Határok a mikrobiológiában

Mikrobiális szimbiózisok

Szerkesztette
Silvia Turroni

Bolognai Egyetem, Olaszország

Felülvizsgálta
Sergio Uzzau

Sassari Egyetem, Olaszország

Soo Jin Jeon

Long Island University, Egyesült Államok

A szerkesztő és a lektorok kapcsolatai a legfrissebbek a Loop kutatási profiljukban, és nem feltétlenül tükrözik a felülvizsgálat idején fennálló helyzetüket.

mikrobiotájának

  • Cikk letöltése
    • PDF letöltése
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Kiegészítő
      Anyag
  • Exportálás
    • EndNote
    • Referencia menedzser
    • Egyszerű TEXT fájl
    • BibTex
OSZD MEG

Eredeti kutatás CIKK

  • 1 kínai PLA Általános Kórház, Peking, Kína
  • 2 Realbio Technology Co., Ltd., Hangcsou, Kína
  • 3 Katonai Orvostudományi Akadémia, Peking, Kína
  • 4 Tianjin Első Központi Kórház, Tianjin, Kína
  • 5 kínai PLA Általános Kórház Hainani kirendeltsége, Sanya, Kína

Kvantitatív valós idejű PCR

A különböző székletminták között megcélzott fajokat kvantitatív valós idejű PCR Thermal Cycler-ekkel (Németország) detektáltuk, amelyeket a TUREscript 1. Stand cDNS SYNTHESIS Kit kézikönyve szerint működtettünk a cDNS szintetizálására. Az alapozásokat a Beacon Designer 7.9 tervezte. Az összes komponens hozzáadása után a mintákat 6000 fordulat/perc sebességgel 1 percig centrifugáltuk, hogy az összes komponens alul maradjon [reakciókörülmények 1. lépés - 95 ° C 3 percig, 2. lépés - 95 ° C 10 másodpercig, 3. lépés - 58 ° C 30 másodpercig + lemez olvasása, 5. lépés - folytassa a 2. lépéssel, 39 ciklus, és a 6. lépés - olvadási görbe elemzése (60–95 ° C + 1 ° C/ciklus, tartási idő 4 s)]. A relatív génexpressziót a qPCR soft3.2 szoftver automatikusan kiszámította. A szoftvert Pfaffl módszer alapján tervezték (további részletekért lásd a Kiegészítő anyagot).

Idősorrend

4. táblázat. A mediterrán étrend és a Hainan-étrend összehasonlítása.

4. Habár több összehangolt erőfeszítést tettek a bél mikrobiota dinamikus változásainak feltárására a centenáriusokban, ebben a tanulmányban számos kihívás volt; ezek közé tartozott a minta források szűkössége, a centenáriusok szétszórt tartózkodási helye és az utazás logisztikai kihívása Hainanban (Normann et al., 2013). Ennek az 1 éves kohorszvizsgálatnak jó minőségű mintákat kell beszereznie több meghatározott időszakban. A székletmintákkal kapcsolatos adatok pontos elemzésének biztosítása és a hosszú élettartamú idősek bélmikrobiotájának változásainak hiteles tükrözése érdekében magas színvonalú nyomon követési eljárásokra, székletminták gyűjtésére és megőrzésére van szükség. Azonban a székletminták összes körét nem sikerült sikeresen összegyűjteni; ezért az eredmények nem feltétlenül korrelálnak a bél mikrobiota tényleges dinamikus változásával a centenáriusoknál. A további tanulmányok javulnak a minta méretének növelésével, a székletminták gyűjtésére és megőrzésére vonatkozó szabványosított módszerek kidolgozásával, valamint a követés időtartamának növelésével.

5. A tanulmány újdonságértéke, hogy a haldokló centenáriusok bél mikrobiotájának változásait vizsgálta, amelyeket korábbi vizsgálatok nem vizsgáltak. Megállapításaink és adataink előkészítik a jövőbeni tanulmányok útját a hosszú élettartam rejtélyének megfejtésére.

Következtetés

Ebben a tanulmányban a hainani centenáriusok bélmikrobiotájának változását vizsgáltuk a viszonylag stabil egészségi állapotból az egészségi állapot csökkenése és az esetleges halál átmenete során. Megállapítottuk, hogy a bél mikrobiotájában bekövetkezett jelentős változások inflexiós pontja 7 hónappal a halál előtt volt. Tíz domináns baktériumfajt is találtunk, amelyek potenciálisan hatással lehetnek a százéves emberek fizikai bomlására. Korábbi vizsgálatok eredményei alapján azt találtuk, hogy az észak-olaszországi százévesekhez képest a Hainan-i centenáriusok a bél mikrobiómájának egyedülálló tulajdonságait mutatják.

Adatelérhetőségi nyilatkozat

Az ehhez a tanulmányhoz létrehozott adatkészletek kérésre rendelkezésre állnak a megfelelő szerző számára.

Etikai nyilatkozat

Az emberi résztvevők bevonásával végzett vizsgálatokat a PLA Általános Kórház Hainan-i részlegének orvosi etikai bizottsága felülvizsgálta és jóváhagyta. A betegek/résztvevők írásos tájékoztatáson alapuló beleegyezésüket adták a részvételhez.

Szerző közreműködései

ZL és YH elemezte az adatokat és elkészítette a kéziratot. CL és TW rendszerezte az adatokat és elkészítette az adatokat. CJ, SQ, YZ, YJ, DT, CW és SW kommentálta a tanulmányt és átdolgozta a kéziratot. GS, YY és RY megtervezte, felügyelte a vizsgálatot és átdolgozta a kéziratot. Minden szerző elolvasta és jóváhagyta a végleges kéziratot.

Finanszírozás

Ezt a tanulmányt a Kínai Nemzeti Kulcsfontosságú K + F Program finanszírozta (2017YFD0400301).

Összeférhetetlenség

YH, TW és DT a Realbio Technology Co., Ltd. vállalat alkalmazásában állt.

A többi szerző kijelenti, hogy a kutatást bármilyen kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolat hiányában végezték, amely potenciális összeférhetetlenségként értelmezhető.

Kiegészítő anyag

Hivatkozások

Abu-Ali, G. S., Mehta, R. S., Lloyd-Price, J., Mallick, H., Branck, T., Ivey, K. L. és mtsai. (2018). Az emberi székletmikrobiális közösségek metatranszkriptómja felnőtt férfiak egy csoportjában. Nat. Microbiol. 3, 356–366. doi: 10.1038/s41564-017-0084-4

Anderson, E. L., Li, W., Klitgord, N., Highlander, S. K., Dayrit, M., Seguritan, V. és mtsai. (2016). Robusztus környezeti hőmérséklet-gyűjtési és -stabilizációs stratégia: Lehetővé teszi az emberi mikrobiom funkcionális vizsgálatait világszerte. Sci. ismétlés. 6: 31731.

Arboleya, S., Watkins, C., Stanton, C. és Ross, R. P. (2016). A bélbifidobaktériumok populációi az emberi egészségben és az öregedésben. Elülső. Microbiol. 7: 1204. doi: 10.3389/fmicb.2016.01204

Barbagallo, C. M., Cavera, G., Sapienza, M., Noto, D., Cefalu, A. B., Polizzi, F. és mtsai. (2002). Dél-Olaszország vidéki lakosságának táplálkozási jellemzői: a Ventimiglia di Sicilia projekt. J. Am. Coll. Nutr. 21, 523–529. doi: 10.1080/07315724.2002.10719250

Biagi, E., Candela, M., Fairweather-Tait, S., Franceschi, C., és Brigidi, P. (2012). Az emberi metaorganizmus öregedése: mikrobiális megfelelője. Kor 34, 247–267. doi: 10.1007/s11357-011-9217-5

Biagi, E., Candela, M., Franceschi, C. és Brigidi, P. (2011). Az öregedő bél mikrobiota: új perspektívák. Öregedés Res. Fordulat. 10, 428–429. doi: 10.1016/j.arr.2011.03.004

Biagi, E., Candela, M., Turroni, S., Garagnani, P., Franceschi, C., és Brigidi, P. (2013). Öregedő és bélmikrobák: az egészség megőrzésének és a hosszú élettartamnak a perspektívái. Pharmacol. Res. 69, 11–20. doi: 10.1016/j.phrs.2012.10.005

Biagi, E., Franceschi, C., Rampelli, S., Severgnini, M., Ostan, R., Turroni, S. és mtsai. (2016). Bélmikrobiota és rendkívüli élettartam. Curr. Biol. 1480–1485.

Biagi, E., Nylund, L., Candela, M., Ostan, R., Bucci, L., Pini, E. és mtsai. (2010). Az öregedéssel és azon túl: a bél mikrobiota és a gyulladásos állapot az időseknél és a centenáriusoknál. PLoS One 5: e10667. doi: 10.1371/journal.pone.0010667

Bonder, M. J., Kurilshikov, A., Tigchelaar, E. F., Mujagic, Z., Imhann, F., Vila, A. V. és mtsai. (2016). A gazda genetikájának hatása a bél mikrobiomjára. Nat. Közönséges petymeg. 48, 1407–1412.

Cammarota, G., Ianiro, G., Tilg, H., Rajilic-Stojanovic, M., Kump, P., Satokari, R. és mtsai. (2017). Európai konszenzus konferencia a széklet mikrobiota transzplantációjáról a klinikai gyakorlatban. Belek 66, 569–580.

Catterson, J. H., Khericha, M., Dyson, M. C., Vincent, A. J., Callard, R., Haveron, S. M. és mtsai. (2018). A rövid távú, szakaszos böjt hosszú távú bél-egészséget és a TOR-tól független élettartam-hosszabbítást indukál. Curr. Biol. 28, 1714.e – 1724.e.

Cirstea, M., Radisavljevic, N. és Finlay, B. B. (2018). Jó hiba, rossz hiba: mikrobiális sztereotípiák áttörése. Cell Host Microb 23., 10–13. doi: 10.1016/j.chom.2017.12.008

Claesson, M. J., Clooney, A. G. és O’Toole, P. W. (2017). A klinikus útmutatója a mikrobiómák elemzéséhez. Nat. Tiszteletes Gastroenterol. Hepatol. 14, 585–595.

Claesson, M. J., Jeffery, I. B., Conde, S., Power, S. E., O’Connor, E. M., Cusack, S. és mtsai. (2012). A bél mikrobiota összetétele összefügg az étrenddel és az idősek egészségével. Természet 488, 178–184.

Cohen, J. E. (2003). Emberi populáció: a következő fél évszázad. Tudomány 302, 1172–1175. doi: 10.1126/tudomány.1088665

Collino, S., Montoliu, I., Martin, F. P., Scherer, M., Mari, D., Salvioli, S. és mtsai. (2013). Az észak-olasz centenáriusokban a rendkívül hosszú élettartamú anyagcsere-aláírások a lipidek, aminosavak és a bél mikrobiota anyagcseréjének összetett átalakulását tárják fel. PLoS One 8: e56564. doi: 10.1371/journal.pone.0056564

Cordain, L., Eaton, S. B., Sebastian, A., Mann, N., Lindeberg, S., Watkins, B. A. és mtsai. (2005). A nyugati étrend eredete és evolúciója: egészségügyi hatások a 21. századra. Am. J. Clin. Nutr. 81., 341–354. doi: 10.1093/ajcn.81.2.341

Davis, C., Bryan, J., Hodgson, J. és Murphy, K. (2015). A mediterrán étrend meghatározása; irodalmi áttekintés. Tápanyagok 7, 9139–9153. doi: 10.3390/nu7115459

Debelius, J., Song, S. J., Vazquez-Baeza, Y., Xu, Z. Z., Gonzalez, A., és Knight, R. (2016). Apró mikrobák, óriási hatások: ami fontos a bélmikrobiómák vizsgálatában? Genome Biol. 17: 217.

Dikongue, E. és Segurel, L. (2017). A földrajzi szélesség mint az emberi bél mikrobiális sokféleségének egyik vezetője? Bioessays 39: 1600145. doi: 10.1002/bies.201600145

Drago, L., Toscano, M., Rodighiero, V., De Vecchi, E. és Mogna, G. (2012). Tenyészhető és piroszekvenált széklet mikroflóra százéves és fiatal alanyoknál. J. Clin. Gasztroenterol. 46, S81 – S84.

Estruch, R., Ros, E., Salas-Salvado, J., Covas, M. I., Corella, D., Aros, F. és mtsai. (2018). A szív- és érrendszeri betegségek elsődleges megelőzése mediterrán étrenddel extra szűz olívaolajjal vagy dióval kiegészítve. N. Engl. J. Med. 378: e34.

Faith, J. J., Guruge, J. L., Charbonneau, M., Subramanian, S., Seedorf, H., Goodman, A. L. és mtsai. (2013). Az emberi bél mikrobiota hosszú távú stabilitása. Tudomány 341: 1237439.

Franzosa, E. A., Morgan, X. C., Segata, N., Waldron, L., Reyes, J., Earl, A. M. és mtsai. (2014). Az emberi bél metatranszkriptómjának és metagenomájának összefüggése. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 111, E2329 – E2338.

Gosalbes, M. J., Abellan, J. J., Durban, A., Perez-Cobas, A. E., Latorre, A. és Moya, A. (2012). Az emberi mikrobiom metagenomikája: meghaladja a 16s rDNS-t. Clin. Microbiol. Fertőz. 18, (4. kiegészítés), 47–49. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03865.x

Ő, Y., Zhao, Y., Yao, Y., Yang, S., Li, J., Liu, M. és mtsai. (2018). Kohortprofil: A kínai Hainan centenárius kohortvizsgálat (CHCCS). Int. J. Epidemiol. 47, 694–695h. doi: 10.1093/ije/dyy017

Heintz, C. és Mair, W. (2014). Te vagy az, amit vendégül látsz: az öregedési folyamat mikrobiom modulációja. Sejt 156, 408–411. doi: 10.1016/j.cell.2014.01.025

Hideki, N., Jungho, P. és Toshihisa, T. (2006). MetaGene: prokarióta génlelet a környezeti genom sörétes szekvenciáiból. Nukleinsavak Res. 34, 5623–5630. doi: 10.1093/nar/gkl723

Kenyon, C. J. (2010). Az öregedés genetikája. Természet 464, 504–512.

Kim, K. A., Jeong, J. J., Yoo, S. Y. és Kim, D. H. (2016). A bél mikrobiota lipopoliszacharid felgyorsítja az egerek gyulladásának öregedését. BMC Microbiol. 16: 9. doi: 10.1186/s12866-016-0625-7

Kong, F., Hua, Y., Zeng, B., Ning, R., Li, Y. és Zhao, J. (2016). Bél mikrobiota hosszú élettartamú aláírások. Curr. Biol. 26, R832 – R833.

Le Chatelier, E., Nielsen, T., Qin, J., Prifti, E., Hildebrand, F., Falony, G. és mtsai. (2013). Az emberi bél mikrobiomjának gazdagsága korrelál az anyagcsere markerekkel. Természet 500, 541–546.

LeCroy, M. N. és Stevens, J. (2017). A nyugati országokban élő dél-ázsiai bevándorlók étrendi bevitele és szokásai. Nutr. Fordulat. 75, 391–404. doi: 10.1093/nutrit/nux023

Li, R., Li, Y., Kristiansen, K. és Wang, J. (2008). SOAP: rövid oligonukleotid-összehangolási program. Bioinformatika 24, 713–714. doi: 10.1093/bioinformatika/btn025

Li, W. (2006). Gyors program a nagy mennyiségű fehérje vagy nukleotid szekvencia csoportosításához és összehasonlításához. Bioinformatika 22: 1658. doi: 10.1093/bioinformatika/btl158

Lopez-Otin, C., Galluzzi, L., Freije, J. M. P., Madeo, F., és Kroemer, G. (2016). A hosszú élettartam metabolikus szabályozása. Sejt 166, 802–821. doi: 10.1016/j.cell.2016.07.031

Lynch, S. V. és Pedersen, O. (2016). Az emberi bél mikrobioma az egészség és a betegség területén. N. Engl. J. Med. 375, 2369–2379. doi: 10.1056/nejmra1600266

Minoru, K., Susumu, G., Shuichi, K., Yasushi, O. és Masahiro, H. (2004). A KEGG-forrás a genom megfejtéséhez. Nukleinsavak Res. 32., D277 – D280.

Nielsen, H. B., Almeida, M., Juncker, A. S., Rasmussen, S., Li, J., Sunagawa, S. és mtsai. (2014). Genomok és genetikai elemek azonosítása és összeszerelése komplex metagenomikus mintákban referenciagenomok használata nélkül. Nat. Biotechnol. 32, 822–828.

Normann, E., Fahlen, A., Engstrand, L. és Lilja, H. E. (2013). Bélmikrobiális profilok rendkívül koraszülött csecsemőknél nekrotizáló enterocolitissal és anélkül. Acta Paediatr. 102, 129–136. doi: 10.1111/apa.12059

Qin, N., Yang, F., Li, A., Prifti, E., Chen, Y., Shao, L. és mtsai. (2014). Az emberi bél mikrobiómájának megváltozása májcirrózisban. Természet 513, 59–64.

Requena, T., Martinez-Cuesta, M. C. és Pelaez, C. (2018). Az étrend és a mikrobiota összefügg az egészséggel és a betegségekkel. Food Funct. 9, 688–704. doi: 10,1039/c7fo01820g

Rothschild, D., Weissbrod, O., Barkan, E., Kurilshikov, A., Korem, T., Zeevi, D. és mtsai. (2018). Az emberi bél mikrobiota kialakításában a környezet dominál a gazda genetikája felett. Természet 555, 210–215.

Saez-Almendros, S., Obrador, B., Bach-Faig, A. és Serra-Majem, L. (2013). A mediterrán és a nyugati táplálkozási szokások környezeti lábnyoma: meghaladja a mediterrán étrend egészségügyi előnyeit. Környezet Egészség 12: 118.

Santoro, A., Ostan, R., Candela, M., Biagi, E., Brigidi, P., Capri, M. és mtsai. (2018). A bél mikrobiotája megváltozik az emberi élet szélső évtizedeiben: a centenáriusokra összpontosítanak. Cell Mol. Life Sci. 75, 129–148. doi: 10.1007/s00018-017-2674-y

Sofi, F., Macchi, C., Abbate, R., Gensini, G. F. és Casini, A. (2014). Mediterrán étrend és egészségi állapot: frissített metaanalízis és javaslat az irodalomon alapuló adherencia pontszámra. Közegészségügyi Nutr. 17, 2769–2782. doi: 10.1017/s1368980013003169

Sonowal, R., Swimm, A., Sahoo, A., Luo, L., Matsunaga, Y., Wu, Z. és mtsai. (2017). A kommenzális baktériumokból származó indolok kiterjesztik az egészséget. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 114, E7506 – E7515.

Vaiserman, A. M., Koliada, A. K. és Marotta, F. (2017). Bélmikrobiota: Az öregedés szereplője és az öregedésgátló beavatkozás célja. Öregedés Res. Fordulat. 35, 36–45. doi: 10.1016/j.arr.2017.01.001

Vogtmann, E., Chen, J., Amir, A., Shi, J., Abnet, C. C., Nelson, H. és mtsai. (2017). A székletminták gyűjtési módszereinek összehasonlítása mikrobiómás vizsgálatokban. Am. J. Epidemiol. 185, 115–123. doi: 10.1093/aje/kww177

Wang, F., Yu, T., Huang, G., Cai, D., Liang, X., Su, H. és mtsai. (2015). A bél mikrobiota közösség és annak összeállítása az életkorhoz és az étrendhez kapcsolódik a kínai centenáriusokban. J. Microbiol. Biotechnol. 11, 1195–1204. doi: 10.4014/jmb.1410.10014

Wang, L., Li, Y., Li, H., Holdaway, J., Hao, Z., Wang, W. és mtsai. (2016). Regionális öregedési és élettartam-jellemzők Kínában. Boltív. Gerontol. Geriatr. 67, 153–159. doi: 10.1016/j.archger.2016.08.002

Zhernakova, A., Kurilshikov, A., Bonder, M. J., Tigchelaar, E. F., Schirmer, M., Vatanen, T. és mtsai. (2016). A populáció alapú metagenomikai elemzés feltárja a bél mikrobiom összetételének és sokféleségének markereit. Tudomány 352, 565–569. doi: 10.1126/science.aad3369

Zi, Y., Ni, Z., Wu, C., Zhang, X., Wang, Q., Huang, X. és mtsai. (2018). A bél mikrobiomjának metagenomikus vizsgálata Behcet-kórban. Mikrobiom 6: 135.

Kulcsszavak: centenáriumok, bél mikrobiota, hosszú élettartam, metagenomika, öregedés

Idézet: Luan Z, Sun G, Huang Y, Yang Y, Yang R, Li C, Wang T, Tan D, Qi S, Jun C, Wang C, Wang S, Zhao Y és Jing Y (2020) Metagenomics tanulmány változásokat tár fel a Gut Microbiota centenáriusoknál: Hainan centenáriusok kohortanulmánya. Elülső. Microbiol. 11: 1474. doi: 10.3389/fmicb.2020.01474

Beérkezett: 2019. augusztus 02 .; Elfogadva: 2020. június 05 .;
Publikálva: 2020. július 02.

Silvia Turroni, Bolognai Egyetem, Olaszország

Sergio Uzzau, Sassari Egyetem, Olaszország
Soo Jin Jeon, Long Island University, Egyesült Államok