратились в явные преимущества. Мыши, получавшие фаг, имели здоровую пищеварительную функцию по сравнению с мышами, инфицированными E. coli , и фаг не вызывал каких-либо вредных побочных эффектов. 8

У мышей, которым давали только E. coli и B. longum — без добавления фагов — начались запоры, а их кишечник показал опухоль, покраснение и подтекание. 8

Учитывая эти результаты, ученые теперь добавили эту же смесь бактериофагов к пробиотикам для людей, чтобы повысить их эффективность.

Суперзарядные пробиотики

Два качества, на которые следует обращать внимание при выборе типа из пробиотических бактерий , это обеспечение:

  1. Они были изучены в различных комбинациях и показали, что они помогают улучшить различные пищеварительные симптомы , 9-19 и
  2. Некоторые из пробиотических видов размножались в гораздо большей степени при культивировании вместе со специальной смесью бактериофагов . 5

Смертельно для бактерий, безопасно для вас

Бактериофаги встречаются практически везде — от почвы, горячих источников и океанских глубин до тела животных и человека. 21

Они были успешно и безопасно использованы в нескольких клинических и терапевтических условиях. 22-24

Вместе с пробиотиками , которые также имеют долгую историю безопасного использования, они обещают стать мощным средством для улучшения пищеварения.

Конкретные пробиотики продемонстрировали следующие преимущества:

  • B. Longum SP54 , L. Paracasei IMC502 и L. Rhamnosus IMC501 обеспечивают антимикробиальные эффекты против CANDIDA (ANTIMICROBIAL AFFECTION против CANDIDA (ANTIMICROBIAL AFFECTIE H. pylori (бактерия, вызывающая язву) и E. coli . 16,18,20
  • Б.lactis BLC1 и L. acidophilus LA1 облегчают симптомы язвенного колита (заболевание, вызывающее воспаление и язвы в толстой кишке) 12 и облегчают непереносимость лактозы . 19
  • B. breve Bbr8 и L. plantarum 14D уменьшают симптомы целиакии , которые могут включать диарею, вздутие живота и газы. 9,11

Кроме того, было показано, что эти пробиотические штаммы облегчают синдром раздраженного кишечника . 9,10,12-15

Ученые объединили семь пробиотических штаммов с четырехфаговой смесью .

Эта комбинация перспективна для тех, у кого проблемы с желудочно-кишечным трактом, и для тех, кто ищет способ улучшить здоровье пищеварительной системы.

Резюме

Бактериофаги , или фаги , уничтожают только специфические бактерии. Они безвредны для человека и всех других форм жизни.

Когда-то фаги использовались как мощное оружие против смертельных инфекций, но они были вытеснены, когда были обнаружены антибиотики .

Поскольку бактерии выработали устойчивость к антибиотикам, ученые снова начали сосредотачиваться на терапии фага .

Было показано, что четырехфаговая смесь способствует росту полезных пробиотических бактерий.

Объединив эти фаги с семью специфическими пробиотиками , ученые разработали эффективный способ решения и улучшения множества проблем с пищеварением.

Если у вас есть какие-либо вопросы по научному содержанию этой статьи, позвоните специалисту по здоровому образу жизни Life Extension® по телефону 1-866-864-3027.

Рекомендации

  1. Бахшинеджад Б., Гиасванд С. Бактериофаги в кишечнике человека: наши попутчики на протяжении всей жизни и потенциальные биомаркеры здоровья или болезни. Вирус Res . 2017 15 августа; 240:47-55.
  2. Доступно по ссылке: https://www.who.int/news/item/29-04-2019-new-report-calls-for-urgent-action-to-avert-antimicrobial-resistance-crisis. По состоянию на 7 июня 2021 г.
  3. Кин ЕС. Век исследования фагов: бактериофаги и формирование современной биологии. Биоэссе . 2015 янв;37(1):6-9.
  4. Доступно по адресу: https://www.newyorker.com/magazine/2020/12/21/when-a-virus-is-the-cure. По состоянию на 8 июня 2021 г.
  5. Внутреннее исследование поставщика. Пребиотик, усиливающий действие пробиотиков. Данные в файле.
  6. Мими М., Читорик Р.Дж., Лу Т.К. Терапия микробиома – достижения и проблемы. Adv Drug Deliv Rev. 1 октября 2016 г .; 105 (Pt A): 44–54.
  7. Доступно по адресу: https://www.cdc.gov/ecoli/general/index.html. По состоянию на 4 июня 2021 г.
  8. Внутреннее исследование поставщика. Испытания коктейля бактериофага на мышах. Данные в файле.
  9. Франкавилла Р., Пикколо М., Франкавилла А. и др. Клинический и микробиологический эффект мультивидовой пробиотической добавки у пациентов с глютеновой болезнью со стойкими симптомами типа СРК: рандомизированное, двойное слепое, плацебо-контролируемое, многоцентровое исследование. Дж Клин Гастроэнтерол . 2019 март; 53(3):e117-e25.
  10. Verdenelli MC, Silvi S, Cecchini C, et al. Влияние комбинации двух потенциальных пробиотических штаммов, Lactobacillus rhamnosus IMC 501(R) и Lactobacillus paracasei IMC 502(R), на привычки кишечника здоровых взрослых. Lett Appl Microbiol . 2011 июнь; 52 (6): 596-602.
  11. Кристофори Ф., Индрио Ф., Минелло В.Л. и др. Пробиотики при целиакии. Питательные вещества . 2018 23 ноября; 10 (12).
  12. Альм Л., Рюд-Кьеллен Э., Сеттерберг Г. и др. Влияние нового кисломолочного продукта «КУЛЬТУРА» на запоры у гериатрических больных. Документ представлен на: Труды 1-й компьютерной конференции по молочнокислым бактериям. Horizon Scientific Press, Норфолк, Англия, 1993.
  13. Блэк Ф., Андерсен П., Орсков Дж. и др.Профилактическая эффективность лактобактерий при диарее путешественников. Медицина для путешествий : Спрингер; 1989: 333-5.
  14. Silvi S, Verdenelli MC, Cecchini C, et al. Обогащенные пробиотиками продукты и пищевые добавки, содержащие SYNBIO, положительно влияют на работу кишечника у здоровых взрослых: оценка с использованием стандартного статистического анализа и машин опорных векторов. Int J Food Sci Nutr . 2014 декабрь; 65 (8): 994-1002.
  15. Яэсима Т., Такахаши С., Мацумото Н. и др. Влияние йогурта, содержащего Bifidobacterium longum BB536, на кишечную среду, характеристики кала и частоту дефекации. Биология и микрофлора . 1997;16(2):73-7.
  16. Coman MM, Verdenelli MC, Cecchini C, et al. In vitro оценка противомикробной активности Lactobacillus rhamnosus IMC 501((R)), Lactobacillus paracasei IMC 502((R)) и SYNBIO((R)) в отношении патогенов. J Appl Microbiol . 2014 авг; 117 (2): 518-27.
  17. Лааке К.О., Бьорнеклетт А., Аамодт Г. и др. Результат четырехнедельного вмешательства с пробиотиками в отношении симптомов и эндоскопической картины после хирургической реконструкции J-образным анастомозом подвздошно-анального отдела при язвенном колите. Scand J Гастроэнтерол . 2005 Январь; 40 (1): 43-51.
  18. Намба К., Яэсима Т., Исибаши Н. и др. Ингибирующие эффекты Bifidobacterium longumon Enterohemorrhagic Escherichia coli O157: H7. 2003;22(3):85-91.
  19. Virta PJER, Pharmacia, Финляндия. Действие препарата, содержащего лиофилизированные молочнокислые бактерии [L. acidophilus LA-5 (LA-1) и Bifidobacterium TB-12] на непереносимость лактозы. 1993.
  20. Verdenelli MC, Cecchini C, Coman MM, et al. Влияние пробиотика SYNBIO((R)) в виде вагинальных суппозиториев на укрепление вагинального здоровья внешне здоровых женщин. Карр Микробиол . 2016 окт; 73 (4): 483-90.
  21. Дабровска К., Свитала-Елен К., Опольски А. и др. Проникновение бактериофагов в позвоночных. J Appl Microbiol . 2005;98(1):7-13.
  22. Саркер С.А., Маккаллин С., Барретто С. и др. Применение перорального Т4-подобного фагового коктейля для здоровых взрослых добровольцев из Бангладеш. Вирусология . 2012 г., 20 декабря; 434(2):222-32.
  23. Bruttin A, Brussow H. Люди-добровольцы, получающие фаг Escherichia coli T4 перорально: тест на безопасность фаговой терапии. Антимикробные агенты Chemother . 2005 г., июль; 49 (7): 2874-8.
  24. Маккаллин С., Алам Саркер С., Барретто С. и др. Анализ безопасности российского фагового коктейля: от метагеномного анализа до перорального применения у здоровых людей. Вирусология . 1 сентября 2013 г .; 443 (2): 187–96.

Живые дрожжи помогают свиньям справиться с тепловым стрессом

Компания Lallemand Animal Nutrition объявила о результатах нового исследования. Согласно исследованию; живые дрожжи помогают свиньям справиться с тепловым стрессом за счет модуляции микробиоты кишечника и улучшения поведения при кормлении.

Тепловой стресс становится серьезной проблемой для высокопродуктивных животных во всех регионах земного шара. Тепловой стресс может иметь негативные последствия для пищевого поведения, показателей роста и благополучия животных. Недавние исследования микробиоты, проведенные учеными Lallemand, помогают производителям понять, как кормление живыми дрожжами Saccharomyces cerevisiae boulardii CNCM I-1079 может помочь смягчить последствия теплового стресса за счет положительной модуляции микробиоты.

Ученые показали взаимосвязь между микробным составом кишечника и метаболической адаптацией свиней к тепловому стрессу.В свою очередь, пищевое поведение, использование энергии и, таким образом, показатели роста сохраняются (Labussière et al. 2022).

ВЛИЯНИЕ МИКРОБИОТЫ НА АДАПТАЦИЮ СВИНЕЙ К ТЕПЛОВОМУ СТРЕССУ
В партнерстве с INRAE ​​Pegase (Франция) было проведено исследование для оценки влияния теплового стресса на энергетический обмен и пищевое поведение свиней.

Десять откормочных хряков содержали в течение 20 дней в дыхательных камерах при термонейтральности (семь дней при 22°C), а затем в условиях теплового стресса (семь плюс шесть дней при 28°C).Их кормили либо диетой с живыми дрожжами Saccharomyces c, либо без них. boulardii CNCM I-1079 (LEVUCELL SB).

Благодаря высокопроизводительным методам секвенирования (метабаркодирование 16S) это исследование также позволило по-новому взглянуть на ключевую роль пищеварительной микробиоты в условиях теплового стресса. Как подтверждено в недавних публикациях (Xia et al., 2022; Xiong et al., 2022), кратковременный и хронический тепловой стресс влияет на состав микробиоты.

Кэролайн Ачард, Ph.D, научный сотрудник Центра передового опыта Lallemand Monogastric Center of Excellence , объясняет: «В нашем исследовании у свиней, подвергшихся тепловому стрессу, заметно повышен уровень Clostridium sensu stricto group, таксонов Romboutsia и Ruminococcaceae. Добавка Levucell SB ослабила некоторые из этих эффектов, но увеличила количество полезных бактерий Lactococcus lactis и родов Subdoligranulum».

«Интересно, что во время теплового стресса более высокие уровни полезных видов, таких как Ruminococcus Bromii и Lactococcus lactis, положительно коррелировали с лучшим потреблением сухого вещества и сохранением энергии.R. bromii был описан как ключевой вид, способствующий росту других микроорганизмов, способных разлагать резистентный крахмал, в то время как L. lactis может благотворно взаимодействовать с иммунной системой хозяина. В целом это может объяснить более высокую задержку энергии, наблюдаемую при тепловом стрессе», — заключила она.

СОХРАНЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И МЕТАБОЛИЗМА
Кроме того, благодаря использованию респираторных камер в этом испытании оценивались преимущества Saccharomyces c. boulardii CNCM I-1079 на метаболизм свиней.Действительно, в условиях теплового стресса свиньи, как правило, ели меньше и переключали свой энергетический обмен с роста на обеспечение термонейтральности.

Испытания показали положительные результаты в отношении благополучия животных, метаболизма и продуктивности:

  • В то время как тепловой стресс снизил потребление корма у всех животных, свиньи, получавшие LEVUCELL SB, продемонстрировали более высокое потребление корма из-за большего количества порций в день. и более длительная продолжительность приема пищи по сравнению с контрольной группой. В конце испытания потребление корма было более стабильным у свиней, получавших LEVUCELL SB, чем у контрольной группы, когда мы сравнивали периоды теплового стресса с периодами термонейтральности.
  • Во время теплового стресса у свиней, получавших LEVUCELL SB, температура кожи была ниже, чем у контрольных свиней.
  • Кормление LEVUCELL SB помогло увеличить сохранение энергии при тепловом стрессе по сравнению с контролем. Частично это можно объяснить улучшением баланса микробиоты кишечника.

В результате ростовые показатели лучше сохранялись при скармливании живых дрожжей в условиях теплового стресса: среднесуточный прирост увеличился с 1,14 до 1,28 кг/сут (Р=0,03).

ВЫВОДЫ И РАСШИРЕНИЕ ДЛЯ СВИНОМАТОК
Благотворное влияние живых дрожжей Saccharomyces c.boulardii CNCM I-1079 на использование корма и продуктивность свиней были в значительной степени задокументированы в исследованиях и испытаниях на фермах. Настоящее исследование, проведенное в респираторных камерах с использованием методов высокопроизводительного секвенирования, позволило получить новую информацию о преимуществах пробиотических дрожжей при подготовке животных к сложным условиям, таким как тепловой стресс.

Это исследование также подкрепляет растущий объем работ, подтверждающих физиологические преимущества живых дрожжей не только для свиней на откорме, но также для супоросных и лактирующих свиноматок, для которых финансовые последствия теплового стресса еще сильнее.

Другое исследование Domingos et al. (2021) уже продемонстрировали положительное влияние на кормовое поведение и продуктивность помета при скармливании живых дрожжей свиноматкам на поздних сроках беременности в условиях тропического климата.

Ссылки
Лабюссьер Э., Ашар К., Дюбуа С., Комб С., Кастекс М. и Ренодо Д. (2022). Добавка Saccharomyces cerevisiae boulardii CNCM I-1079 при откорме самцов свиней помогает справиться с тепловым стрессом за счет пищевого поведения и модуляции кишечной микробиоты.Британский журнал питания, 127(3), 353-368. doi:10.1017/S0007114521001756

Домингос Р.Л., Силва Б.А.Н., де Лагуна Ф.Б., Араужо В.А.Г., Гонсалвес М.Ф., Ребордоэс Ф.И.Г., … и да Ботта, С.02. Saccharomyces Cerevisiae var. Boulardii CNCM I-1079 на поздних сроках супоросности и в период лактации улучшает произвольное потребление корма, молочную продуктивность и продуктивность помета свиноматок смешанного помета в тропическом влажном климате. Наука и технология кормов для животных, 272, 114785.

Ся, Б., Ву, В., Фанг, В., Вэнь, X., Се, Дж., и Чжан, Х. (2022). Дисфункция слизистого барьера, вызванная тепловым стрессом, потенциально связана с дисбактериозом кишечной микробиоты у свиней. Питание для животных, 8(1), 289-299.

Xiong, Y., Shuting, C., Hao, X., Qiwen, W., Hongbo, Y., Zongyong, J., Li, W. 2022. Изменения в составе микробиоты кишечника совпадают с нарушением морфологии кишечника дисфункциональный иммунный ответ подвздошной кишки у свиней на доращивании и откорме в условиях постоянного хронического теплового стресса.Журнал зоотехники и биотехнологии 13 (5 января 2022 г.): 1.

Мини-кишки заменяют подопытных животных

Новые пищевые продукты должны пройти обширные исследования безопасности каждого ингредиента, прежде чем их можно будет выпустить на рынок. Испытания на животных часто требуются как часть процесса сертификации. Но, по словам исследователей, в настоящее время работающих над альтернативными методами, в этих тестах на животных больше не будет необходимости. Одной из таких альтернатив является использование клеток, которые действуют как мини-органы, известные как органоиды.

Люди и свиньи

Майке ван дер Занде — научный сотрудник исследовательского центра Wageningen Food Safety Research, где она культивирует кишечные органоиды из стволовых клеток человека. Идея состоит в том, чтобы использовать эти органоиды для проверки того, вредны ли определенные вещества для здоровья человека. Ее команда работает с исследователями из Wageningen Food & Biobased Research, которые также занимаются выращиванием мини-кишечников из стволовых клеток человека. Однако их внимание сосредоточено на воздействии полезных для здоровья веществ.

Выращивание органоида начинается со стволовых клеток.Эти клетки могут развиваться в различные типы кишечных клеток.

Третий научно-исследовательский институт Wageningen Livestock Research работает над созданием органоидов на основе стволовых клеток свиньи. «У всех этих трех исследовательских проектов одна и та же цель, но они подходят к ней немного по-разному», — говорит Ван дер Занде. «Мы изучаем, как вещества всасываются и перерабатываются в кишечнике, и какое влияние они оказывают. Действительно ли мы хотим, чтобы эти вещества были поглощены? Те же вопросы относятся и к свиньям, потому что мы хотим, чтобы они тоже оставались как можно более здоровыми.

Новая альтернатива

Еще 10 лет назад тестирование на животных было гораздо более рутинным способом измерения воздействия определенных пищевых компонентов. Это был просто лучший доступный вариант. Клетки также можно было культивировать в чашке Петри, но это имело отношение только к ограниченному аспекту исследования. У обоих типов исследований были неизбежные недостатки. «Мыши — это не люди и не свиньи, и отдельные клетки не действуют так же, как целый орган. Применение полученных результатов к человеческому телу часто проблематично», — говорит Ван дер Занде.

Применить это к человеческому телу проблематично: мыши — не люди, а отдельные клетки — не полноценные органы.

Существуют также этические проблемы с использованием подопытных животных. «К сожалению, мы пока не можем полностью отказаться от тестирования на животных, но мы можем еще больше сократить количество используемых подопытных животных», — утверждает она. Органоиды являются решением обеих этих проблем. Скопление клеток, которое превращается в мини-версию соответствующего органа, ближе к реальному и снижает потребность в использовании подопытных животных.

Стволовые клетки

Культивирование органоида начинается со стволовых клеток. Эти клетки могут развиваться во множество других клеток, обнаруженных в организме. «Мы позволяем им развиваться в различные типы кишечных клеток, такие как бокаловидные клетки, выделяющие слизь, эндокринные клетки, вырабатывающие гормоны, и эпителиальные клетки», — объясняет Ван дер Занде. Эпителиальные клетки играют важную роль в транспорте, и одной из их функций является расщепление токсических веществ. Они также взаимодействуют с кишечными бактериями.Один органоид состоит из десятков тысяч клеток.

Исследователи WUR разрабатывают органоиды, используя кишечные клетки, собранные у людей и свиней. Это резко сократит потребность в подопытных животных в будущем. Фото: Йерун Боуман / WLR

Три научно-исследовательских института используют два разных источника стволовых клеток. Легче всего получить стволовые клетки, которые можно получить из клеток, полученных из органов, отличных от кишечника, таких как кожа.Настоящие кишечные стволовые клетки получить сложнее. «Первые часто получают от здоровых людей», — говорит Ван дер Занде. «Со стволовыми клетками кишечника все по-другому. Мы получаем их из больниц. Это может быть кусочек здоровой ткани по краю опухоли кишечника, удаленный во время операции. Мы еще не знаем, какой тип стволовых клеток создаст лучшие кишечные органоиды для нашего исследования. Это то, что мы хотим выяснить благодаря нашему сотрудничеству с другими институтами.

От биологии к технологии

Если вы представляете органоид как крошечный кусочек кишечника в маленькой тарелке, вы можете быть разочарованы. Мини-органы не обязательно должны выглядеть как настоящие, они просто должны функционировать сравнимым образом. По этой причине Ван дер Занде работает со сложной установкой, основанной на тонком слое клеток. Жидкая форма «пищи» течет по верхней части этого слоя клеток, как в кишечнике, а «кровь» течет по нижней стороне слоя клеток.«Датчики и чипы позволяют нам изучать эти потоки жидкости на микроскопическом уровне», — говорит Ван дер Занде. «Это дает нам гораздо более близкое сравнение с тем, что на самом деле происходит в человеческом теле».

Выращивание органоида начинается со стволовых клеток. Эти клетки могут развиваться во множество других клеток, обнаруженных в организме.

После всасывания вещество продолжает перемещаться по телу. «Вещества хранятся, выводятся или расщепляются. Мы разрабатываем компьютерные модели для этого на основе знаний, полученных в результате предыдущих исследований с использованием тестов на людях и животных.В целом это дает хорошую картину воздействия полезных и нездоровых веществ на организм.

Меньше подопытных животных

«Сила нашего исследования в том, что оно улучшает нашу способность выбирать определенные вещества. Это относится, например, к исследованиям воздействия пер- и полифторалкильных веществ (ПФАС). Их можно найти в антипригарных слоях, нанесенных на сковороду, и существует много разных типов. Мы уже знаем, что некоторые виды более склонны к поглощению клетками кишечника и поэтому попадают в ваш организм.Основываясь на этих знаниях, вы можете решить использовать испытания на животных только для этих типов», — объясняет Ван дер Занде.

С правой стороны жидкость течет к органоидам на чипах. Датчики измеряют и определяют с большой точностью, сколько жидкости проходит мимо клеток. Это напоминает движение пищи по толстой кишке. Клетки могут поглощать вещества и выделять их в кровоток (слева). Фото: Майке ван дер Занде

Соединение различных моделей также улучшит наши возможности выбора конкретных веществ в будущем.«Вещество может очень легко всасываться, но впоследствии настолько тщательно расщепляться в печени, что практически не причиняет никакого вреда», — говорит она. «Принимая во внимание, что вещество, которое всасывается только в ограниченной степени, но затем почти не расщепляется печенью, может быть более опасным. Если вам нужно провести испытания на животных, вы можете быть более уверены, что имеете дело с правильным веществом. Это означает, что для тестирования необходимо использовать меньше животных».

Другим примером являются исследования новых источников белка.«Скоро начнется новый общеевропейский проект, в рамках которого мы будем исследовать некоторые из этих новых белков, например, полученные из насекомых. Мы будем оценивать потенциальные риски». Ожидается, что кишечные органоиды будут играть роль в выборе белков, которые нуждаются в дальнейших исследованиях.

Мир без подопытных животных?

Ван дер Занде заметила, что ее исследование привлекло внимание политиков и широкой общественности. В частности, за последние несколько лет растет интерес к поиску альтернатив испытаниям на животных.Однако необходимо провести гораздо больше исследований, прежде чем органоиды можно будет регулярно использовать для сертификации новых пищевых продуктов. «Когда дело доходит до регулирования, вы должны быть уверены в ценности модели. Любые прогнозы, которые вы делаете с его помощью, должны быть надежными. Чтобы перейти к следующему шагу, требуется время». Тем не менее, она надеется, что ее органоиды добьются успеха.

Но смогут ли исследования безопасности пищевых продуктов полностью отказаться от подопытных животных? «Некоторые ученые считают, что мы могли бы достичь этого в течение 10 лет.Другие считают, что некоторые испытания на животных всегда будут необходимы». Ван дер Занде настроен осторожно оптимистично. «Я думаю, что это возможно, но думаю, что это займет еще лет 30 или около того. Нам нужно туда добраться, потому что никто не хочет проводить испытания на животных. Я хочу сделать все возможное, чтобы найти альтернативу».

Выбор диеты зависит от кишечной микробиоты

Мы все верим, что любой вид принимает добровольное решение о своих пищевых привычках. Будь то люди, собаки или птицы, мы сами решаем, что нам есть.Но знаете ли вы, что этот выбор не является полностью добровольным? На них могут воздействовать некоторые из наших микробов.

Исследователи из Университета Питтсбурга впервые показали, что микробы в кишечнике животных влияют на то, что они едят, выделяя вещества, вызывающие у них тягу к разным видам пищи. Ученые Национальной академии наук опубликовали эту информацию в своем исследовании «Микробиом кишечника влияет на поведение хозяина при выборе диеты».

Коль и его команда протестировали микробов , которые влияют на наш выбор диеты.Они экспериментировали на мышах, у которых отсутствовала микробиота кишечника. Этим мышам давали смесь микроорганизмов трех видов диких грызунов с очень разными природными рационами.

Исследователи заметили, что мыши выбирали различную пищу, богатую питательными веществами, что указывало на то, что их микробиом влиял на их диетические предпочтения .

Микробиота кишечника и выбор диеты

От отдельных животных до экологических и эволюционных процессов выбор диеты может иметь далеко идущие последствия.Специальных исследований кишечной микробиоты, показывающих ее влияние на выбор диеты, не проводилось.

Гипотеза о том, что кишечный микробиом может влиять на поведение хозяина при поиске пищи, обсуждалась в течение многих лет, но еще не была специально проверена.

Однако ученые продемонстрировали, что у стерильных мышей, колонизированных разными микробиомами, наблюдались значительные различия в их добровольном выборе пищи.

Как правило, стерильные мыши не содержат всех микроорганизмов.Они размещены в строго контролируемых изоляционных камерах для предотвращения заражения. Поэтому результаты достаточно точны.

Результаты исследования показали, что мыши, колонизированные кишечной микробиотой трех видов грызунов с разными стратегиями кормодобывания, выбрали рацион с разным составом макроэлементов.

Их исследование показало, что обычные травоядные мыши предпочитали диету с высоким содержанием белка углеводам, в то время как обычные всеядные и плотоядные мыши предпочитали диету с низким содержанием белка углеводам.

Микробы кишечника и триптофановый механизм

Они обнаружили, что триптофан, незаменимая аминокислота, в основном является причиной выбора диеты. Неудивительно, что клетки кишечника и мозга всегда взаимодействуют друг с другом для поддержания равновесия. Но иногда микробы в кишечнике могут производить больше молекул, таких как триптофан , которые влияют на эту связь и меняют выбор диеты. Триптофан может добраться до мозга и превратиться в серотонин. Серотонин — это гормон счастья, который указывает на «удовлетворенное поведение» в нашем мозгу.Небольшое изменение механизма триптофана , продуцируемого микробиотой кишечника , может существенно повлиять на выбор продуктов питания.

Исследование показало, что мыши с разным микробиомом имели разный уровень триптофана в крови. Более того, у мышей с большим количеством триптофана в крови также было больше бактерий, чем производилось в кишечнике.

Ключи на вынос

В результате эти данные свидетельствуют о том, что микробиота кишечника может влиять на поведение хозяина при выборе диеты, возможно, путем влияния на доступность незаменимых аминокислот.Таким образом, исследование объясняет, почему кишечная микробиота может влиять на поведение при поиске пищи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.