Bilgi

7.4.3: Mikrobiyotanın Antimikrobiyallerle Bastırılması ve Değiştirilmesi - Biyoloji

7.4.3: Mikrobiyotanın Antimikrobiyallerle Bastırılması ve Değiştirilmesi - Biyoloji


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Vücudumuz, antimikrobiyal tedavilerden olumsuz etkilenebilecek çok sayıda karmaşık mikrobiyal floraya bağımlıdır ve bu florayı barındırır.

Öğrenme hedefleri

  • Mikrobiyotanın rolünü ve işlevini açıklayın

Anahtar noktaları

  • Bağırsak sisteminde birçok farklı mikrop türü ve çok sayıda bireysel mikrop bulunur; Yiyeceklerin uygun metabolizması için bu mikroplara güveniyoruz.
  • Patojenik mikropları yavaşlatmak veya öldürmek için antimikrobiyal ajanların kullanılması, genellikle yararlı bakterileri öldürerek sağlığa zararlı etkilere neden olabilir.
  • Vücudumuz, patojenik mikropların büyümesini engelleyen bazı mikroplara ev sahipliği yapar; antimikrobiyal ajanların kullanılması, florayı değiştirerek patojenik mikropların aşırı büyümesine ve hastalıklara neden olmasına izin verebilir.

Anahtar terimler

  • kandidal vulvovajinit: Candidal vulvovajinit veya vajinal pamukçuk veya maya enfeksiyonu, vajinanın mukoza zarının Candida albicans tarafından enfeksiyonudur.
  • mikrobiyota: Normal, sağlıklı bireylerin barındırdığı mikrobiyal flora.
  • patojenik bakteri: Bulaşan ve sağlığa zararlı etkilere neden olan bakteriler.

İnsan vücudu, mikrobiyal flora veya mikrobiyota olarak bilinen binlerce farklı mikrobiyal organizma türüne ev sahipliği yapar. Mikrobiyota vücudumuzda birçok işlevi yerine getirir; En dikkate değer olanı, yiyeceklerin uygun şekilde sindirilmesi, karbonhidrat fermantasyonu ve besin emilimi için çok önemli olan bağırsak florasıdır. İnsan bağırsak sistemindeki bağırsak florasında yüzlerce mikrop türü ve 100 trilyonun üzerinde bireysel mikrop bulunur; karşılaştırıldığında, insan vücudunda yaklaşık 10 trilyon hücre bulunur. Bu mikropların çoğu bakteri ve mantardır. Bu, özellikle geniş spektrumlu antimikrobiyal ajanlar kullanıldığında bir problemdir, çünkü antimikrobiyal tedaviler, patojenik mikropları vücuttan temizlemeye yardımcı olurken genellikle simbiyotik bakterileri öldürür. Ek olarak, bazı mikrobiyal enfeksiyonlar, avantajlı bakterilerin zararlı olabilecekleri vücut bölgelerine hareketi olan translokasyondan kaynaklanır. Bir örnek, vücudun kan dolaşımına giren bağırsak florasıdır. Transloke veya patojenik bakterilerin tedavisi, simbiyotik bakterileri öldürecek antibiyotiklerin kullanımını gerektirebilir. Yararlı bağırsak florasını öldürebilen antimikrobiyal ajanlar, tek tek mikropların sayısını azaltabilir veya faydalı bakteri türlerini azaltabilir. Bağırsak florası söz konusu olduğunda, bu, hastanın yiyecekleri uygun şekilde metabolize etme yeteneğini bozabilir. Faydalı bakteriler bağırsakta çoğalmazsa, bu ciddi yetersiz beslenme sorunlarına yol açabilir.

Vücudumuzdaki bazı mikrobiyotalar, besinlerin metabolizmasından dolayı bağırsak florası olarak gerekli bir işleve hizmet etmenin yanı sıra, patojenik mikropların vücudumuzdaki yerlerde diğer floralara yerleşmesini veya baskın olmasını önleme işlevine de hizmet eder. Bu, genellikle insanlarda bulunan bir maya olan Candida albicans tarafından örneklendirilir. C. albicans normalde zararsızdır, ancak kadınlar bazı antibiyotikler aldıklarında bu, vulvo-vajinal bölgedeki faydalı bakterileri, özellikle laktobasilleri öldürebilir. Laktobasiller olmadan, C. albicans büyümesi baskılanmaz ve bu nedenle aşırı büyüyebilir. Bu, aşırı büyümüş C. albicans tarafından vajinal mukoza zarlarının potansiyel olarak ağrılı bir enfeksiyonu olan kandidal vulvovajinite veya maya enfeksiyonlarına neden olur. Maya enfeksiyonlarına antibiyotikler ve ayrıca C. albicans'ın aşırı büyümesine izin veren faydalı laktobasilleri öldüren deterjanlar gibi agresif topikal temizlik maddeleri neden olabilir.

Neyse ki, geniş spektrumlu tedavilerin aksine, yararlı mikroplar üzerindeki zararlı etkileri azaltabilen patojenik bakteri türlerini spesifik olarak hedef alan antimikrobiyal ajanlar vardır. Bazen geniş spektrumlu antimikrobiyal ajanların kullanımı kaçınılmazdır; Bu durumlarda yoğurt gibi faydalı bakteriler içeren besinlerin tüketilmesi vücudun simbiyotik mikroplarını yenileyebilir. Aşırı durumlarda mikroplar, sağlıklı bir bireyden simbiyotik mikropları tehlikeye girmiş birine nakledilebilir.


Triptofan türevli antimikrobiyal metabolit biyosentezinde albugo tarafından uygulanan değişiklikler, Arabidopsis thaliana'da Phytophthora infestans'a karşı konakçı olmayan direncin baskılanmasına katkıda bulunabilir

Arka plan: Bitkiler çeşitli patojenlere ve zararlılara maruz kalır, ancak çoğu bitki çoğu bitki patojenine karşı dirençlidir. Konak dışı direnç, bir bitki türünün tüm üyelerinin, bir patojen türünün herhangi bir üyesi tarafından kolonizasyonu başarılı bir şekilde önleme yeteneğini tanımlar. Albugo türlerinin neden olduğu beyaz kabarcıklı pas, konakçı olmayan direncin üstesinden gelebilir ve Arabidopsis thaliana üzerinde patates geç yanıklık patojeni Phytophthora infestans dahil olmak üzere genellikle virülent olmayan patojenlerin ikincil enfeksiyonunu ve üremesini sağlayabilir. Bununla birlikte, bu karmaşık bitki-mikrop etkileşiminde konak savunmasının baskılanmasının moleküler temeli belirsizdir. Burada, Arabidopsis'te Albugo enfeksiyonu tarafından baskılanan spesifik savunma mekanizmalarını araştırıyoruz.

Sonuçlar: Gen ekspresyon profili, Arabidopsis'te iki Albugo türünün triptofan türevli antimikrobiyal metabolitlerle ilişkili genleri yukarı regüle ettiğini ortaya koydu. Albugo laibachii ile enfekte olmuş doku, enfekte olmayan dokudan daha düşük indol-3-il metilglukosinolat ve daha yüksek kamaleksin birikimi ile bu metabolitlerin seviyelerini değiştirmiştir. Albugo tarafından empoze edilen bu fenotiplerin, P. infestans'a karşı konakçı olmayan direncin baskılanmasına katkısını araştırdık. Triptofan türevli antimikrobiyal bileşiklerin yokluğu, Albugo ile enfekte olmuş dokudan daha az ölçüde olsa da, Arabidopsis'in P. infestans kolonizasyonunu mümkün kılar. A. laibachii ayrıca salisilik asit tarafından düzenlenen bir gen alt kümesini de bastırır, ancak salisilik asit, P. infestans'a karşı konakçı olmayan dirençte yalnızca küçük bir rol oynar.

Sonuçlar: Albugo sp. Arabidopsis'te triptofan türevli metabolitleri değiştirir ve salisilik aside verilen yanıtların unsurlarını bastırır. Albugo sp. triptofan türevli metabolitlerde uygulanan değişiklikler, Arabidopsis'in P. infestans'a karşı konakçı olmayan direncinde rol oynayabilir. P. infestans gibi patojenlere karşı konakçı olmayan direncin temelini anlamak, gıda güvenliğini yükseltmek için stratejilerin geliştirilmesine yardımcı olabilir.

Anahtar Kelimeler: Albugo Arabidopsis thaliana Camalexin Glukozinolatlar Konak dışı direnç Phytophthora infestans Salisilik asit.

Rakamlar

2 albugo türler bitkiyi tehlikeye atıyor…

2 albugo türler, bitki bağışıklığını tehlikeye atar ve Phytophthora istilası. a–f…

Diferansiyel olarak ifade edilen genler…

İfade profilleme deneyinde farklı şekilde ifade edilen genler. Diferansiyel olarak ifade edilen genlerin sayısı…

Triptofan türevli metabolit yolu. Basitleştirilmiş…

Triptofan türevli metabolit yolu. Aşağıdakilerden uyarlanan triptofan türevli metabolit yolunun basitleştirilmiş şeması...


Dang sivrisineklerinin vektörel yeterliliğini azaltmak için bir strateji Aedes aegypti Hint geleneksel şifalı bitkilerini kullanarak bağırsak mikrobiyotasını değiştirerek

Bu çalışmada, dang humması sivrisineklerinin bağırsak mikroplarının duyarlılığı Aedes aegypti Hint geleneksel şifalı bitkileri değerlendirildi. Mikroplar, laboratuvarda yetiştirilen dördüncü dönem larvalarının orta bağırsağından izole edildi. Ae. aegypti ve 27ºC optimum sıcaklıkta Luria-Bertini agar plakalarında büyütüldü. Mikrobiyal koloniler, büyüklük, şekil, opaklık, yükseklik, kıvam ve büyüme hızı gibi özelliklerine göre ayırt edildi. Farklı suşların aksenik kültürü sürme yöntemiyle elde edildi. Biolog'un gelişmiş fenotipik teknolojisi kullanılarak tür seviyesine kadar on farklı tipte mikrobiyal klon tanımlandı. Beş Hint geleneksel bitkisi: ocimum kutsal, Azadirachta göstergesi, karanfil gül, zerdeçal, ve Syzygium aromatikum ve istilacı iğrenç bir ot Lantana kamera mevcut çalışmada kullanılmıştır. Tek tek bitkilerin belirli kısımlarının özleri, 'Soxhlet aparatı' kullanılarak etanol ve heksan içinde hazırlandı. Ekstraktların antimikrobiyal aktiviteleri disk difüzyon testi ile tarandı. Sonuçlar, bu çalışmada kullanılan bitkilerin bağırsak mikroplarına karşı antimikrobiyal aktivitelere sahip olduğunu göstermektedir. Ae. aegypti. Bununla birlikte, farklı mikropların ekstraktlara duyarlılığı değişmiştir. 24 saatlik inkübasyondan sonra gözlemlenen inhibisyon bölgesi, etanol özütünün A. gösterge en güçlü antibakteriyel aktiviteye sahiptir, bunu takiben S. aromatikum, C. longa ve O. kutsal. L. kamera ve C. gül bağırsak mikroplarına karşı en az etkiliydi. Ae. aegypti.

Bu, abonelik içeriğinin bir önizlemesidir, kurumunuz aracılığıyla erişilir.


Probiyotiklerin uygulanmasıyla bağırsak mikrobiyotasının modifikasyonu

Probiyotikler

Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü ve Dünya Sağlık Örgütü'ne göre probiyotikler, yeterli miktarlarda uygulandığında konakçıya sağlık yararları sağlayan canlı mikroorganizmalar olarak tanımlanır [Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü et al. 2006]. Nobel ödüllü Elie Metchnikoff, probiyotik kavramını bilim camiasına tanıttı. Bulgarların uzun ömürlülüğü ile canlılık içeren fermente süt ürünleri tüketimi arasında bağlantı kuran ufuk açıcı bir rapor yayınladı. laktobasiller [Metchnikoff ve Mitchell, 1907]. Bu gözlem, bazı mikropların yutulduğunda insan sağlığı için faydalı olabileceğini düşündürdü. O zamandan beri probiyotikler, çoğunlukla diyet takviyeleri veya fonksiyonel gıdalar olarak geniş çapta pazarlandı ve tüketildi. Probiyoz mekanizmaları, bağırsak mikrobiyal topluluklarının manipülasyonunu, patojenlerin baskılanmasını, immünomodülasyonu, epitel hücre proliferasyonunun uyarılmasını ve bağırsak bariyerinin farklılaşmasını ve güçlendirilmesini içerir (Şekil 3) [Thomas ve Versalovic, 2010].

İnsan gastrointestinal sisteminde probiyotik mekanizmalar. Probiyotikler, konağın β-defensin ve IgA üretimini indükleyerek bağırsak mikrobiyal topluluklarını manipüle edebilir ve patojenlerin büyümesini baskılayabilir. Probiyotikler, sıkı bağlantıları koruyarak ve müsin üretimini indükleyerek bağırsak bariyerini güçlendirebilir. Probiyotik aracılı immünomodülasyon, NF'x003baB ve MAPK'ler gibi sinyal yolları aracılığıyla sitokin salgılanmasının aracılık etmesi yoluyla meydana gelebilir ve bu da bağışıklık hücrelerinin (T hücreleri gibi) veya epitel hücrelerinin proliferasyonunu ve farklılaşmasını etkileyebilir. Bağırsak motilitesi ve nosisepsiyon, ağrı reseptörü ekspresyonunun düzenlenmesi ve nörotransmiterlerin salgılanması yoluyla modüle edilebilir. APRIL, proliferasyon indükleyici bir ligand hsp, ısı şoku proteini IEC, bağırsak epitel hücresi Ig, immünoglobulin MAPK, mitojenle aktive olan protein kinaz NF'x003baB, nükleer faktör-kappaB pIgR, polimerik immünoglobulin reseptörü STAT, sinyal dönüştürücü ve transkripsiyon aktivatörü Treg, T düzenleyici hücre. (Thomas ve Versalovic'in [2010] izniyle çoğaltılmıştır.)

Disbiyoz ve insan hastalıkları

Bağırsak mikrobiyomu, gastrointestinal sistemin işlevi ve bütünlüğünde, bağışıklık homeostazının korunmasında ve konak enerji metabolizmasında önemli bir rol oynar [Pflughoeft ve Versalovic, 2012]. Disbiyoz olarak da bilinen mikrobiyal toplulukların bileşimindeki bozulmalar, mikroplar ve konakçısı arasındaki etkileşimlerin bozulmasına neden olabilir. Mikrobiyom bileşimindeki ve işlevindeki bu değişiklikler, hastalığa yatkınlığa katkıda bulunabilir [Frank et al. 2011]. Birkaç çalışma, bağırsak disbiyozu ile kronik düşük dereceli inflamasyon [Cani ve Delzenne, 2009] ve metabolik bozukluklar [Jumpertz] arasındaki ilişkileri göstermiştir. et al. 2011], sonuçta metabolik sendrom, obezite ve diyabetle sonuçlanır [Claus et al. 2008 Larsen et al. 2010 Pflughoeft ve Versalovic, 2012]. Bağırsak mikrobiyomunun bileşimindeki değişiklikler gastrointestinal sistemdeki enfeksiyonlar, inflamatuar bağırsak hastalığı (IBD) ve irritabl bağırsak sendromu (IBS) ile ilişkilendirilmiştir [Pflughoeft ve Versalovic, 2012 Saulnier et al. 2011]. Bağırsak mikrobiyomunun zenginliği ve çeşitliliğindeki dengeyi manipüle etmek ve eski haline getirmek için tedavi yöntemleri araştırılmaktadır [Sonnenburg ve Fischbach, 2012]. Probiyotikler, gastrointestinal sisteme faydalı işlevler getirebilir veya mevcut mikrobiyal toplulukların işlevselliğini artırabilir. Probiyotikler ayrıca besinler için rekabet, büyüme substratları veya inhibitörlerinin üretimi ve bağırsak bağışıklığının modülasyonu yoluyla mikrobiyal toplulukların bileşimini ve işlevini etkileyebilir [O’Toole ve Cooney, 2008]. Bu kavram, gastrointestinal hastalıkların tedavisi sırasında probiyotiklerin faydalarını gösteren randomize kontrollü klinik çalışmaların sonuçlarıyla desteklenmektedir (Preidis, Thomas ve Versalovic tarafından kapsamlı bir şekilde gözden geçirilmiştir [Preidis ve Versalovic, 2009 Thomas ve Versalovic, 2010]).

Probiyotikler bağırsak mikrobiyotasını nasıl değiştirir?

Önerilen probiyoz mekanizmaları, bağırsak mikrobiyomunun bileşimi ve işlevi üzerindeki etkileri içerir. Probiyotikler, diğer mikroorganizmaların büyümesini baskılayan antimikrobiyal maddeler veya metabolik bileşikler üretir [Spinler et al. 2008 Ekim et al. 2011] veya bağırsak mukozasındaki diğer bağırsak mikropları ile reseptörler ve bağlanma bölgeleri için rekabet eder [Collado] et al. 2007]. probiyotik laktobasil suşları, bağışıklık toleransının korunması, bakterilerin bağırsak mukozası boyunca translokasyonunun azalması ve gastrointestinal enfeksiyonlar, IBS ve IBD gibi hastalık fenotipleri ile sonuçlanabilecek bağırsak bariyerinin bütünlüğünü arttırır [Lee ve Bak, 2011]. Ayrıca probiyotikler, bağırsak bağışıklığını modüle edebilir ve bağırsak epitelinin ve bağışıklık hücrelerinin bağırsak lümenindeki mikroplara karşı duyarlılığını değiştirebilir [Thomas ve Versalovic, 2010 Bron] et al. 2011]. Probiyotiklerin bağırsak mikrobiyotasının bileşimi, çeşitliliği ve işlevi üzerindeki etkileri, hedeflenen, kültüre bağlı yöntemlerden metagenomik dizilemeye kadar farklı araçlar ve teknikler kullanılarak incelenmiştir. Bununla birlikte, probiyotiklerle tedaviyi takiben değişen mikrobiyota arasındaki ilişkileri gösteren pek çok çalışma yoktur. Bir klinik çalışma, 5 × 107 koloni oluşturan birim (CFU)/ml içeren kuşburnu içeceği ile 4 haftalık tedavi gören IBS'li hastalarda ağrı ve gazın azaldığını göstermiştir. L. plantarum DSM 9843 günlük [Nobaek et al. 2000]. Klinik semptomlardaki bu iyileşme, L. plantarum hastaların rektal biyopsilerinde, dışkı örneklerinde azalmış miktarlarda enterokok ile birlikte. İshal baskın IBS'li (IBS-D) hastalara odaklanan daha yeni bir çalışma, probiyotik karışımı ile tedavi edilen hastalarda semptomatik rahatlama sağladı. L. acidophilus, L. plantarum, L. rhamnosus, Bifidobacterium breve, B. lactis, B. longum ve streptokok termofilus. İlginç bir şekilde, denatüre gradyan jel elektroforezi (DGGE) kullanan bu hastaların dışkı mikrobiyotasının analizleri, probiyotiklerle tedavi edilen hastalarda mikrobiyal bileşimin benzerliğinin plasebo grubuna göre daha benzer olduğunu ortaya çıkardı. Bu gözlem, probiyotik tedavisi süresince mikrobiyal topluluk bileşiminin daha kararlı olduğunu gösterdi [Ki Cha et al. 2011].

DNA dizilemesindeki son teknolojik yenilikler ve biyoinformatikteki ilerlemeler, bilim insanlarına insan mikrobiyomu ile ilgili araştırma sorularını ve tedavi yöntemlerinin mikrobiyal toplulukların küresel bileşimi ve işlevindeki değişiklikleri nasıl etkilediğini araştırmak için araçlar sağlamıştır. Yakın zamanda yapılan bir çalışma [Cox et al. 2010], yüksek verimli, kültürden bağımsız bir yöntem kullanarak, günlük takviyeleri ile tedavi edilen 6 aylık bebeklerin dışkı mikrobiyotasını analiz etti. L. ramnosus (LGG). Sonuçlar, bu bebeklerin dışkı mikrobiyotasında, ekolojik stabiliteyi düşündüren, bol miktarda LGG ve artan bir düzgünlük indeksi gösterdi. Probiyotiklerin bağırsak mikrobiyal topluluklarında değişiklikleri indükleme yeteneği, bağırsak mikrobiyal topluluklarının etkilerini araştıran yakın tarihli bir çalışma ile gösterilmiştir. L. reuteri 16S rRNA metagenomik dizilimi kullanan bir yenidoğan fare modelinde mikrobiyal topluluk kompozisyonu üzerine. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar, ilaçla tedavi edilen hayvanlarda topluluk düzgünlüğünde ve distal bağırsak mikrobiyomunun çeşitliliğinde geçici bir artış olduğunu göstermiştir. L. reuteri araçla tedavi edilen hayvanlarla karşılaştırıldığında [Preidis et al. 2012]. Mikrobiyal topluluklardaki çeşitliliğin artan ekolojik kararlılıkla ilişkili olduğu gösterildi [Eisenhauer et al. 2012]. Bir topluluktaki türlerin kaybı, hemen görünmese de, stresle ilgili bir bozulmadan sonra ekolojik esnekliğin azalmasına neden olabilir [Peterson et al. 1998]. İlginç bir şekilde, azalan mikrobiyal çeşitlilik, Crohn hastalığı [Manichanh] gibi hastalıklarla ilişkilendirildi. et al. 2006] ve erken yaşamda egzama [Forno et al. 2008]. Probiyotikler, bağırsak mikrobiyotasında değişikliklere neden olabilir ve mikrobiyal toplulukları stabilize edebilir. Bununla birlikte, probiyotiklerin insan bağırsak mikrobiyomu üzerinde aynı etkiyi yapıp yapamayacağını ve değişikliklerin konakçıdaki klinik faydalarla ilişkili olup olmadığını değerlendirmek için insanlarda daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.

Probiyotikler, bağırsak mikrobiyotasının bileşimini doğrudan etkilemenin yanı sıra, bağırsak mikrobiyomlarının küresel metabolik işlevini de modüle edebilir. Birkaç probiyotik içeren fermente süt ürünleri, gnotobiyotik farelerde ve monozigotik ikizlerde bağırsak bakteri topluluklarının bileşimini değiştirmedi [McNulty et al. 2011]. Bununla birlikte, probiyotiklerle tedavi edilen hayvanların dışkı metatranskriptomik analizi, mikrobiyal enzimlerin, özellikle karbonhidrat metabolizmasında yer alan enzimlerin ifadesinde önemli değişiklikler göstermiştir. Ayrıca, idrar metabolitlerinin kütle spektrometrik analizi, çeşitli karbonhidrat metabolitlerinin bolluğunun değiştiğini ortaya çıkardı. Bu gözlemler, probiyotiklerin bağırsak mikrobiyomunun küresel metabolik işlevini etkileyebileceğini öne sürdü.


Bağırsak Mikrobiyomunun Antibiyotiklerle Değiştirilmesi

Yüzyılı aşkın süredir hayat kurtaran ilaçlar olarak antibiyotikler, enfeksiyonlarla mücadelede, çeşitli tıbbi durumları önlemede ve hayvanların büyümesini teşvik etmede ön saflarda yer almaktadır [54 ]. Bununla birlikte, antimikrobiyal direnç (AR) ve advers ilaç olayları (ADE'ler) gibi bazı dezavantajlar sunarlar [55]. Bağırsak mikrobiyotası, endometriyal dönemden yaşamın sonuna kadar çoklu değişimlerle karakterize edildiğinden, antibiyotiklerin, çeşitli hastalıkları uyaran veya teşvik eden bu değişiklikler için en önemli faktörlerden birini temsil ettiği öne sürülmektedir.

1940'tan beri antimikrobiyallerin bağırsak mikrobiyotasını etkileyebileceği bilinmektedir. 1950'de terramisin, bağırsak cerrahisine başvuran hastalarda bağırsak mikrobiyotasını değiştirdiğini kanıtladı [56, 57]. Disbiyoz, ilaç kullanımı ile yakından ilişkilidir ve (i) patojenik potansiyele sahip yerleşik mikroplar gibi patojenlerin gelişmesi (ii) α-çeşitliliğinin kaybı, yani bağırsak yolundaki ortalama tür çeşitliliği ile karakterize edilir ( iii) inflamatuar hücrelerin toplanması (iv) 'sızdıran bağırsak' sendromu ve (v) patojenlere karşı bozulmuş koruma [54 ]. Şekil 2, diyet ve antibiyotikler ve obezite gibi çevresel maruziyetlerin tetiklediği bağırsak disbiyozunu birbirine bağlayan ana mekanizmaları göstermektedir.

Diyet ve antibiyotikler gibi çevresel maruziyetlerin tetiklediği bağırsak disbiyozu, moleküler metabolizmayı bozmada ve obezite sonuçlarını etkilemede önemli bir rol oynar. Obezitede, yağ dokusu, yüksek miktarda proinflamatuar sitokin ve kemokin üreten inflamatuar immün hücrelerle infiltre edilir. Bağırsak bariyeri bozulur ve bağırsak antijenlerinin ve LPS gibi PAMP'lerin dokuya girmesine ve iltihabı uyarmasına neden olur. DC: dendritik hücreler, GABA: gama aminobütirik asit, Mono: monositler, PYY: peptit YY, PMN'ler: polimorfonükleer nötrofiller, Th: T yardımcı hücreler 5HT: 5-hidroksitriptamin

Birkaç çalışma, hamilelik, bebeklik ve çocukluk döneminde antibiyotik kullanımının, antibiyotikle ilişkili ishal, enfeksiyon gibi kısa vadeli sonuçlarla güçlü bir şekilde ilişkili olduğunu göstermiştir. Clostridium difficile, ve AR ortaya çıkması, uzun vadeli etkiler ise alerjik, otoimmün ve metabolik bozuklukları içerebilir [54 , 58,59,60,61,62,63,64]. İnsan bağırsak mikrobiyomu, rezistomunda değişiklikler geçiren bir rezervuar olarak antimikrobiyal direnç genlerini (ARG'ler) de barındırabilir, yani antibiyotik tedavisinden sonra hem patojenik hem de patojenik olmayan bakterilerden gelen ARG'ler [64, 65]. Ayrıca, birkaç çalışma geçici bir disbiyoz önermiştir, diğer çalışmalar ise antibiyotiklerin bağırsak mikrobiyal topluluklarında kalıcı rahatsızlıklara neden olabileceğini göstermiştir [54 , 65]. Aslında antibiyotikler kısa süreli kullanımda mikrobiyal çeşitliliği azaltırken, uzun süreli etkilerine göre değişken bir davranış sergilerler [66 ].

Bağırsak mikrobiyomunun antibiyotik tedavisine yanıtı çok faktörlü bir süreçtir ve aktivitenin tipine ve spektrumuna, uygulama yoluna, süreye, doz sayısına, deneğin yaşına, genetik yatkınlığa ve yaşam tarzına, farmakolojik etkiye bağlıdır. , ve hedef bakteri [54 ]. Yukarıda bahsedilen faktörler nedeniyle, Tablo 1'de gösterildiği gibi insanlarda ve fare modellerinde antibiyotik kullanımına bağlı olarak çok sayıda mikrobiyom kayması modeli mevcuttur [81, 82 ]. Yakın zamanda yapılan bir sistematik derlemede, metronidazol ve klaritromisinden kaynaklanan bağırsak mikrobiyomunda meydana gelen değişikliklerin en uzun süre devam ettiği (4 yıl), ardından klindamisin (2 yıl) ve siprofloksasinin (1 yıl) olduğu gösterilmiştir. Ek olarak, antibiyotikler, özellikle makrolidler, amoksisilin, amoksisilin/klavulanat, kinolonlar, klindamisin, lipopoliglikopeptidler, ketolidler, tigesiklin, fosfomisin ve sefalosporinler, yüksek sayılarla ilişkilendirilmiştir. enterobakterigiller ondan başka E. koli (esasen limon türler, enterobakter spp. ve Klebsiella spp.) [82 ]. Kayda değer, farklı antibiyotik sınıflarının bağırsak mikrobiyotası üzerinde değişken etkileri vardır, örneğin, β-laktamlar bağırsak mikrobiyotasının bolluğunu azaltır. aktinobakteriler ve Firmicutes ve artırmak proteobakteriler ve bakteriyitler [68, 83]. Artan bolluk enterokok spp. amoksisilin, piperasilin ve tikarsilin, karbapenemler, lipoglikopeptitler ve sefalosporinler (beşinci kuşak sefalosporinler hariç) tarafından teşvik edilirken, azalmış bolluk makrolidler ve doksisiklin tarafından uyarılır. Piperasilin ve tikarsilin, karbapenemler, klindamisin, makrolidler ve kinolonlar anaerobik bakteri bolluğunu önemli ölçüde azaltır [65]. Geniş spektrumlu antibiyotiklere kısa süreli maruziyetten sonra bağırsak mikrobiyomunun dirençli olduğunu gösteren çalışmalar da vardır, ancak değişiklikler bireyler arasında farklılık gösterirken, çeşitliliğin ve bileşimin restorasyonu da değişir [54 , 65, 79, 84] .

Genel olarak, antibiyotikler mikrobiyom bozulmalarına yol açar ve esas olarak bağırsak florasının bolluğunun artmasıyla bağırsak disbiyozu yaratır. proteobakteriler (patobiont olarak kabul edilir) ve azalması aktinobakteriler ve bakteriyitler (sinbiyontlar olarak kabul edilir), ciddiyet ve esneklik açısından büyük çeşitlilik gösterir. Disbiyoz ve AR gibi antibiyotik kullanımının ikincil zararının üstesinden gelmek için çabalar, mikrobiyota-konak etkileşimlerinin anlaşılması, antibiyotiklerin rasyonel kullanımı, aşılar ve geleneksel olmayan antimikrobiyal ajanlar, özellikle bakteriyofajlar, antimikrobiyal peptitler dahil olmak üzere kişiselleştirilmiş stratejilere odaklanmıştır. nükleozid bazlı antibiyotikler ve monoklonal antikorlar [54 ].


Soyut

NAFLD şu anda Batı ülkelerinde karaciğer hastalığının en yaygın nedenidir. Bu İnceleme, NAFLD, metabolik sendrom, disbiyoz, kötü beslenme ve bağırsak sağlığı arasındaki bağlantıları araştırıyor. Bağırsak mikrobiyotasının manipüle edildiği hayvan çalışmaları ve NAYKH olan hastalarda gözlemsel çalışmalar, disbiyozun NAYKH patogenezine katkıda bulunduğuna dair önemli kanıtlar sağlamıştır. Disbiyoz, bakteriyel ürünlere bağırsak geçirgenliğini arttırır ve hepatik inflamasyonu ve fibrozu artıran zararlı maddelere hepatik maruziyeti arttırır. Kötü beslenmeyle birleşen disbiyoz, belirli kısa zincirli yağ asitlerinin ve alkolün artan üretimi ve kolinin tükenmesi gibi gıda substratlarının lümen metabolizmasını da değiştirir. Mikrobiyomdaki değişiklikler ayrıca dismotiliteye, bağırsak iltihabına ve bağırsakta karaciğer hasarına katkıda bulunabilecek diğer immünolojik değişikliklere neden olabilir. Kanıtlar ayrıca, NAFLD'nin şiddetini etkilediği bilinen belirli gıda bileşenlerinin ve yaşam tarzı faktörlerinin bunu en azından kısmen bağırsak mikrobiyotasını değiştirerek yaptığını göstermektedir. Bağırsak mikrobiyomunun iyileştirilmiş analiz yöntemleri ve disbiyoz, diyet, çevresel faktörler ve bunların bağırsak-karaciğer ekseni üzerindeki etkileri arasındaki etkileşimlerin daha iyi anlaşılması, bu yaygın karaciğer hastalığının ve bununla ilişkili bozuklukların tedavisini iyileştirmelidir.


Yazar bilgileri

Bağlantılar

Institut de Cancérologie Gustave Roussy Cancer Campus (GRCC), 114 rue Edouard Vaillant, 94805, Villejuif, Fransa

Laurence Zitvogel, Romain Daillère, María Paula Roberti & Bertrand Routy

Institut National de la Santé Et de la Recherche Medicale (INSERM), U1015, GRCC, 94805, Villejuif, Fransa

Laurence Zitvogel, Romain Daillère, María Paula Roberti ve Bertrand Routy

Paris-Saclay Üniversitesi, 94270, Kremlin Bicêtre, Fransa

Laurence Zitvogel, Romain Daillère, María Paula Roberti ve Bertrand Routy

Klinik Araştırmalar Merkezi CIC1428, GRCC, 94805, Villejuif, Fransa

Laurence Zitvogel ve Guido Kroemer

Equipe 11, Ligue Nationale contre le Cancer, INSERM U1138, Centre de Recherche des Cordeliers, Paris, 75006, Fransa

Paris Descartes Üniversitesi, Sorbonne Paris Cité, Paris, 75006, Fransa

Pierre ve Marie Curie Üniversitesi, Paris, 75006, Fransa

Pôle de Biologie, Hôpital Européen Georges Pompidou, Paris, 75015, Fransa

Metabolomik ve Hücre Biyolojisi Platformları, GRCC, 94805, Villejuif, Fransa

Kadın ve Çocuk Sağlığı Departmanı, Karolinska Enstitüsü, Karolinska Üniversite Hastanesi, Stockholm, 17176, İsveç


Yöntemler

Hayvan modeli ve deneysel zaman çizelgesi

Çalışma için hayvan protokolü, Kurumsal Hayvan Bakımı ve Güney Çin Tarım Üniversitesi Hayvan Deneyleri Etiği Komitesi (İzin Numarası 2017-B017) tarafından onaylandı. Patojen içermeyen yetişkin erkek Sprague–Dawley sıçanları (180-220 g), Guangdong Tıbbi Laboratuvar Hayvan Merkezi'nden (Guangzhou, Çin) elde edildi. Genel olarak, hayvan çalışması 15 hafta sürmüştür. Tüm sıçanlar, 1 hafta süreyle laboratuar ortamına (12 saat aydınlık/karanlık döngüsü, 25 ± 1 °C ve %55-65 bağıl nem) alıştırıldı, her sıçan kafes başına istendiği kadar yiyecek ve suya erişim sağlandı. Deneysel zaman çizelgesi Ek Şekil 1'de sunulmuştur. İklimlendirmenin ardından, 48 sıçan rastgele iki gruba ayrıldı: sağlıklı kontrol (HC n = 12) ve CUMS (n = 36), tüm sıçanlar bağımsız olarak barındırıldı. HC sıçanları hariç, tümü, 8 haftalık depresyon modeli geliştirme ve 6 haftalık tedavi periyodu dahil olmak üzere 14 hafta boyunca sekiz farklı kronik öngörülemeyen hafif uyarana tabi tutuldu. CUMS'ye dirençli sıçanlar, CUMS'ye 8 hafta maruz kaldıktan sonra davranış testleri (sakaroz tercih testi (SPT), açık alan testi (OFT) ve aydınlık/karanlık testi (LDT)) kullanılarak tarandı. Yeterli istatistiksel gücü sağlamak için, kalan sıçanlar vücut ağırlığına göre rastgele üç gruba ayrıldı: model (CUMS, n = 6), Ami tedavisi (Ami, n = 6) ve Grip tedavisi (Grip, n = 7) gruplar. Bu çalışmada kullanılan Grip, LILLY'den (Eli Lilly and Company, IN, ABD) satın alınmıştır. Amitriptilin, Dongting'den (Hunan Dongting Pharmaceutical, Hunan, Çin) satın alındı. Antidepresan gruplarına 6 hafta boyunca oral gavaj yoluyla Ami (25 mg/kg/gün) veya Flu (12 mg/kg/gün) verilirken, HC ve CUMS sıçanlarına eşit hacimlerde steril su uygulandı. 0, 9 ve 15. haftalarda SPT yapıldı. Ami ve Flu tedavisi öncesi ve sonrası davranış testleri (OFT, LDT) yapıldı. Fekal numuneler 9. ve 15. haftalarda toplanmıştır. 9. haftada, 16 S rRNA gen dizilimi kullanılarak, rastgele seçilmiş CUMS ile indüklenen (n = 12) ve HC (n = 12) sıçanlar toplandı ve 16S rRNA gen dizileme analizine tabi tutuldu. Ayrıca her gruptan rastgele seçilen 3 ayrı sıçanın dışkı örnekleri (HC: n = 3 CUMS: n = 3 Am: n = 3 Grip: n = 3) 15. haftada metagenom analizine tabi tutuldu. Deneyin sonunda, sıçanlar 12 saat aç bırakıldı, %6 (h/h) kloral hidrat kullanılarak anestezi uygulandı ve ötenazi yapıldı. Bu çalışmalarda körleme yapılmamıştır.

Kronik öngörülemeyen hafif stres

CUMS prosedürleri, daha önce 39,40 tarif edildiği gibi gerçekleştirilmiştir. Protokol sekiz stresörden oluşuyordu: 24 saat boyunca gıda yoksunluğu, 24 saat boyunca su yoksunluğu, flaş uyarımı (5 dakika boyunca 150 flaş/dk), 24 saat boyunca 45°'de kafes eğilmesi, 8 saat boyunca gece aydınlatması, ıslak kafes ortamı (200 talaş yatağına eklenen mL su) 24 saat, kuyruk süspansiyonu 5 dakika, 60 °C ısı uyarımı 6 dakika ve kıstırılmış kuyruk 5 dakika. Stresörler, art arda iki gün içinde en az 13 kez ve tekrarlayan stresörler olmadan uygulandı. CUMS sıçanlarından etkilenmeyi önlemek için, HC sıçanları bitişik bir odaya yerleştirildi ve model hayvanlarla hiçbir teması olmadı. Model fareler, model geliştirme periyodunun tamamlanmasının ardından davranış testleri ile doğrulanmıştır.

Davranış testi

Tüm sıçanların vücut ağırlıkları her hafta kaydedildi. Anksiyete benzeri ve depresyon benzeri davranışlar SPT, OFT ve LDT kullanılarak incelendi. SPT'de, sıçanlar bir sakaroz çözeltisine (%1, w/v) uyum sağlamak üzere eğitildi: 24 saat boyunca her kafese iki şişe sakaroz çözeltisi yerleştirildi, ardından her bir sakaroz çözeltisi şişesi 24 saat süreyle suyla değiştirildi. Adaptasyondan sonra, fareler 24 saat boyunca su ve yiyeceklerden yoksun bırakıldı. Sıçanlara daha sonra 4 saat süreyle su ve sakaroz solüsyonuna ad libitum erişim verildi, ardından kalan su ve sakaroz solüsyonu hacmi ölçüldü. Sükroz tercihi aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanmıştır: sakaroz tercihi = sakaroz tüketimi/ (su ve sakaroz tüketimi) × %100 41. OFT'de siyah bir kareden (80 × 80 × 60 cm) oluşan açık bir alan 16 eşit kareye bölündü. Her sıçan açık bir alanın ortasına yerleştirildi ve sıçan davranışı 5 dakika süreyle kaydedildi. Testin başlamasından önce, adaptasyon için 30 s ayarlandı. Toplam geçiş ve yetiştirme sayısı 42 olarak kaydedilmiştir. LDT'de, her sıçan, biri parlak diğeri karanlık olmak üzere eşit büyüklükte iki oda içeren bir aparatın (40 x 30 x 35 cm) ortasına yerleştirildi. Karanlık bölgede geçirilen toplam süre 5 dakika 43 olarak kaydedildi.

16S rRNA gen dizilimi ile bağırsak mikrobiyota profili oluşturma

Mikrobiyal bileşimin profilini çıkarmak için, fekal numuneler, üreticinin talimatı (Qiagen, Venlo, Hollanda) izlenerek QIAamp DNA Tabure Mini Kiti kullanılarak toplam genom DNA ekstraksiyonuna tabi tutuldu. Örneklerin 16S rRNA genlerinin V4–V5 bölgesi polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) (98 °C'de 60 saniye, ardından 30 döngü 98 °C'de 10 saniye, 50 °C'de 30 saniye, 72 °C) ile amplifiye edildi. 515 F 5′-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3′ ve 907 R 5′-CCGTCAATTCCTTTGAGTTT-3′ primerleri kullanılarak 60 s ve 72 °C 5 dk. 16 S rRNA geninin V4–V5 bölgesinin dizileme kitaplıkları, üreticinin talimatı izlenerek TruSeq® DNA PCR-Free Numune Hazırlama Kiti (Illumina, San Diego, CA, ABD) kullanılarak üretildi ve indeks kodları eklendi. Kitaplıklar, bir Illumina HiSeq 2500 platformu kullanılarak dizildi. QIIME yazılımı (Sürüm 1.7.0) 44, alfa- (örnekler içinde) ve beta- (örnekler arasında) çeşitliliğini analiz etmek için kullanıldı. Reads were first filtered by QIIME quality filters and chimera sequences were removed using the UCHIME algorithm. The filtered sequences were then clustered into OTUs according to representative sequence using UPARSE software 45 (Version 7.0.1001) and classified against the Greengenes database 46 with a threshold of 97% sequence similarity. Alpha-diversity was applied toward analysing the complexity of species diversity for a sample through four indices including observed-species, Chao 1, Simpson, and Shannon. Principal-coordinate analysis (PCoA) based on weighted and unweighted UniFrac metrics was used to assess the variation of bacterial composition among different groups and phases. These analyses were performed using the free online Majorbio I-Sanger Cloud Platform (https://cloud.majorbio.com/). The 16S rRNA sequence data for representative samples were deposited in the Sequence Read Archive (SRA) database (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/sra) 47 .

Shotgun metagenomics analysis of faecal samples

To explore the microbial metabolic function and ARGs of the rat faecal microbiota, DNA extracts of the representative samples were further subjected to shotgun metagenomics sequencing analysis on an Illumina HiSeq 4000 platform using the HiSeq 4000 PE Cluster Kit and HiSeq 4000 SBS Kits. Open reading frames (ORFs) predicted from all samples were merged and aligned to each other. Gene pairs with >95% identity (no gap allowed) and aligned reads covering over 90% of the shorter reads were grouped together. The longest ORF in each group was used to represent the group while, the other ORFs of the group were regarded as redundant sequences. ORFs with a length less than 100 bp were subsequently filtered out. Based on this reference gene set, taxonomic assignment and functional annotation were further conducted using the latest version (Version 2.2.28+) of the KEGG database 48 and Comprehensive Antibiotic Resistance Database 49 . The metagenomics datasets were deposited into the SRA database.

Ağ analizi

To investigate co-occurrence patterns of microbial community and ARGs, correlation matrices were constructed by calculating each pairwise Spearman’s rank correlation. A correlation between any two items was considered statistically robust if the Spearman’s correlation coefficient (ρ) was >0.8 and the P-value was <0.01 50 . The resulting correlation matrices were translated into an association network using Cytoscape v3. 7. 1 51 .

Istatistiksel analiz

In this study, 2,127,824 high quality-filtered and chimera-checked sequences were generated, with an average length of 372.38 bp across all samples. The mean number of reads per sample was 68,639, ranging from 58,524 to 74,062 reads. A total of 702 OTUs (97% sequence similarity) were detected among all samples. Based on relative abundance, the taxonomic analysis revealed 16 bacteria phyla, 30 classes, 49 orders, 88 families, and 194 genera across all samples. OTUs that reached 97% similarity were used for alpha-diversity estimations, which included observed OTUs (Sobs), diversity (Shannon and Simpson indices), richness (Chao I), coverage (Good’s coverage), and rarefaction curve analysis using Mothur 52 (Version 1.30.23). Results on behaviour assessments (body weight, sucrose preference ratio, numbers of crossings and rearings, time spent in the dark zone) were compared among groups using one-way analysis of variance (ANOVA) followed by the least significant difference test using Statistical Package for Social Science programme (SPSS 22.0, Armonk, NY, USA). PCoA based on weighted and unweighted UniFrac metrics was used to assess the variation of bacterial composition among different groups and different phases. The relative abundance of faecal microbiota, ARGs, and KOs in the four groups was compared using the Kruskal–Wallis H test with Tukey’s posthoc tests was used in the case of pairwise comparison. Moreover, LEfSe analysis combining the Kruskal–Wallis test with linear discriminant analysis was used to identify the differential KEGG pathway representation between faecal microbiomes of the two groups. A threshold value >2 was used as the cut off value for statistical significance based on a P-value of 0.05.


Patterns and Processes in Parasite Co-Infection

Mark E. Viney , Andrea L. Graham , in Advances in Parasitology , 2013

4.2.2 The Microbiota

The microbiota, the bacterial composition in animal guts, has recently been recognised to have very significant effects on many aspects of an animal's biology. These effects seem to be so wide-spread that it seems inconceivable that a host's other infections are not affected by the microbiota. There are at least three means by which this could happen. Firstly, the microbiota has metabolic effects on food that a host has ingested, which therefore affects a host's actual nutrition. Thus, the microbiota can be part of the effect of host nutrition on infection. Secondly, the microbiota will affect the local physiology of the host gut, which will therefore affect the niche that intestinal parasites use. For example, commensal bacteria species can affect the establishment of pathogenic bacteria. Thirdly, the microbiota has immunological effects both local to the gut and more systemically, and these immunological effects will affect parasites and other infections. With our perspective of infracommunities, the microbiota is therefore itself an intrinsic part of that infracommunity (indeed it may have the greatest component biomass of any individual's infracommunity). This therefore clearly makes the point that an infracommunity is both the result of the processes of exposure and susceptibility, but that the infracommunity is then also an actor in within-host processes affecting susceptibility. The microbiota is therefore an example of how to view and conceptualise host infracommunities.

The microbiota has become available for analysis because of DNA sequencing approaches prior to this, much of the microbiota, which includes anaerobic species, was difficult, if not impossible, to work with using classical microbiological approaches (e.g. in vitro culture). To introduce the microbiota: in humans the microbiota consist of more than a 1000 species, present in large quantities (about a kilogram of cells 9 of every 10 cells in the human body are microbial), containing ≥200 times as many genes (i.e. the microbiome) as our own genome, with metabolic and other effects ( Candela ve diğerleri., 2010 Ding ve diğerleri., 2010 Eckburg ve diğerleri., 2005 Heijtz ve diğerleri., 2011 Lee and Mazmanian, 2010 Ley ve diğerleri., 2006 Ley, 2010 Lozupone ve diğerleri., 2012 Pennisi, 2010 Rajilić-Stojanović ve diğerleri., 2007 Turnbaugh ve diğerleri., 2006 , 2008 , 2009 ). Most gut bacteria (the microbiota) are normal commensal colonists of the gut some are always pathogenic (obligate pathogens), some are sometimes pathogens (opportunistic pathogens). Thus, the gut microbiota is a mixture of taxa of different effects and relationships to the host. The microbiota shapes the development of the ‘normal’ human gut and is important in immunological tolerance and ‘normal’ immunological function ( Brugman and Nieuwenhuis, 2010 Candela ve diğerleri., 2010 Cerf-Benussan and Gaboriau-Routhiau, 2010 Chung and Kasper 2010 Hand and Belkaid, 2010 Lee and Mazmanian, 2010 ). There is growing evidence that the microbiota has a role in immune dysregulation, for example in inflammatory bowel disease ( Round and Mazmanian, 2009 ). There has been investigation of what shapes the composition of an individual's microbiota. Individuals begin to be colonised with microbes from birth ( Manco ve diğerleri., 2010 ), so maternal and childhood events can have life-long effects ( Collado ve diğerleri., 2010 Gareau ve diğerleri., 2010 Spor ve diğerleri., 2011). During the first year of life individual microbiotas vary, but this converges to a mix between major microbial taxonomic groups (Firmicutes, Bacteriodetes, etc.) from about 1 year of age which persists through life ( Booijink ve diğerleri., 2010 Palmer ve diğerleri., 2007 Turnbaugh ve diğerleri., 2009). Notwithstanding this, there is a large degree of inter-individual variation in microbiotas, such that individuals have their own ‘fingerprint’ of microbial species ( Kuczynski ve diğerleri., 2010 ). There is both an environmental (e.g. microbial exposure, diet, infection effects) and a genetic component controlling the microbiota ( Benson ve diğerleri., 2010 Booijink ve diğerleri., 2010 Brugman and Nieuwenhuis, 2010 De Filippo ve diğerleri., 2010 Hilberbrandt ve diğerleri., 2009 Kuczynski ve diğerleri., 2010 Ley ve diğerleri., 2005 McKnite ve diğerleri., 2012 Palmer ve diğerleri., 2007 Spor ve diğerleri., 2011 Stecher ve diğerleri., 2010 Turnbaugh ve diğerleri., 2009 Walk ve diğerleri., 2010 Yatsunenko ve diğerleri., 2012 ).

With this perspective, it is perhaps somewhat surprising that there are rather few studies to date that have investigated how parasitic infections are affected by the host microbiota. (There are though many current studies of microbial pathogens, particularly seeking to use approaches that manipulate the microbiota to provide anti-pathogen therapy, because commensals can affect the establishment etc. of pathogenic bacteria.) Recently, though, direct effects of the host microbiota on nematode infections have been found. For example, successful establishment of T. muris in the host intestine and the viability of the nematode's eggs in-part depends on an interaction with gut bacteria ( Hayes ve diğerleri., 2010 ). Furthermore, clinical syndromes such as Trichuris suis-induced diarrhoea in pigs depends on co-infection with spirochaetes ( Rutter and Beer, 1975 ). The effects are also of two-way: T. suis infection in pigs alters the pig microbiota, as does H. polygyrus infection in the microbiota of mice ( Walk ve diğerleri., 2010 Wu ve diğerleri., 2012 ). A relationship between a bacterial infection (Bordetella bronşiseptika in the respiratory tract) and gastrointestinal nematode infection (Graphidium strigosum) in rabbits has been found, such that the helminth infection was more abundant in co-infected animals, compared with helminth-only infected animals ( Murphy ve diğerleri., 2011 Pathak ve diğerleri., 2012 ). More such work is required, particularly to tease apart directionality of effects, which might require time-series experimental analyses for example (Section 5 ).

In summary, recent extensive evidence has shown how the host microbiota has pervasive effects on host biology. When parasitologists consider a host's infracommunity, it is now clear that the microbiota also needs to be considered too. It is inconceivable that the microbiota is not relevant to shaping helminth and protozoan infracommunites, and early evidence is now showing this. This is easy to envisage for intestinal parasites, but the microbiota's body-wide effects on nutrition and immunity make this relevant to parasites inhabiting all tissues.


Gut Microbiome in the Elderly Covidants: Does It Explain High Mortality Rates?

The increased rates of mortality among the elderly in COVID-19 seem to stem from alterations in gut microbiota. The potential rationale underlying increased rates of mortality among the elderly in COVID-19 due to likely higher abundance of inflammatory bacteria ( tablo 1 ). The abundance of beneficial bifidobacterial may be depleted in the elderly peoples (Nagpal etਊl., 2018). Elderly people may be more susceptible to SARS-CoV-2 infection due to less diverse beneficial microorganisms.

Tablo 1

List of elevated bacteria in COVID-19 patients associated with inflammation and immunity.

Bacterial Genus/Species filumMode of action associated with inflammation
StreptokokFirmicutesInduces secretion of pro-inflammatory cytokines such as IL-1β, IL-6, IL-8, and TNF-α from epithelial cells.
Actinomyces viscosusaktinobakterilerInduces inflammatory lesions in tissues having PMNs, macrophages, and plasma cells.
BurkholderiaProteobacteriaType VI effector, TecA of B. cenocepacia induces the activation of pyrin inflammasome through the deamidation of Rho GTPases that drive inflammation
Klebsiella K. pnömoni enhances inflammatory response in human airway epithelial cells through activation of TLR4 and TLR2 and preventing the action of host proteins such as CYLD and MKP-1 which are involved in immune homeostasis post inflammation event
Escherichia koliEnterobactin of E. koli prevents action of bacteriocidal enzyme myeloperoxidase which is secreted from the neutrophil in the inflamed gut
Acinetobacter baumanniiHisF gene of this bacteria is responsible for the reduction of innate immune response.
Acinetobacter nosocomialisOuter membrane vesicles (OMVs) induce inflammatory responses in epithelial cells

It has also been hypothesized that drugs used to treat diabetes mellitus and hypertension might upregulate the expression of ACE2 facilitating SARS-CoV-2 infection (Fang etਊl., 2020). Taking these factors into consideration, it can be easily speculated that SARS-CoV-2 infection might contribute to gut dysbiosis resulting in generalized inflammation contributing to MODS and other serious clinical worsening, especially in the elderly and patients with underlying clinical conditions.

Previous studies showed that dietary supplementation of probiotic formula with Bifidobacterium lactis in aged individuals enhanced the tumoricidal functions of natural killer (NK) cells. Probiotics such as L. johnsonii, L. fermentum, L. reuteri, L. paracasei, L. rhamnosus, L. acidophilus, L. plantarum, belonged to genera Lactobacillus and B. longum, B. breve, B. bifidum, and B. animalis subsp. laktis were involved in alleviating inflammatory manifestations üzerinden regulation of innate immune responses (Dhar and Mohanty, 2020). Probiotic bacteria like L. rhamnosus, B. lactis, and B.breve are involved in the down-regulation of inflammation through elevation of Treg cells (Feleszko etਊl., 2007).

Prebiotics such as inulin, fructo-oligosachharides (Fos), galactosachharides (Gos), and polydextrose are involved in the development of host immunity through alterations of gut microbiome. Prebiotics reportedly reduce the levels of the proinflammatory IL-6 that tends to be the prime culprit behind the hitherto described grave prognosis in COVID-19 and enhance the levels of anti-inflammatory IL-10 (West etਊl., 2017). Protein enriched diet enhances the abundance of gut commensals such as bifidobacteria and lactobacilli simultaneously reduces the pathogenic gut microbiota (Świątecka etਊl., 2011). Probiotic strains such as bifidobacteria or lactobacilli are not only involved in the clearance of virus from the respiratory tract but also augments the activity of antigen presenting cells, NK cells, T cells to drive the enhanced release of mucosal antibodies in lung fluids (Zelaya etਊl., 2016). Lactobacillus casei induces the phagocytic activity of alveolar macrophages and over expression of IgA, IFN-γ, and TNF-α in the host to protect against flu virus infections. Bifidobacterium, Lactobacillus paracasei, ve Lactobacillus rhamnosus enhanced the efficacy of vaccine response against respiratory infections such as H1N1, H5N1, and H3N2 (He L. H. etਊl., 2020). Probiotic strains are involved in the regulation of proinflammatory and anti-inflammatory cytokines that likely could ameliorate ARDS complications in COVID-19.

Elderly individuals with hypertension, obesity, and diabetes are more prone to develop severe symptoms due to COVID-19 infections because dysbiosis of the gut microbiome reduces the integrity of the gut barrier, which in turn allows other pathogens to bind the enterocytes. Disruption of the integrity of tight junctions in between enterocytes of the gut called “leaky gut” in COVID-19 patients is responsible for the development of diarrhea, and inflammation due to higher levels of IL-6 in plasma and fecal calprotectin. This also allows SARS-CoV-2 to enter into the blood stream and bind with ACE2 of other body parts. F. prausnitzii belonging to class Clostridia and family Ruminococcaceae is responsible for the synthesis of a short-chain fatty acid (SCFA) such as butyric acid in the gut ( Şekil 1 ). The abundance of this bacteria was reduced in COVID-19 patients. Butyric acid maintains the integrity of gut barrier and shows anti-inflammatory activity through inhibition of NF-㮫 activity, activation of G protein-coupled receptors such as GPR41 and GPR43, suppression of histone deacetylase activity, and activation of regulatory T cells (Treg) cells. Fecal microbiota transplantation (FMT), and enhancement of abundance of next-generation probiotics such as butyrate-producing gut bacteria through daily intake of dietary fiber may be used to prevent inflammation and severity in COVID-19 patients (Kim, 2021). Protein extracts of whey and pea enhanced the abundance of Bifidobacterium, and Lactobacillus whereas reduced the abundance of pathogenic bacteria Bacteroides fragilis ve Clostridium perfringens (Świątecka etਊl., 2011). SCFAs mainly acetate, propionate, and butyrate which are produced by the gut microbiota through the metabolism of resistant starches and dietary fibers provide energy to gut epithelial cells, maintain the integrity of the gut barrier, and suppressed inflammation by blocking the action of LPS and prevention of proinflammatory cytokine productions (Corrສ-Oliveira etਊl., 2016). Acetate may provide protection against respiratory syncytial virus (RSV) in the lung through the activation of IFN-β üzerinden GPR43 and IFNAR (Antunes etਊl., 2019).

Azithromycin which is a commonly used antibiotic for COVID-19 treatment reduced Shannon diversity index of bacterial communities particularly the abundance of Bifidobacterium genus. Other drugs such as metformin, statins, and psychiatric drugs are also involved in the alteration of the gut microbiota as well as enhance the risk of viral infections. Combinatorial approaches of probiotics, prebiotics, and natural products are used to control the balance of gut bacteria. Probiotics suppressed diarrhea by blocking the TLR expression and controlling the humoral and cellular immune responses. Bacterial genera such as Lactobacillus and Bifidobacterium showed strong antiviral action against influenza virus type A. These probiotics suppressed the growth of candida, E. koli, pseudomonas, and staphylococci during antibiotic administration in COVID-19 patients. Prebiotics and probiotics inhibit viral replication and infection üzerinden production of interferon (IFN) by activating plasmacytoid DCs üzerinden TLR9. LPS of Gram-negative and peptidoglycans (PG) of Gram-positive bacteria interact with viral proteins (Kiousi etਊl., 2019 Donati Zeppa etਊl., 2020). Gut microbiota effects on ACE2 at the gut and lung in such a way that probiotics may control the severity of the disease. Following gut colonization, probiotics could contribute to development of immunity against viral infections. Probiotics strains such as Lactobacillus rhamnosus GG ve Bifidobacterium longum are involved in compressing the infection of ICU patients. Bacteriocins which are produced by Lactobacilli and Bifidobacteria are effective against pathogenic bacteria and viruses. Probiotic laktobasil sp. augments gut immunity through the synthesis of antiviral agents such as mucins and mucus in the intestine. Probiotics control innate and adaptive antiviral immunity through an interaction with dendritic cells, monocytes/macrophages, and lymphocytes. Lactic acid bacteria induces the synthesis of cytokines or chemokines through binding with intestinal epithelial cells üzerinden toll-like receptors. This also drives the abundance of IgA producing cells of bronchus, mammary glands and intestine which in turn stimulates mucosal immune system. Probiotics stimulate the secretion of IgG and IL-10 from the activated T-cells. It is essential to use probiotics along with prebiotics for the treatment of COVID-19 individuals (Din etਊl., 2021). Bacteriocin compounds such as staphylococcin 188, enterocin AAR-74, erwiniocin NA4 showed antiviral activity against HIV, HSV, Coliphage, influenza virus, and H1N1 virus (Gohil etਊl., 2021).

Together, gut microbiome alterations may play a paramount role in determining the clinical outcome of clinical COVID-19 with underlying co-morbid conditions like T2D, cardiovascular disorders, obesity, etc. Research is warranted to manipulate the profile of gut microbiota in COVID-19 by employing combinatorial approaches such as use of prebiotics, probiotics and symbiotics. Prediction of gut microbiome alterations in SARS-CoV-2 infection may likely permit the development of effective therapeutic strategies. Novel and targeted interventions by manipulating gut microbiota indeed represents a promising therapeutic approach against COVID-19 immunopathogenesis and associated co-morbidities. The impact of SARS-CoV-2 on host innate immune responses associated with gut microbiome profiling is likely to contribute to development of key strategies for application and has seldom been attempted, especially in the context of symptomatic as well as asymptomatic COVID-19 disease.


Videoyu izle: САМЫЕ ОПАСНЫЕ ФРУКТЫ И ОВОЩИ В СЕТЯХ! (Mayıs Ayı 2022).