Suur soola tarbimine ja selle mõju looduslikule soolestiku mikrobioomile metsikutel hiirtel

1. Sissejuhatus

Imetajate soolestikku koloniseerib keeruline ja mitmekesine bakterite kooslus, mis koos peremeesorganismiga loob õrna sümbiootilise suhte [1,2]. See bakterikooslus täidab paljusid peremeesorganismile kasulikke funktsioone, sealhulgas metaboolseid, immunomoduleerivaid ja troofilisi funktsioone [3–7] ning soolestiku mikrobiota koostis võib elu jooksul muutuda vastavalt peremeesorganismi spetsiifilistele vajadustele ja füsioloogiale [1,8, 9]. Soolestiku tervist edendavate bakterite paljusid kasulikke funktsioone vahendavad anaeroobse kääritamise teel saadud metaboliidid [10–13] ja düsbiootilised seisundid võivad oluliselt mõjutada peremeesorganismi tervist [2,11,14,15]. Kasvav mure elustiili mõju pärast tervisele on suurendanud teaduslikku huvi soolestiku mikrobiota kaasamise ja selle translatsiooniliste mõjude vastu [16, 17]. Tõepoolest, soolestiku mikrobiotat kujundavad nii välised (nt elustiil, dieet ja meditsiinilised ravimeetodid) kui ka sisemised (nt peremeesorganismi geneetika, immuun- ja metaboolsed regulatsioonid) tegurid [8, 18–20]. Üldiselt on teada, et välised elemendid võivad avaldada mõjuvat mõju, kusjuures toitumine on üks peamisi soodustavaid tegureid soolestiku mikrobiota koostise ja funktsiooni mõjutamisel [1, 2, 21]. Lääne toidukomponendid, nagu suur soola tarbimine, kahjustavad teadaolevalt peremeesorganismi homöostaasi, mõjutades immuunsüsteemi ja muutes soolestiku mikrobiotat ja haigusi [18, 22–37]. Hiire soolestiku mikrobiotas seostatakse kõrge soolasisaldusega dieeti (HSD) tervist edendavate bakterite arvu vähenemisega, mis on tuntud lühikese ahelaga rasvhapete (SCFA) tootjatena, nagu Lactobacillus spp., Bifidobacterium, Blautia ja Faecalibaculum [28, 29, 38–41] koos Akkermansia, teise oportunistliku SCFA-tootja arvukuse suurenemisega, mis on näidanud, et see mõjutab peremeesorganismi immuunsust ja haigusi erinevates mudelisüsteemides [42, 43]. Hiireloomade mudeleid kasutatakse sageli selleks, et uurida, kuidas toitumistegurid võivad kujundada soolestiku mikrobiotat, immuunsüsteemi ja haigusi [29,44–46]. Kuigi tavapäraste laborihiirte (CLM) kasutamine on paljude uuringute jaoks endiselt kehtiv võimalus, ei suuda see mõnikord korralikult tõlkida soolestiku mikrobiotale keskendunud rakendusi [47–49]. Näiteks näitasid, et põletikulise soolehaiguse (IBD) ja rasvumise hiiremudelite immunoloogilised ja metaboolsed uuringud ennustavad halvasti soolestiku mikrobiota uuringute translatsioonitulemusi [50]. See võib olla tingitud paljudest nende mudelisüsteemide olemuslikest erinevustest, nagu erinev soolestiku anatoomia, geneetika ja füsioloogia [16,50]. Veel üks probleem CLM-i kasutamisel mikrobiota-immuunsete interaktsioonide uurimiseks on aga soolestiku bakterite koostise kodustamine CLM-is, mis peegeldub CLM-i soolestiku mikrobiota keerukuse ja vastupidavuse vähenemises võrreldes metsikute hiirtega [51]. Vajadus desinfitseeritud ja kontrollitud keskkondade järele seisneb potentsiaalsete patogeenide ja parasiitide vähenemises, mis arvatavasti põhjustab CLM-i immuunsüsteemi vähem "haritud" võrreldes metsikute hiirtega [51–53]. Selle probleemi lahendamiseks töötati välja metsiku hiire mudel C57BL/6 hiirtelt saadud embrüo siirdamisega metsikutesse hiirtesse, et saada looduslikust päritolu soolestiku mikrobioota, et ületada immunoloogilise-soolestiku mikrobiota uuringute translatsiooniprobleem [54]. Hiljutised uuringud, mis hõlmasid seda hiiremudelit, näitasid paremaid tulemusi eksperimentaalsete immunoteraapiate translatsiooniväärtuse ennustamisel võrreldes CLM-iga [54,55]. Veelgi enam, metsik soolestiku mikrobiota oli antibiootikumravi ja kõrge rasvasisaldusega dieedi suhtes vastupidavam ja vastupidavam kui CLM, mis on võrreldav inimeste keerulisema olukorraga [54, 55]. Vaatamata HSD väljakujunenud mõjule soolestiku mikrobiootale, immuunsüsteemile ja erinevatele CLM-i haigusmudelitele, ei ole suure soolatarbimise mõju looduslikule looduslikule soolestiku mikrobiootale teada. Selles uuringus hindasime HSD mõju erinevatele soolestiku bakteriaalsete ökosüsteemide koostistele ja CLM-i ennustavatele funktsioonidele võrreldes metsikute hiirtega.

2. Materjalid ja meetodid

2.1. Loomad ja toitumine

Metsiktüüpi C57BL/6 hiired (7–8 nädala vanused emased, n=20) osteti Charles Riverilt ja neid hoiti standardtingimustes Hasseti ülikooli loomakeskuses. Metsikud hiired (C57BL/6 geneetiline taust, isased n=12 ja emased n=11) [54] peeti UHasselti loomakasvatusasutuses standardtingimustes. Loomkatsed kiitis heaks Hasseti ülikooli loomkatsete eetikakomitee (ECAE) (ID201618A4V1, ID202235). Hiiri majutati (4 hiirt puuri kohta) kontrollitud temperatuuriga ruumis (21–23 ◦C) valguse/pimeduse tsükliga 12:12 h. Järgmised puhastatud dieedid osteti ettevõttest Ssniff (Soest, Saksamaa): 0,5% NaCl/kontrolldieet (E15430-04) ja 4% NaCl/HSD (E15431-34). HSD korral toideti loomi joogivees 1% NaCl-ga lisaks E15431-34-le, nagu on kirjeldatud punktis [28]. CLM hiired jagunesid võrdselt kontrollrühma (n=10) ja HSD (n=10) vahel. Looduslike hiirte puhul jaotati isased ja emased isendid võrdselt kontroll- ja HSD-toidurühmadesse (6 isast kontrollrühma, 6 isast HSD jaoks, 5 emast kontrollrühma ja 6 emast HSD jaoks).

cistanche taime suurendav immuunsüsteem

2.2. DNA ekstraheerimine

Mikroobse DNA ekstraheerimine viidi läbi vastavalt punktis [28] kirjeldatule, kasutades QIAmp Fast DNA Stool Mini Kit (Qiagen, Hilden, Saksamaa) modifitseeritud protokolli. Lühidalt öeldes lisati fekaaligraanulid 2- ml Eppendorfi, mis sisaldas 0,5 mm klaashelmeid ja 1,5 ml lüüsipuhvrit (ASL) (Qiagen, Hilden, Saksamaa). Graanulite mehaaniliseks homogeniseerimiseks kasutati helmeste peksmist. Täielik ekstraheerimine viidi läbi vastavalt tootja protokollile väikeste muudatustega (proteinaas K inkubatsiooniaja pikendamine 2 tunnini temperatuuril 70 ◦C). DNA kontsentratsioone hinnati NanoDrop ND-1000 spektrofotomeetriga (NanoDrop Technologies, Wilmington, DE, USA) ja säilitati temperatuuril –20 ◦C enne 16S rRNA geeni amplifikatsiooni.

2.3. 16S rRNA geenide amplifikatsioon ja sekveneerimine

16S rRNA geenijärjestus amplifitseeriti, kasutades V4 piirkonnale spetsiifilist praimerit (F515/R806), nagu eelnevalt kirjeldatud [56]. Lühidalt, 25 ng DNA-d kasutati iga PCR-reaktsiooni (30 µL) (KAPA HiFi HotStart ReadyMix, Roche, Basel, CH, USA) esialgse denatureerimise kohta 30 sekundi jooksul temperatuuril 98 ◦ C, millele järgnes 25 tsüklit (10 s temperatuuril 98 ◦). C, 20 s temperatuuril 55 ◦C ja 20 s temperatuuril 72 ◦C). Reaktsioonid viidi läbi kolmes eksemplaris, ühendati proovi kohta ja puhastati magnethelmestel põhineva puhastussüsteemiga (Agencourt AMPure XP, Beckman Coulter, Brea, CA, USA). Raamatukogu ettevalmistamine viidi läbi piiratud tsükliga PCR-iga, et saada indekseeritud raamatukogu, kasutades Nextera tehnoloogiat (Nextera XT Index Kit, Illumina, San Diego, CA, USA), millele järgnes teine ​​AMPure XP magnethelmeste puhastamise etapp. Seejärel normaliseeriti indekseeritud proovid samale kontsentratsioonile 4 nM, ühendati ja sekveneeriti Illumina MiSeq platvormil PE300 2 × 300 bp paarisotsa protokolliga vastavalt ettevõtte protokollile (Illumina, Inc., San Diego, CA, USA).

cistanche tubulosa - parandab immuunsüsteemi

Cistanche Enhance Immunity toodete vaatamiseks klõpsake siin

【Küsi lisa】 E-post:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

2.4. 16S rRNA geenijärjestuse andmete töötlemine ja statistiline analüüs

Toorjärjestusi töödeldi QIIME 2 [57] torujuhtme abil. Pärast pikkuse ja kvaliteedi filtreerimist (vaikeparameetrid) filtreeriti lugemised ja määrati DADA2 abil operatiivsetele taksonoomilistele üksustele (OTU-d) [58]. Taksonoomilise määramise viisid läbi VSEARCH algoritm (https://github.com/torognes/vsearch; juurdepääs 9. novembril 2022) ja Silva andmebaas v128 (https://www.arb-silva.de /; vaadatud 9. novembril 2{{40}}22). ASV tabel normaliseeriti seejärel harvendamise teel sügavusel 6,147, nii et iga proov jõudis haruldanemiskõvera lõpus olevale platoole. Alfa-mitmekesisust hinnati kahe erineva mõõdiku abil: OTU rikkuse (vaadatud), Chao1, Shannoni, Simpsoni, Inverse Simpsoni (InvSimpson) ökoloogilised indeksid. Beeta-mitmekesisuse, Bray-Curtise erinevuse, Jaccardi sarnasuse ning kaalutud ja kaalumata UniFrac mõõdikud [59] arvutati ja joonistati põhimõttelise koordinaatide analüüsi (PCoA) abil, et visualiseerida proovide vahelist tegelikku kaugust. OTU loenduste tabeli normaliseerimiseks viidi harvendamine läbi 6305 järjestuse sügavusel proovi kohta 100 korda. OTU taksonoomia määramisest saadud väljundit taksonoomia tabelina kasutati normaliseeritud OTU tabeli ahendamiseks taksonoomiatasemete L2 (perekond), L5 (perekond) ja L6 (perekond) tabeliteks. Statistilised analüüsid viidi läbi kasutades R-i (https://www.R-project.org/; juurdepääs 25. novembril 2022; versioon 4.2.0). R-paketti "vegan" (versioon 2.6-4) [60] kasutati beeta-mitmekesisuse mõõdikute loomiseks, et võrrelda rühmade koostise erinevusi PCoA või põhikomponentide analüüsi (PCA) alusel. Pakette ja andmete eraldamist testiti permutatsioonitestiga pseudo-F suhetega (funktsioon "Adonis" keeles "vegan"). Eraldust beeta mitmekesisuse osas rühmade vahel testiti permutatsioonilise mitmemõõtmelise dispersioonianalüüsiga, kasutades kaugusmaatrikse (PERMANOVA, funktsioon "Adonis" keeles "vegan"), samas kui erinevusi rühmadesisese dispersiooni osas testiti rühmade mitmemõõtmelise homogeensuse testiga (PERMDISP). , funktsioon "betadisper" keeles "vegan"). Taksonid, mida ei esinenud vähemalt 4 proovis, jäeti analüüsist välja. Taksonite suhtelise arvukuse erinevusi hinnati esmalt esialgse Kruskal-Wallise testiga nelja rühma vahel ja seejärel Wilcoxoni testiga järgmiste võrdluspaaride vahel: CLM kontroll vs. CLM HSD, metsik kontroll vs. metsik HSD, CLM kontroll vs metsik kontroll, CLM HSD vs metsik HSD. Metsloomade ja CLM-i taksonoomiliste erinevuste hindamiseks kasutati põhitunnuste eristamiseks perekonna tasandil lineaarse eristusanalüüsi efekti suurust (LEfSe: https://huttenhower.sph.harvard.edu/galaxy/; juurdepääs 25. novembril 2022). 61]. LEfSe tulemused kuvati seejärel tulpdiagrammina, mille lineaarse diskrimineerimisanalüüsi (LDA) skoori lävi oli kõrgem kui 1,0. Vajadusel korrigeeriti mitme võrdluse p-väärtusi Benjamini-Hochbergi meetodil. Vale avastamise määr (FDR) Alla 0,05 või sellega võrdne loeti statistiliselt oluliseks: * p Väiksem või võrdne 0,05; ** p Väiksem või võrdne 0,01; *** p Väiksem või võrdne 0,001. Funktsionaalseid erinevusi toidus leiduvate erineva NaCl-sisaldusega mikrobioomide vahel (0,5% ja 4% NaCl toidusisaldus) analüüsiti bioinformaatika tarkvarapaketiga PICRUSt2, mis ennustab metagenoomi funktsionaalset sisu 16s rDNA geenijärjestuse andmete põhjal (//huttenhower.sph. harvard.edu/picrust/ juurdepääs 29. novembril 2022. PICRUSt2 2.4.1) [62]. PICRUSt2 torujuhet rakendati DADA2 tüüpilistele järjestustele ja nende arvukuse tabelile standardsete parameetrite abil (https://github.com/picrust/picrust2/wiki/Full-pipeline-script; juurdepääs 29. novembril 2022). Kogu torujuhtme väljundist koostati KEGG Orthology ja MetaCyc radade metagenoomiline ennustus tabelitena, ennustusfunktsioonid ridadena ja proovid veergudena ning neid kasutati soolestiku mikrobiota funktsioonide võrdlemiseks metsloomades ja CLM-is HSD režiimis. Kahes mudelis HSD tarbimise edasiseks analüüsiks valiti mikroobikogukonna ennustavad funktsioonid, mis aitasid kõige rohkem kaasa metsiku looduse ja CLM-i erinevustele esimese (PC1), teise (PC2) ja kolmanda põhikomponendi (PC3) järgi. Seejärel normaliseeriti ennustavate funktsioonide arvukusega maatriks, teisendati tsentreeritud logaritmi suhte (CLR) väärtusteks ja arvutati nii metsloomade kui ka CLM-i log2keskmine suhe (HSD/kontroll). Lõpuks võrreldi rühmade log2 keskmisi suhteid Wilcoxoni testiga ja joonistati kiilkujulise graafikuna. Rühmadevahelisi erinevusi võrreldi statistiliselt R-tarkvaras, kasutades Wilcoxoni testi ja Kruskal-Wallise testi funktsioone ning p väärtusi korrigeeriti Holmi või Benjamini-Hochbergi meetodil.

3. Tulemused

3.1. HSD mõjutab CLM-i ja Wildling Gut Microbiota mitmekesisust ja koostist

HSD mõju uurimiseks hiirte looduslikust soolestiku mikroobide ökosüsteemile andsime metsikutele hiirtele ja CLM-ile HSD-d või kontrolldieeti. Hiiri peeti kaks nädalat toitumisrežiimil ja seejärel uuriti fekaalse soolestiku mikrobiota koostist 16S RNA geenide sekveneerimisega 14. päeval kogutud fekaaligraanulitest (joonis 1A). Kooskõlas eelmise aruandega ei tuvastatud CLM-i ja metsikute hiirte kontroll- ja HSD-rühmade kehakaalu osas suuri erinevusi [29]. Kahe CLM-mudeli ja metsikute hiirte erineva soolestiku mikrobioota hindamiseks algtasemel hindasime alfa mitmekesisust (vaadeldud või rikkuse, Chao1, Shannoni, Simpsoni ja Inverse Simpsoni indeksid), beeta mitmekesisust (Bray-Curtise erinevus) ja peamist. taksonoomilised erinevused. Kooskõlas varasemate uuringutega [54] iseloomustas looduslikku soolestiku mikrobiotat suurem mikroobide rikkus (joonis 1B, kõik alfa mitmekesisuse indeksid), samuti erinev ja heterogeensem mikroobide koostis kui CLM (joonis 1C, PERMANOVA p {{9}). }.001 & PERMDISP p=0.0009, wildling vs. CLM ja joonis S1). Mikroobsete signatuuride osas iseloomustasid CLM-i ja metsikute hiirte soolestiku mikrobiotat erinevad bakteritaksonid (joonis S1). Kooskõlas Rossharti jt. [54], metsikute hiirte bakteritaksonid kuuluvad Intestinomonas, Desulfovibrio, Tuzzerella, Oscillobacter, Orodibacter ja patogeensesse perekonda Helicobacter, mis iseloomustas selle mudeli looduslikku päritolu mittekodustatud profiili (joonis S1).

Joonis 1. HSD mõju CLM-i (n=10/rühm) ja metsikute hiirte (n=11 metsiku Ctrl ja n=12 loodusliku HSD korral) bakteriaalsele koostisele. (A) Eksperimentaalne disain. C57BL/6 CLM või metsikud hiiri toideti 0,5% NaCl-ga (kontroll, Ctrl) või kõrge soolasisaldusega 4% NaCl-ga (HSD) ja soolestiku bakteriaalse kogukonna soolestikku, mida iseloomustas 16S rRNA geeni amplikonide sekveneerimine. (B) CLM-i ja metsloomade fekaalse soolestiku mikrobiota alfa mitmekesisuse indeksid; vasakult paremale on näidatud järgmised indeksid: Vaadeldud (OUT richness), Chao1, Shannon, Simpson, Simpson (Inverse Simpson). Rühmadevahelisi erinevusi hinnatakse statistiliselt Wilcoxoni testiga. C rühmadevaheline eraldatus ja homogeensus arvutati vastavalt PERMANOVA ja PERMDISP testidega. * p Väiksem või võrdne 0.05; ** p Väiksem või võrdne 0.01; **** p Väiksem või võrdne 0.0001. Joonis 1. HSD mõju CLM-i (n=10/rühm) ja metsikute hiirte (n=11 metsikute Ctrl ja n=12 metsikute HSD puhul) bakterite koostisele. (A) Eksperimentaalne disain. C57BL/6 CLM-i või metsikuid hiiri toideti 0,5% NaCl-ga (kontroll, Ctrl) või kõrge soolasisaldusega 4% NaCl-ga (HSD) ja soolestiku bakteriaalse kogukonna soolestikku, mida iseloomustas 16S rRNA geeni amplikonide sekveneerimine. (B) CLM-i ja metsloomade fekaalse soolestiku mikrobiota alfa mitmekesisuse indeksid; vasakult paremale on näidatud järgmised indeksid: Vaadeldud (OUT richness), Chao1, Shannon, Simpson, Simpson (Inverse Simpson). Rühmadevahelisi erinevusi hinnatakse statistiliselt Wilcoxoni testiga. C rühmadevaheline eraldatus ja homogeensus arvutati vastavalt PERMANOVA ja PERMDISP testidega. * p 0,05 või väiksem; ** p Väiksem või võrdne 0,01; **** p Väiksem või võrdne 0,0001.

HSD kutsus esile bakterite mitmekesisuse olulise vähenemise (joonis 1B, kõik alfa-mitmekesisuse indeksid) ning samuti olulise mikroobse nihke CLM-i koostises (joonis 1C, PERMANOVA p=0.001, PERMDISP p=0 .1, CLM Ctrl vs. CLM HSD). Seevastu metsikute hiirte soolestiku mikrobiotat iseloomustas HSD korral suurem mitmekesisus (joonis 1B, vaadeldud ja Chao1 indeksid), erinevalt CLM-ist, ning neid iseloomustas ka vähem väljendunud mikroobse koostise muutus HSD korral võrreldes CLM-iga (joonis 1C, PERMANOVA p=0.001, PERMDISP p=0.5, metsik Ctrl vs metsik HSD).

3.2. Looduslike hiirte soolestiku mikroobide koostis on HSD suhtes vastupidavam kui CLM

Bakterite koostise erinevusi metsloomade ja CLM-i vahel iseloomustati täiendavalt taksonoomiliselt. Varjupaiga tasandil olid suhtelise arvukuse poolest kõige arvukamad sugukonnad: Firmicutes (CLM: 52 ± 12%, metsloomad: 32 ± 34%), Bacteroidota (CLM: 24 ± 23%, metsloomad: 57 ± 19%), Actinobacteriota (CLM: 1{{10}} ± 7%, metsloom: 0,7 ± 1,3%) ja Verrucomicrobiota (CLM: 24 ± 23%, metsik: 0%/ei tuvastatud) (joonis 2). Soolestiku mikroobide profiil näitas metsikute hiirte ja CLM-i vahel kõigi väljaheiteproovides tuvastatud sugurakkude erinevat arvukust (joonis 2). Eelkõige erinesid kahe mudeli vahel märkimisväärselt tuumikmikrobiota phyla Firmicutes, Bacteroidota ja Verrucomicrobiota (joonis 2). Täpsemalt, perekonna tasandil täheldati metsloomade ja CLM-i soolestiku mikrobiootas erinevat panust enamiku varem HSD-tundlike bakterite puhul [28], sealhulgas Lactobacillaceae, Clostridiaceae, Peptostreptococcaceae ja Akkermansiaceae (joonis 3). Kooskõlas sellega kinnitati sarnaseid suundumusi perekonna tasandil metsloomade ja CLM-i proovide vahel eelnimetatud perekondade põhiliikmete puhul; nende hulgas olid kõige tüüpilisemad Lactobacillus, Roseburia, Tuzzerella, Faecalibaculum ja Akkermansia (joonised S1 ja 4). HSD mõju edasiseks iseloomustamiseks CLM-ile ja looduslike soolestiku mikrobiota koostistele analüüsisime ka toitumisrežiimi mõju erinevatel klassifikatsioonitasemetel. Varjupaiga tasandil iseloomustas HSD-ga töödeldud CLM-i soolestiku mikrobiotat Firmicutes'i märkimisväärne kahanemine ja Verrucomicrobiota rikastumine (joonis 2), kuid metsikute proovide puhul ei mõjutanud HSD ühtegi peamist sugukonda (joonis 2). Perekonna tasandil iseloomustas CLM-i soolestiku mikrobiotat piimhapet tootvate bakterite, nagu Lactobacillaceae, aga ka SCFA-tootjate, nagu Peptostreptococcaceae ja Clostridiaceae, märkimisväärne ammendumine (joonis 3). Lisaks täheldasime HSD-ga toidetud CLM-is Akkermansiaceae, Sutterellaceae, Defluvitaleaceae ja Eggerthellaceae arvu suurenemist (joonis 3). Seevastu HSD mõjutas loodusliku soolestiku mikrobiota erinevaid bakteriperekondi, sealhulgas kahte väga rikkalikku Muribaculaceae ja Prevotellaceae, mis mõlemad suurenesid HSD korral (joonis 3). Bakteriaalne modulatsioon, mis aitas kõige enam kaasa HSD-efektile CLM-is, hõlmas perekondade Akkermansia, Parasutterella ja Enterorhabdus arvu suurenemist, samuti Lactobacillus, Roseburia, Tuzzerella, (Eubacterium) oxidoreducensi rühma, Muribaculum ja Anaerovorax rühma vähenemist (joonis 4). Välja arvatud Roseburia, ei mõjutanud loodusliku soolestiku mikrobiota HSD ühtegi ülalnimetatud perekonda, samas kui perekond Anaerovorax näitas CLM-iga võrreldes vastupidist tendentsi (joonis 4).

Joonis 2. CLM-i (n=10/rühm) ja metsikute hiirte (n=11 metsiku Ctrl ja n=12 metsiku HSD korral) soolestiku mikrobioota HSD mõju bakteriaalsele sugukonnale. Üldkoosseis hõimkonna suhtelise arvukuse järgi on näidatud tulpdiagrammiga iga isendi kohta (ülemine) ja kastdiagrammiga konkreetse sugukonna kohta (alumine); statistilised võrdlused viidi rühmade vahel läbi Wilcoxoni testiga. * p Väiksem või võrdne 0.05; ** p Väiksem või võrdne {{10}}.01; *** p Väiksem või võrdne 0,001; **** p Väiksem või võrdne 0,0001.

Joonis 3. Suure soolasisaldusega toidu tarbimise mõju CLM-i bakteriperekondadele (n=10/rühm) ja metsikutele hiirtele (n=11 metsiku Ctrl ja n=12 metsiku HSD korral). Kogukoosseis perekonna tasandil on esitatud tulpdiagrammiga iga indiviidi kohta (üleval) ja kastdiagrammiga konkreetsete perede kohta (alumine); statistilised võrdlused viidi rühmade vahel läbi Wilcoxoni testiga. * p Väiksem või võrdne 0.05; ** p Väiksem või võrdne {{10}}.01; *** p Väiksem või võrdne 0,001; **** p Väiksem või võrdne 0,0001.

Joonis 4. Muutused bakteriperekondades CLM-is (n=10/rühm) ja metsikutes hiirtes (n=11 metsiku Ctrl ja n=12 metsiku HSD korral). Üldine suhtelise arvukuse panus perekonna tasandil on kujutatud ümmarguse tulpdiagrammina iga isendi kohta (üleval) ja kastigraafikuna konkreetsete perekondade jaoks (alumine); statistilised võrdlused viidi rühmade vahel läbi Wilcoxoni testiga. * p Väiksem või võrdne 0.05; ** p Väiksem või võrdne 0.{11}}1; *** p Väiksem või võrdne 0,001; **** p Väiksem või võrdne 0,0001.

3.3. HSD mõjutab prognoositavaid mikroobide funktsioone CLM-is, kuid mitte metsikutel hiirtel

PICRUSt 2 väljund ei tuvastanud olulist erinevust metsikute HSD ja ravimata metsloomade hiirte mikroobikoosluse funktsioonide vahel nii KEGG Orthology kui ka MetaCyc raja annotatsioonide puhul, ainsaks erandiks oli HSD-ga indutseeritud suurenenud funktsioon recG geenis ATP-sõltuva helikaasi puhul. KEGG ortoloogia (joonis 5A). HSD mõju CLM-ile iseloomustas KEGG Orthology ennustavate funktsioonide oluline vähenemine, sealhulgas geeni spp (sahharoos-6-fosfataas) ja pfkA (fosfofruktokinaas 1), mis mõlemad osalevad tärklise ja sahharoosi metabolismis, mis on kooskõlas. varasemate leidudega [28] (joonis 5A). Lisaks iseloomustasid HSD-ga toidetud CLM-i soolestiku mikrobiotat membraanitranspordis osalevate geenide (feoB raua transportimiseks, AB 2P AB 2 permeaasi valk, AB 2A AB 2 ATP-d siduv valk), glutamiini biosüntees (glnA) prognoositavate funktsioonide vähenemine. , LacI perekonna transkriptsiooniregulaator (lacI, galR) ja transketolaas (tktA, tktB) (joonis 5A). MetaCyc radade puhul rikastas HSD märkimisväärselt CLM-i soolestiku mikrobiotot prognoositavate funktsioonide osas, mis on seotud nitraatide redutseerimisega (denitrifikatsioonirada), galaktoosi lagunemisega (D-galaktaraadi lagunemine, D-glükaraadi ja D-galaktaraadi lagunemise superrada), fenüülpropanoaadi lagunemisega, rasvhapetega. happe päästmine, suktsinaadi lagunemine butaanhappeks ja aminohapete lagunemine (aromaatsete amiinide lagunemine, L-leutsiini lagunemine) (joonis 5B). Veelgi enam, kooskõlas varasemate leidudega [28] kaotas HSD soolestiku mikrobiota CLM-is ennustavad funktsioonid aminohapete biosünteesi (L-alaniini biosünteesi superrada, L-lüsiini biosünteesi), segatud happelise kääritamise jaoks, kusjuures täiendav uudne signatuur on kadunud nagu N- atsetüülglükoosamiini/N-atsetüülmannoosamiini/N-atsetüülneuraminaadi lagunemine ja desoksüribonukleosiidide lagunemine (pürimidiini ja puriini lagunemine, inosiin-5 fosfaadi biosüntees III) (joonis 5B).

Joonis 5. Jätk.

Joonis 5. HSD mõju soolestiku ennustavatele metagenoomilistele funktsioonidele CLM-is (n=10/rühm) ja metsikloomades (n=11 metsiku Ctrl ja n=12 metsiku HSD korral) soolestiku mikrobiootas. PICRUSt2 väljund on kujutatud kiilkujulise graafikuna KEGG ortoloogia annotatsiooni (A) ja MetaCyc radade (B) jaoks, mis on väljendatud HSD ja Ctrl proovide ennustusfunktsioonide loenduste log2 keskmise suhtena. Kõik statistilised võrdlused viidi läbi Ctrl vs. HSD rühmade vahel Wilcoxoni testiga.

4. Arutelu

Keeruline ja mitmekesine metsikute soolestiku mikrobioota on teadaolevalt teatud haigusmudelite [51] ja toitumisrežiimide, näiteks suure rasvasisaldusega tarbimise [54, 55] suhtes vastupidavam. Siiski ei ole üheski varasemas uuringus hinnatud kõrge naatriumitarbimise mõju hiire looduslikust päritolu soolestiku mikrobiotale. Siin uurisime esimest korda, kuidas HSD mõjutab looduslikku soolestiku mikrobiotat võrreldes CLM-iga. Huvitaval kombel näitasid meie tulemused, et võrreldes CLM-iga on metsik mikrobioom HSD häirete suhtes vastupidavam nii kompositsioonilisel kui ka ennustaval funktsionaalsel tasemel. On hästi teada, et suur soola tarbimine võib soolestiku mikrobioomi koostist ja immuunsüsteemi homöostaasi muutes süvendada erinevate haiguste, näiteks südame-veresoonkonna või autoimmuunhaiguste riski [25, 29, 31, 34, 63–65]. Kooskõlas varasemate aruannetega iseloomustasid HSD-st põhjustatud nihkeid soolestiku mikrobiota CLM-is olulised muutused mikroobide mitmekesisuses, koostises ja ennustavates funktsioonides [28]. Tervist edendavad bakterid, nagu perekond Peptostreptococcaceae ja perekonnad Lactobacillus, Roseburia ja Tuzzerella, vähenesid CLM-i suhtelise arvukuse osas, samas kui Akkermansia suurenes märkimisväärselt HSDfed rühmades. Samuti tuvastasime HSD suurema suhtelise arvukuse Defluvitaleaceae, Enterorhabduse ja Parasutterella puhul. Huvitaval kombel on perekond Parasutterella nii CLM-i kui ka inimeste soolestiku mikrobiota põhikomponent, kus see käitub asahharolüütikumina ja suktsinaadi tootjana [66]. On teada, et nii Eggerthellaceae perekonnast pärit Enterorhabdus kui ka Sutterellaceae perekonnast pärit Parasutterella on IBD-ga patsientidel rikastatud [67, 68], mis näitab veelgi, kuidas HSD võib haiguse arengut mõjutada. Huvitaval kombel ei ilmnenud metsikutel hiirtel HSD-st põhjustatud mikroobide nihkeid, näiteks CLM-i. Sellele vaatamata suurenes metsikute mitmekesisus HSD puhul täheldatud OTU-de ja Chao1 mõõdikute puhul ning metsiku soolestiku mikrobiota HSD-häiretega olid seotud vaid mõned taksonid, sealhulgas Anaerovoraxi suurenemine koos Erysipelatoclostridiumi, Roseburia ja Lachnospiraceae arvukuse vähenemisega. UCG-004 perekond. Roseburia oli ainus bakterite signatuur, mida tavaliselt HSD rühmade vahel jagatakse, võrreldes vastavate kontrollidega, hoolimata sellest, et HSD-ga toidetud CLM-i iseloomustab endiselt selle bakteri suurem arvukus võrreldes HSD-ga toidetud metsikute hiirtega. Märkimist väärib see, et butüraati tootvatel bakteritel, nagu Roseburia, oli haavandilise koliidiga patsientidel väiksem suhteline arvukus [69] ja see vähenemine oli samuti korrelatsioonis inimeste IBD geneetilise riskiga [70]. See on kooskõlas varasemate leidudega, kus leiti, et muutused bakteriperekondades, nagu Roseburia või Lactobacillus, on seotud hüpertensiooni riskiga, mida võib soodustada läänelik toitumine [71]. Soolestiku bakteriaalne koostis on seotud ka soolestiku motoorika ja füsioloogiaga [72].

Tistanche kasulikud omadused meestele - tugevdavad immuunsüsteemi

Perekonda Anaerovorax on varem täheldatud ebanormaalse soolefüsioloogiaga ja vähenenud motoorikaga hiirtel [73]; Anaerovoraxi rikastamine metsikute hiirte HSD-s võib aga viia selle taksoni erineva rollini soolestiku homöostaasi ja õige funktsiooni kontekstis. Kooskõlas varasemate leidudega täheldasime CLM-i HSD rühmas perekonna Akkermansia arvu suurenemist [28], samal ajal kui metsikute hiirte soolestiku mikrobiota oli selle perekonna ammendunud, mis on kooskõlas ka selle mudeli varasemate uuringutega [51, 53–55]. Kuigi perekond Akkermansia on potentsiaalne probiootikum tänu oma positiivsele mõjule peremeesorganismi immunoloogiliste ja metaboolsete profiilide parandamisele (nt rasvumise ja 2. tüüpi diabeedi korral) [42,74–77], on selle perekonna roll selle negatiivse tõttu endiselt ebaselge. korrelatsioon kolorektaalse vähi [78], Parkinsoni tõve [79, 80] ja hulgiskleroosiga patsientide kliiniliste tulemustega [81]. Kooskõlas meie varasemate tulemustega, mis saadi MetaCyc radadega [28], näitas CLM HSD korral KEGG ortoloogias tärklise ja sahharoosi metabolismiga seotud mikroobide prognoositavate funktsioonide vähenemist. Väikesed muutused HSD-ga toidetud metsloomade hiirte soolestiku bakterite koostises ei suutnud aga esile kutsuda olulisi erinevusi ennustavates bakterite funktsioonides, mis näitab, et metsikutest loomadest pärinev soolestiku mikrobiota ja metaboolsed/ökoloogilised võrgustikud on palju stabiilsemad ja võivad palju kergemini kohaneda. HSD-st põhjustatud toitumisvariatsioonid võrreldes CLM-i soolestiku ökosüsteemidega, mis nõuab edasist uurimist. Mainimist väärib ka soolestiku seente kogukonna võimalik mõju soolestiku bakterite võrgustikule erinevatele toitumisrežiimidele. Varasemad uuringud on juba näidanud, kuidas bakterite ja seente vahelised potentsiaalsed koostoimed on seotud peremeesorganismi immuunsüsteemi homöostaasi ja haiguse arenguga [82–85]. Selles kontekstis piirab CLM-i veelgi nende madalam bakteriaalne keerukus võrreldes metsikute hiirtega, mis võib takistada mitmekesise soolestiku mükobioota teket [54]. Tulevased uuringud võimaldavad metsloomade mudeli abil määrata soolestiku seente koosluste panust soolestiku mikrobiota ja peremeesorganismi immuunsuse seadistustesse. Kokkuvõttes annab meie uuring andmeid selle kohta, kuidas kõrge naatriumi tarbimine mõjutab looduslikku looduslikku soolestiku mikroobide ökosüsteemi võrreldes kodustatud CLM-i soolestiku bakterite kogukonnaga. Meie uuring näitas, et HSD ei mõjuta looduslike hiirte bakteritaksoneid ja soolestiku mikrobiootat samamoodi nagu CLM-i kodustatud soolestiku mikrobiota. See lahknevus, nagu varem öeldud teiste toitumisrežiimide või -tingimuste, nagu kõrge rasvasisaldusega dieedid, [54, 55] puhul, näitab, et edaspidi on vaja uurida looduslikke hiiremudeli süsteeme, et teha kokkuvõte ja hinnata toitumisalaste sekkumiste mõju keerukamatele soolestiku ökosüsteemidele. nagu inimestelgi.

cistanche tubulosa - parandab immuunsüsteemi