Mikil saltneysla og áhrif þess á náttúrulega örveru í þörmum í villtum músum

1. Inngangur

Í þörmum spendýra er flókið og fjölbreytt bakteríusamfélag, sem ásamt hýsilnum skapar viðkvæmt sambýli [1,2]. Þetta bakteríusamfélag sinnir mörgum aðgerðum sem eru gagnlegar fyrir hýsilinn, þar á meðal efnaskipta-, ónæmisstýrandi og söfnunarvirkni [3-7] og samsetning þarmaörveru gæti breyst á lífsleiðinni, í samræmi við sérstakar þarfir og lífeðlisfræði hýsilsins [1,8, 9]. Margar gagnlegar aðgerðir þarmaheilsueflandi baktería eru miðlaðar af loftfirrðum gerjunarafleiddum umbrotsefnum [10-13] og dysbiotic aðstæður gætu haft marktæk áhrif á heilsu hýsilsins [2,11,14,15]. Vaxandi áhyggjur af áhrifum lífsstíls á heilsu hafa leitt til aukins vísindalegrar áhuga á þátttöku örveru í þörmum og þýðingum hennar [16,17]. Reyndar er örvera í þörmum mótuð af bæði ytri þáttum (td lífsstíl, mataræði og læknismeðferð) og innri (td hýsilerfðafræði, ónæmis- og efnaskiptareglum) [8,18-20]. Almennt er viðurkennt að ytri þættir gætu framkallað áhrifarík áhrif, þar sem mataræði er einn helsti þátturinn í að hafa áhrif á samsetningu og virkni þarma örveru [1,2,21]. Vitað er að vestrænir mataræðisþættir, svo sem mikil saltneysla, skaða hýsilsjafnvægi með því að hafa áhrif á ónæmiskerfið og breyta örveru í þörmum og sjúkdómum [18,22-37]. Í músaörverum í þörmum tengist saltríkt fæði (HSD) fækkun heilsueflandi baktería sem eru þekktar sem framleiðendur stuttkeðju fitusýra (SCFA) eins og Lactobacillus spp., Bifidobacterium, Blautia og Faecalibaculum [28, 29,38-41], samhliða aukningu á gnægð Akkermansia, annars tækifærissinnaðs SCFA-framleiðanda sem hefur verið sýnt fram á að hafa áhrif á ónæmi og sjúkdóma hýsils í mismunandi líkankerfum [42,43]. Músdýralíkön eru oft notuð til að rannsaka hvernig fæðuþættir gætu mótað örveru í þörmum, ónæmiskerfi og sjúkdóma [29,44-46]. Þó að notkun hefðbundinna rannsóknarmúsa (CLM) sé enn gildur valkostur fyrir margar rannsóknir, tekst það stundum ekki að þýða almennilega forrit sem miða að örveru í þörmum [47-49]. Til dæmis var sýnt fram á að ónæmis- og efnaskiptarannsóknir í músalíkönum af bólgusjúkdómum (IBD) og offitu spáðu illa fyrir um þýðingarniðurstöður rannsókna á örverum í þörmum [50]. Þetta gæti stafað af mörgum eðlislægum mun á þessum líkanakerfum, svo sem mismunandi líffærafræði þarma, erfðafræði og lífeðlisfræði [16,50]. Hins vegar er annað vandamál við að nota CLM til að rannsaka milliverkanir milli örvera og ónæmisefna er tæming á samsetningu þarmabaktería í CLM, sem endurspeglast í minnkun á flóknu og seiglu CLM þarma örveru í samanburði við villtar mýs [51]. Þörfin fyrir sótthreinsað og stjórnað umhverfi stendur frammi fyrir minni nærveru hugsanlegra sýkla og sníkjudýra, sem er talið leiða til minna „menntaðs“ ónæmiskerfis í CLM samanborið við villtar mýs [51-53]. Til að takast á við þetta vandamál var villta músalíkanið þróað með C57BL/6 músafleiddum fósturvísaflutningi yfir í villtar mýs til að fá villtafleidda þörmum örveru, til að vinna bug á þýðingarvandamáli rannsókna á ónæmisfræðilegum þörmum [54]. Nýlegar rannsóknir sem tóku þátt í þessu múslíkani sýndu betri árangur við að spá fyrir um þýðingargildi tilrauna ónæmismeðferðar samanborið við CLM [54,55]. Þar að auki var örvera í þörmum í villtum þörmum ónæmari og þolnari fyrir sýklalyfjameðferð og fituríku fæði samanborið við CLM, sambærilegt við flóknari aðstæður hjá mönnum [54,55]. Hins vegar, þrátt fyrir staðfest áhrif HSD á örveru í þörmum, ónæmiskerfinu og ýmsum sjúkdómslíkönum í CLM, eru áhrif mikils saltneyslu á náttúrulega, villtra örveru í þörmum óþekkt. Í þessari rannsókn metum við áhrif HSD á mismunandi samsetningu þarmabakteríavistkerfa og forspáraðgerðir CLM í samanburði við villtar mýs.

2. Efni og aðferðir

2.1. Dýr og mataræði

Villigerð C57BL/6 mýs (7–8 vikna gamlar kvendýr, n=20) voru keyptar frá Charles River og vistaðar í dýraaðstöðu Háskólans í Hasselt við staðlaðar aðstæður. Villtar mýs (C57BL/6 erfðafræðilegur bakgrunnur, karldýr n=12 og kvendýr n=11) [54] voru hýst í dýraaðstöðu UHasselt við staðlaðar aðstæður. Dýrarannsóknir voru samþykktar af siðanefnd um dýratilraunir (ECAE) við háskólann í Hasselt (ID201618A4V1, ID202235). Mýs voru geymdar (4 mýs/búr) í hitastýrðu herbergi (21-23 ◦C) með 12:12 klst ljós/dökk ljóslotu. Eftirfarandi hreinsað fæði var keypt frá Ssniff (Soest, Þýskalandi): 0,5% NaCl/viðmiðunarfæði (E15430-04) og 4% NaCl/HSD (E15431-34). Fyrir HSD voru dýrin fóðruð með 1% NaCl í drykkjarvatninu auk E15431-34, eins og lýst er í [28]. CLM mýs skiptust jafnt á milli viðmiðunarhópsins (n ​​= 10) og HSD (n=10). Fyrir villta mýsnar dreifðust karlkyns og kvenkyns einstaklingar einnig jafnt í samanburðar- og HSD mataræðishópa (6 karldýr fyrir viðmiðun, 6 karldýr fyrir HSD, 5 kvendýr fyrir samanburð og 6 kvendýr fyrir HSD).

cistanche plöntueyðandi ónæmiskerfi

2.2. DNA útdráttur

Útdráttur úr örveru-DNA var framkvæmd eins og lýst er í [28], með því að nota breytta samskiptareglur QIAmp Fast DNA Stool Mini Kit (Qiagen, Hilden, Þýskalandi). Í stuttu máli var saurköglum bætt við 2-mL Eppendorf sem innihélt 0,5 mm glerperlur og 1,5 mL af lysisbuffi (ASL) (Qiagen, Hilden, Þýskalandi). Perlusláttur var notaður til að framkvæma vélrænni einsleitni á kögglunum. Full útdráttur var framkvæmdur í samræmi við samskiptareglur framleiðanda með smávægilegum breytingum (lenging á ræktunartíma próteinasa K í 2 klst við 70 ◦C). DNA styrkur var metinn með NanoDrop ND-1000 litrófsmæli (NanoDrop Technologies, Wilmington, DE, USA) og geymdur við -20 ◦C fyrir 16S rRNA gen mögnun.

2.3. 16S rRNA gena mögnun og raðgreining

16S rRNA gena röð var mögnuð upp með því að nota primer sem er sértækur fyrir V4 svæðið (F515/R806), eins og áður hefur verið lýst [56]. Í stuttu máli, 25 ng af DNA var notað fyrir hvert PCR hvarf (30 µL) (KAPA HiFi HotStart ReadyMix, Roche, Basel, CH, USA) við upphafsdenaturation í 30 sekúndur við 98 ◦C, fylgt eftir með 25 lotum (10 s við 98 ◦ C, 20 sekúndur við 55 ◦C og 20 sek. við 72 ◦C). Viðbrögð voru gerð í þríriti, sameinuð í hverju sýni og hreinsuð með segulmagnaðir perlu-undirstaða hreinsunarkerfi (Agencourt AMPure XP, Beckman Coulter, Brea, CA, Bandaríkjunum). Undirbúningur bókasafns var framkvæmdur með PCR með takmarkaðri lotu til að fá verðtryggða safnið með Nextera tækni (Nextera XT Index Kit, Illumina, San Diego, CA, Bandaríkjunum), fylgt eftir með öðru AMPure XP segulmagnaðir perlur hreinsunarskref. Verðtryggð sýni voru síðan stöðluð í sama styrkleika 4nM, sameinuð og raðgreind á Illumina MiSeq vettvang PE300 með 2 × 300 bp pöruðum enda siðareglum samkvæmt siðareglum fyrirtækisins (Illumina, Inc., San Diego, CA, Bandaríkjunum).

cistanche tubulosa-bæta ónæmiskerfið

Smelltu hér til að skoða Cistanche Enhance Immunity vörur

【Biðja um meira】 Netfang:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

2.4. Vinnsla og tölfræðileg greining á 16S rRNA genaröðunargögnum

Hráar raðir voru unnar með því að nota QIIME 2 [57] leiðslu. Eftir lengdar- og gæðasíun (sjálfgefnar færibreytur) var lesið síað og úthlutað á rekstrarflokkunareiningar (OTUs) með því að nota DADA2 [58]. Flokkunarfræðileg úthlutun var framkvæmd af VSEARCH reikniritinu (https://github.com/torognes/vsearch; skoðaður 9. nóvember 2022) og Silva gagnagrunninum v128 (https://www.arb-silva.de /; skoðað 9. nóvember {{40}}22). ASV taflan var síðan staðlað með sjaldgæfni á 6.147 dýpi þannig að hvert sýni náði hásléttunni í lok sjaldgæfunarferilsins. Alfa-fjölbreytileiki var metinn með því að nota tvær mismunandi mælikvarða: OTUs richness (Observed), Chao1, Shannon, Simpson, Inverse Simpson (InvSimpson) vistfræðilegar vísitölur. Fyrir beta-fjölbreytileika voru Bray-Curtis mismunur, Jaccard líkindi og vegin og óvigtuð UniFrac mæligildi [59] reiknuð og teiknuð með Principle Coordinates Analysis (PCoA) til að sjá raunverulega fjarlægð milli sýna. Til að staðla OTU-talningartöfluna var sjaldgæfa framkvæmd á dýpi 6305 raðir í hverju sýni 100 sinnum. Úttakið sem fékkst úr OTU flokkunarfræðiúthlutuninni, sem flokkunartöflu, var notað til að fella staðlaða OTU töfluna saman í töflur fyrir flokkunarstigin L2 (Phylum), L5 (Fjölskylda) og L6 (ættkvísl). Tölfræðilegar greiningar voru gerðar með því að nota R (https://www.R-project.org/; skoðaður 25. nóvember 2022; útgáfa 4.2.0). R pakkinn „vegan“ (útgáfa 2.6-4) [60] var notuð til að búa til beta-fjölbreytileikamælikvarða til að bera saman samsetningarmun hópa með PCoA eða með aðalþáttagreiningu (PCA). Pakkningar og aðskilnaður gagna voru prófaðir með umbreytingarprófi með gervi-F hlutföllum (fallið „Adonis“ í „vegan“). Aðskilnaður hvað varðar beta-fjölbreytileika milli hópa var prófaður með Permutational Multivariate Analysis of Variance Using Distance Matrix (PERMANOVA, fall "Adonis" í "vegan"), en munur fyrir dreifingu innan hópa var prófaður með Multivariate homogeneity of group dispersions test (PERMDISP) , virka "betadisper" í "vegan"). Taxar sem ekki voru til staðar í að minnsta kosti 4 sýnum voru útilokaðir frá greiningunni. Mismunur hvað varðar hlutfallslegt magn taxa var fyrst metinn með bráðabirgðaprófinu á Kruskal-Wallis milli 4 hópa og síðan frekar metinn með Wilcoxon prófinu á milli eftirfarandi samanburðapöra: CLM Control vs CLM HSD, Wildling Control vs Wildling HSD, CLM Control vs wildling Control, CLM HSD vs wildling HSD. Til að meta flokkunarfræðilegan mun á villtum dýrum og CLM var Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe: https://huttenhower.sph.harvard.edu/galaxy/; skoðaður 25. nóvember 2022) notaður til að greina á milli helstu einkenna á ættkvíslarstigi [ 61]. Niðurstöður LEfSe voru síðan sýndar sem súlurit, með línulegri mismununargreiningu (LDA) stigamörkum hærri en 1,0. Þegar nauðsyn krefur voru p-gildi margfeldis samanburðar leiðrétt með Benjamini-Hochberg aðferðinni. Rangt uppgötvun hlutfall (FDR) Minna en eða jafnt og 0,05 var talið tölfræðilega marktækt: * p Minna en eða jafnt og 0,05; ** p Minna en eða jafnt og 0,01; *** p Minna en eða jafnt og 0,001. Virkur munur á milli örvera með mismunandi NaCl innihald í fæðunni (0,5% og 4% NaCl fæðuinnihald) var greindur með PICRUST2, lífupplýsingahugbúnaðarpakka til að spá fyrir um virkni frumefnisefnis úr 16s rDNA gena raðgreiningargögnum (https://huttenhower.sph. harvard.edu/picrust/; skoðaður 29. nóvember 2022; PICRUST2 2.4.1) [62]. PICRUST2 leiðsla var notuð á dæmigerðar raðir og magntöflu þeirra frá DADA2 með því að nota staðlaðar breytur (https://github.com/picrust/picrust2/wiki/Full-pipeline-script; skoðaður 29. nóvember 2022). Út frá heildarúttakinu var metagenomic spá fyrir KEGG Orthology og MetaCyc brautir byggðar sem töflur, með forspáraðgerðum sem raðir og sýni sem dálka, og notuð til að bera saman virkni þarma örveru í villtum dýrum og CLM eftir HSD stjórn. Forspáraðgerðir örverusamfélagsins sem áttu mestan þátt í breytileikanum á milli villtdýra og CLM eftir fyrsta (PC1), annan (PC2) og þriðja aðalþáttinn (PC3) voru valdir til frekari greiningar á HSD neyslu í líkönunum tveimur. Fylkið með forspáraðgerðamagninu var síðan staðlað, umbreytt í miðlægt loghlutfall (CLR) og log2mean hlutfallið reiknað (HSD/Control) fyrir bæði villidýr og CLM. Að lokum voru log2mean hlutföll borin saman milli hópa með Wilcoxon-prófi og teiknuð sem fleygboga. Mismunur á milli hópa var tölfræðilega borinn saman í R hugbúnaði með því að nota Wilcoxon-próf ​​og Kruskal-Wallis prófunaraðgerðir og p gildi stillt með Holm eða Benjamini–Hochberg aðferð.

3. Úrslit

3.1. HSD hefur áhrif á fjölbreytileika og samsetningu CLM og villta þarma örveru

Til að kanna áhrif HSD á villtafleiðu örveruvistkerfi í þörmum í músum, fengum við HSD eða stjórnunarfæði til villtra músa og CLM. Músum var haldið á mataræði í tvær vikur og samsetning saurgerma í þörmum var síðan rannsökuð með 16S RNA genagreiningu úr saurköglum sem safnað var á degi 14 (Mynd 1A). Í samræmi við fyrri skýrslu greindist enginn sterkur munur hvað varðar líkamsþyngd milli samanburðarhópa og HSD hópa CLM og villtra músa [29]. Til að meta mismunandi örveru í þörmum milli líkananna tveggja CLM og villtra músa við grunnlínu, áætluðum við alfa fjölbreytileika (Observed or Richness, Chao1, Shannon, Simpson og Inverse Simpson vísitölur), beta fjölbreytileika (Bray-Curtis mismunur) og helstu flokkunarfræðilegur munur. Í samræmi við fyrri rannsóknir [54], einkenndist örvera í þörmum villtdýra af meiri örveruauðgi (Mynd 1B, allar alfa fjölbreytileikavísitölur), sem og aðgreindri og ólíkari örverusamsetningu en CLM (Mynd 1C, PERMANOVA p {{9} }.001 & PERMDISP p=0.0009, villtur vs. CLM og mynd S1). Hvað varðar undirskriftir örvera, einkenndust CLM og villtur mýs þarmaörverur af mismunandi bakteríum (Mynd S1). Í samræmi við Rosshart o.fl. [54] tilheyra bakteríuflokkar frá villtum músum Intestinomonas, Desulfovibrio, Tuzzerella, Oscillobacter, Orodibacter og sjúkdómsvaldandi ættkvíslinni Helicobacter, sem einkenndi villt-afleidda ótengda snið þessa líkans (Mynd S1).

Mynd 1. Áhrif HSD á bakteríusamsetningu CLM (n=10/hóps) og villtra músa (n=11 fyrir villta Ctrl og n=12 fyrir villta HSD). (A) Tilraunahönnun. C57BL/6 CLM eða villtar mýs voru fóðraðar á 0,5% NaCl (viðmiðun, Ctrl) eða hásalt 4% NaCl (HSD) og þarma bakteríusamfélag þarma sem einkenndist af 16S rRNA gena amplicon raðgreiningu. (B) Vísitölur fyrir alfa fjölbreytileika saurgerma í þörmum CLM og villtra dýra; frá vinstri til hægri eru eftirfarandi vísitölur sýndar: Athuguð (OUT richness), Chao1, Shannon, Simpson, Simpson (Inverse Simpson). Mismunur á milli hópa er metinn tölfræðilega með Wilcoxon-prófinu. (C) Aðalhnitagreiningarreitur af beta-fjölbreytileika vígslu frá Bray-Curtis mismunamæligildi milli CLM vs villta (efst), CLM stjórna vs CLM HSD (neðst til vinstri), og villta stjórna vs villta HSD (neðst til hægri); aðskilnaður og einsleitni milli hópa voru reiknuð út með PERMANOVA og PERMDISP prófum í sömu röð. * p Minna en eða jafnt og 0.05; ** p Minna en eða jafnt og 0.01; **** p Minna en eða jafnt og 0.0001. Mynd 1. HSD áhrif á bakteríusamsetningu CLM (n=10/hópur) og villtandi músum (n=11 fyrir villta Ctrl og n=12 fyrir villta HSD). (A) Tilraunahönnun. C57BL/6 CLM eða villtar mýs voru fóðraðar á 0,5% NaCl (viðmiðun, Ctrl) eða hásalt 4% NaCl (HSD) og þarma bakteríusamfélag þarma sem einkenndist af 16S rRNA gena amplicon raðgreiningu. (B) Vísitölur fyrir alfa fjölbreytileika saurgerma í þörmum CLM og villtra dýra; frá vinstri til hægri eru eftirfarandi vísitölur sýndar: Athuguð (OUT richness), Chao1, Shannon, Simpson, Simpson (Inverse Simpson). Mismunur á milli hópa er metinn tölfræðilega með Wilcoxon prófinu. (C) Aðalhnitagreiningarreitur af beta-fjölbreytileika vígslu frá Bray-Curtis mismunamæligildi milli CLM vs villta (efst), CLM stjórna vs CLM HSD (neðst til vinstri), og villta stjórna vs villta HSD (neðst til hægri); aðskilnaður og einsleitni milli hópa voru reiknuð út með PERMANOVA og PERMDISP prófum í sömu röð. * p Minna en eða jafnt og 0,05; ** p Minna en eða jafnt og 0,01; **** p Minna en eða jafnt og 0,0001.

HSD olli marktækri minnkun á fjölbreytileika baktería (mynd 1B, allir alfa fjölbreytileikavísitölur) sem og marktækri örverubreytingu í samsetningu CLM (Mynd 1C, PERMANOVA p=0.001, PERMDISP p=0 .1, CLM Ctrl á móti CLM HSD). Aftur á móti einkenndist örvera í þörmum villtra músa af meiri fjölbreytni eftir HSD (Mynd 1B, Observed & Chao1 indexs), ólíkt CLM, og þær einkenndust einnig af minna áberandi breytinga á örverusamsetningu við HSD samanborið við CLM (Mynd 1C, PERMANOVA p=0.001, PERMDISP p=0.5, wildling Ctrl vs. wildling HSD).

3.2. Örverusamsetning í þörmum villtra músa er ónæmari fyrir HSD en CLM

Mismunur á samsetningu baktería á milli villtra dýra og CLM var frekar flokkunarfræðilega einkenndur. Á fylkisstigi voru algengustu plönturnar miðað við hlutfallslegan fjölda: Firmicutes (CLM: 52 ± 12%, villtur: 32 ± 34%), Bacteroidota (CLM: 24 ± 23%, villtur: 57 ± 19%), Actinobacteriota (CLM: 1{{10}} ± 7%, villtur: 0,7 ± 1,3%) og Verrucomicrobiota (CLM: 24 ± 23%, villtur: 0%/ekki greindur) (Mynd 2). Örverusniðið í þörmum sýndi enn frekar mismunandi magn fyrir allar fylgjur sem greindust í saursýnum milli villtra músa og CLM (Mynd 2). Sérstaklega var marktækt ólíkt milli líkananna tveggja (Mynd 2). Nánar tiltekið, á fjölskyldustigi, kom fram mismunandi framlag í villtum dýrum á móti CLM þarma örveru fyrir flestar bakteríurnar sem áður hafa verið tilkynntar sem HSD næmar [28], þar á meðal Lactobacillaceae, Clostridiaceae, Peptostreptococcaceae og Akkermansiaceae (Mynd 3). Í samræmi við þetta var sambærileg þróun staðfest á ættkvíslastigi á milli villtra og CLM sýna fyrir aðalmeðlimi fyrrnefndra fjölskyldna; Meðal þeirra voru Lactobacillus, Roseburia, Tuzzerella, Faecalibaculum og Akkermansia (myndir S1 og 4). Til að lýsa frekar áhrif HSD á CLM og samsetningar örvera í villtum þörmum, greindum við einnig áhrif fæðuáætlunarinnar á mismunandi flokkunarstigum. Á fylkisstigi einkenndist HSD-meðhöndluð CLM þarmaörvera af verulegri tæmingu á Firmicutes og auðgun Verrucomicrobiota (Mynd 2), en engin af helstu fýlunum var fyrir áhrifum af HSD í villtum dýrasýnum (Mynd 2). Á fjölskyldustigi einkenndist CLM þarmaörvera af verulegri eyðingu á mjólkursýruframleiðandi bakteríum eins og Lactobacillaceae, sem og SCFA-framleiðendum eins og Peptostreptococcaceae og Clostridiaceae (Mynd 3). Að auki sáum við aukningu á Akkermansiaceae, Sutterellaceae, Defluvitaleaceae og Eggerthellaceae í HSD-fóðruðu CLM (Mynd 3). Aftur á móti hafði HSD áhrif á mismunandi bakteríufjölskyldur í örveru í þörmum villtra dýra, þar á meðal hinar tvær mjög algengu Muribaculaceae og Prevotellaceae, sem báðar jukust við HSD (Mynd 3). Bakteríumótun sem mest stuðlaði að HSD-áhrifum í CLM innihélt aukningu á ættkvíslunum Akkermansia, Parasutterella og Enterorhabdus, auk fækkunar á Lactobacillus, Roseburia, Tuzzerella, (Eubacterium) oxidoreducens hópnum, Muribaculum og Anaerovorax (Mynd 4). Fyrir utan Roseburia var engin af fyrrnefndum ættkvíslum fyrir áhrifum af HSD í örverum í villtum þörmum, en ættkvíslin Anaerovorax sýndi andstæða tilhneigingu frá CLM (Mynd 4).

Mynd 2. HSD-áhrif á bakteríur úr þörmum örveru af CLM (n=10/hópur) og villtum músum (n=11 fyrir villta Ctrl og n=12 fyrir villta HSD). Heildarsamsetning með tilliti til hlutfallslegrar fylgsni er sýnd með súluriti fyrir hvern einstakling (efst) og boxplotti fyrir tiltekna fylgju (neðst); tölfræðilegur samanburður var gerður á milli hópa með Wilcoxon-prófi. * p Minna en eða jafnt og 0.05; ** p Minna en eða jafnt og {{10}}.01; *** p Minna en eða jafnt og 0,001; **** p Minna en eða jafnt og 0,0001.

Mynd 3. Áhrif neyslu matar með mikið salt á bakteríufjölskyldur CLM (n=10/hópur) og villta músa (n=11 fyrir villta Ctrl og n=12 fyrir villta HSD). Heildarsamsetning á fjölskyldustigi er táknuð með súluriti fyrir hvern einstakling (að ofan) og boxplotti fyrir sérstakar fjölskyldur (neðst); tölfræðilegur samanburður var gerður á milli hópa með Wilcoxon-prófi. * p Minna en eða jafnt og 0.05; ** p Minna en eða jafnt og {{10}}.01; *** p Minna en eða jafnt og 0,001; **** p Minna en eða jafnt og 0,0001.

Mynd 4. Breytingar á bakteríuættkvíslum í CLM (n=10/hóp) og villtum músum (n=11 fyrir villta Ctrl og n=12 fyrir villta HSD). Heildarhlutfallslegt gnægðarframlag á ættkvíslastigi er teiknað upp sem hringlaga súlureit fyrir hvern einstakling (að ofan) og kassarit fyrir sérstakar ættkvíslir (neðst); tölfræðilegur samanburður var gerður á milli hópa með Wilcoxon-prófi. * p Minna en eða jafnt og 0.05; ** p Minna en eða jafnt og 0.01; *** p Minna en eða jafnt og 0,001; **** p Minna en eða jafnt og 0,0001.

3.3. HSD hefur áhrif á sjálfvirka örveruvirkni í CLM en ekki í villtum músum

PICRUST 2 úttak greindi ekki neinn marktækan mun á virkni örverusamfélags villtra HSD á móti ómeðhöndluðum villtum músum fyrir bæði KEGG Orthology og MetaCyc ferilskýringar, með þeirri einu undantekningu sem HSD framkallaði aukna virkni á recG geni fyrir ATP-háða helicase frá KEGG Orthology (Mynd 5A). HSD áhrif á CLM einkenndust af marktækri minnkun á forspáraðgerðum fyrir KEGG Orthology, þar á meðal genið spp (súkrósa-6-fosfatasa) og pfkA (fosfófrúktókínasa 1), sem báðir taka þátt í sterkju- og súkrósaefnaskiptum, sem er í samræmi við með fyrri niðurstöðum [28] (Mynd 5A). Að auki einkenndist örvera í þörmum CLM-fóðraðs með HSD af minni forspárvirkni gena sem taka þátt í himnuflutningi (feoB fyrir járnflutning, AB 2P AB 2 permeasaprótein, AB 2A AB 2 ATP bindandi prótein), glútamínlífmyndun (glnA) , LacI fjölskyldu umritunarstjórnandi (lacI, galR) og transketólasi (tktA, tktB) (Mynd 5A). Fyrir MetaCyc ferla auðgaði HSD marktækt CLM þörmum örveru fyrir forspáraðgerðir í tengslum við nítratminnkun (denitrification ferli), niðurbrot galaktósa (D-galaktarat niðurbrot, ofur ferill niðurbrots D-glúkarats og D-galaktarats), niðurbrots fenýlprópanóats, fitu. sýrubjörgun, súkkínat niðurbrot í bútansýru og niðurbrot amínósýru (arómatískt amín niðurbrot, L-leucín niðurbrot) (Mynd 5B). Ennfremur, í samræmi við fyrri niðurstöður [28], missti HSD þarmaörvera í CLM forspáraðgerðir fyrir nýmyndun ammínósýru (ofurferill L-alanínlífmyndunar, L-lýsínlífmyndunar), blandaðri sýrugerjun, með viðbótar nýlegri merkingu glatað eins og N- asetýlglúkósamín/N-asetýl-mannósamín/N-asetýlneuramínat niðurbrot og niðurbrot deoxýríbónúkleósíða (pýrimídín og púrín niðurbrot, inósín5fosfat lífmyndun III) (Mynd 5B).

Mynd 5. Frh.

Mynd 5. Áhrif HSD á forspármyndandi frumkvæðisvirkni í þörmum í CLM (n=10/hóp) og villta (n=11 fyrir villta Ctrl og n=12 fyrir villta HSD) örveru í þörmum. PICRUST2 framleiðsla teiknuð sem fleygbogamynd fyrir KEGG Orthology skýringu (A) og MetaCyc ferla (B) gefið upp sem log2 meðaltal hlutfalls af forspáraðgerðum á milli HSD vs Ctrl sýna. Allur tölfræðilegur samanburður var gerður á milli Ctrl vs. HSD hópa með Wilcoxon-prófi.

4. Umræður

Vitað er að flóknar og fjölbreyttar örverur í þörmum í villtum þörmum eru þolnari fyrir ákveðnum sjúkdómslíkönum [51] og mataræði, svo sem neyslu mikillar fitu [54,55]. Engin fyrri rannsókn hefur hins vegar metið áhrif mikillar natríumneyslu á örveru í þörmum úr villtum músum. Hér könnuðum við í fyrsta skipti hvernig HSD hefur áhrif á örveru í þörmum villtra í samanburði við CLM. Athyglisvert er að niðurstöður okkar sýndu fram á að samanborið við CLM er villta örveran ónæmari fyrir HSD truflunum bæði á samsetningu og forspárvirkum virkni. Það er vel staðfest að mikil saltneysla gæti aukið hættuna á ýmsum sjúkdómum, svo sem hjarta- og æðasjúkdómum eða sjálfsofnæmissjúkdómum, með því að breyta samsetningu örveru í þörmum og ónæmisjafnvægi [25,29,31,34,63-65]. Í samræmi við fyrri skýrslur einkenndust HSD-framkallaðar breytingar á örveru í þörmum í CLM af verulegum breytingum á fjölbreytileika örvera, samsetningu og forspáraðgerðum [28]. Heilsueflandi bakteríum eins og Peptostreptococcaceae fjölskyldunni og ættkvíslunum Lactobacillus, Roseburia og Tuzzerella fækkaði hvað varðar hlutfallslegt magn í CLM, en Akkermansia jókst marktækt í HSDfed hópum. Við fundum einnig hærri hlutfallslega gnægð HSD í Defluvitaleaceae, Enterorhabdus og Parasutterella. Athyglisvert er að ættkvíslin Parasutterella er kjarnaþáttur í örveru í þörmum bæði CLM og manna, þar sem hún hegðar sér sem asaccharolytic og framleiðandi súksínats [66]. Vitað er að bæði Enterorhabdus úr Eggerthellaceae fjölskyldunni og Parasutterella úr Sutterellaceae fjölskyldunni eru auðguð hjá sjúklingum með IBD [67,68], sem gefur enn frekar til kynna hvernig HSD getur haft áhrif á þróun sjúkdóms. Hins vegar, athyglisvert, sýndu villtar mýs ekki svipaða einingu af HSD-völdum örverubreytingum, eins og CLM. Þrátt fyrir þetta jókst fjölbreytileiki villtra dýra verulega á HSD fyrir OTUs og Chao1 mæligildi, og aðeins fáir flokkar tóku þátt í HSD truflun á villtum þörmum örveru, þar á meðal aukning á Anaerovorax, ásamt lækkun á Erysipelatoclostridium, Roseburia og Lachnospiraceae UCG-004 ættkvísl. Roseburia var eina bakteríumerkið sem almennt var deilt á milli HSD hópa samanborið við samsvarandi samanburðarhópa, þrátt fyrir að HSD-fóðruð CLM einkennist enn af meiri gnægð þessarar bakteríu samanborið við HSD-fóðraðar villtar mýs. Athygli vekur að bútýratframleiðandi bakteríur eins og Roseburia reyndust hafa minni hlutfallslega gnægð hjá sjúklingum með sáraristilbólgu [69] og þessi lækkun var einnig í tengslum við IBD erfðafræðilega áhættu manna [70]. Þetta er í samræmi við fyrri niðurstöður, þar sem breytingar á bakteríuættkvíslum eins og Roseburia eða Lactobacillus reyndust tengjast hættu á háþrýstingi, hugsanlega ýtt undir vestrænt mataræði [71]. Samsetning baktería í þörmum tengist einnig hreyfanleika og lífeðlisfræði þarma [72].

cistanche ávinningur fyrir karla styrkir ónæmiskerfið

Ættkvíslin Anaerovorax hefur áður sést í músum með óeðlilega þarmalífeðlisfræði og skerta hreyfigetu [73]; Hins vegar getur auðgun Anaerovorax í HSD fyrir villta mús leitt til annars hlutverks þessa flokkunar í samhengi við jafnvægi í þörmum og réttri virkni. Í samræmi við fyrri niðurstöður sáum við aukningu á ættkvíslinni Akkermansia í HSD hópnum CLM [28], á meðan örvera í þörmum villtra músa var tæmd af þessari ættkvísl, sem er einnig í samræmi við fyrri rannsóknir á þessu líkani [51, 53–55]. Þrátt fyrir að ættkvíslin Akkermansia sé hugsanlegt probiotic vegna jákvæðra áhrifa hennar á að bæta ónæmis- og efnaskiptasnið hýsilsins (td við offitu og sykursýki af tegund 2) [42,74–77], er hlutverk þessarar ættkvíslar enn óljóst vegna neikvæðrar hennar. fylgni við klínískar niðurstöður í ristilkrabbameini [78], Parkinsonsveiki [79,80] og MS-sjúklingum [81]. Í samræmi við fyrri niðurstöður okkar sem fengust með MetaCyc brautum [28], sýndi CLM við HSD minnkaða forspárvirka örveruvirkni sem tengist sterkju og súkrósa umbrotum fyrir KEGG orthology. Hins vegar, minniháttar breytingar á samsetningu baktería í þörmum í villtum músum sem fengu HSD ekki að valda neinum marktækum breytingum í forspárgerlavirkni, sem bendir til þess að örvera í þörmum og efnaskipta/vistfræðileg net eru mun stöðugri og gætu aðlagast mun auðveldara að Fæðuafbrigði af völdum HSD samanborið við CLM þarmavistkerfi, sem gefur tilefni til frekari rannsókna. Einnig er vert að minnast á hugsanleg áhrif sveppasamfélagsins í þörmum á bakteríanetið í þörmum á mismunandi mataræði. Fyrri rannsóknir hafa þegar gefið til kynna hvernig hugsanlegar milliverkanir milli baktería og sveppa eru fólgnar í ónæmiskerfi hýsils og þróun sjúkdóma [82-85]. Í þessu samhengi er CLM enn frekar takmarkað af lægri bakteríuflækjustigi þeirra samanborið við villtar mýs, sem getur hindrað stofnun fjölbreyttrar þörmumsveppa [54]. Framtíðarrannsóknir munu geta ákvarðað framlag sveppasamfélaga í þörmum í umhverfi þarma örveru og ónæmis hýsils með því að nota villta líkanið. Í stuttu máli gefur rannsókn okkar gögn um hvernig mikil natríuminntaka hefur áhrif á náttúrulegt, villt afleitt örveruvistkerfi í þörmum í samanburði við tamað þarmabakteríasamfélag CLM. Rannsókn okkar sýndi fram á að HSD hefur ekki áhrif á bakteríur og örverur í þörmum í villtum músum á sama hátt og fyrir tamda þarma örveru frá CLM. Þessi mismunur, eins og áður hefur komið fram fyrir önnur mataræði eða aðstæður eins og fituríkt mataræði [54,55], bendir til þess að framtíðarrannsókna sé þörf á náttúrulegum músamódelkerfum til að rifja upp og meta áhrif inngripa í mataræði á flóknari vistkerfi þarma, eins og hjá mönnum.

cistanche tubulosa-bæta ónæmiskerfið