Писане на роли - оригинален проект

дисбиоза

Принадлежности Universitat Rovira i Virgili, Отдел по биохимия и биотехнологии, Група за изследвания по нутригеномика, Тарагона, Испания, Eurecat, Център Tecnològic de Catalunya, Център за омически науки (COS), Съвместно звено Universitat Rovira i Virgili-EURECAT, Уникални научни и технически инфраструктури (ICTS ), Реус, Испания

Писане на роли - оригинален проект

Присъединяване Eurecat, Център Tecnològic de Catalunya, Център за омически науки (COS), Съвместно звено Universitat Rovira i Virgili-EURECAT, Уникална научна и техническа инфраструктура (ICTS), Реус, Испания

Писане на роли - оригинален проект

Affiliation Universitat Rovira i Virgili, отдел по биохимия и биотехнологии, Изследователска група по нутригеномика, Тарагона, Испания

Писане на роли - оригинален проект

Присъединяване Eurecat, Център Tecnològic de Catalunya, Център за омически науки (COS), Съвместно звено Universitat Rovira i Virgili-EURECAT, Уникална научна и техническа инфраструктура (ICTS), Реус, Испания

Писане на роли - оригинален проект

Присъединяване Eurecat, Център Tecnològic de Catalunya, Център за омически науки (COS), Съвместно звено Universitat Rovira i Virgili-EURECAT, Уникална научна и техническа инфраструктура (ICTS), Реус, Испания

Присъединяване Eurecat, Център Tecnològic de Catalunya, Център за омически науки (COS), Съвместно звено Universitat Rovira i Virgili-EURECAT, Уникална научна и техническа инфраструктура (ICTS), Реус, Испания

Принадлежности Universitat Rovira i Virgili, отдел по биохимия и биотехнологии, Група за изследвания по нутригеномика, Тарагона, Испания, Eurecat, Център Tecnològic de Catalunya, Биотехнологичен район, Реус, Испания

  • Мария Гуиро,
  • Андреа Коста,
  • Андреу Гуал-Грау,
  • Пол Ереро,
  • Хелена Торел,
  • Нурия Канела,
  • Луис Арола

Фигури

Резюме

Цитат: Guirro M, Costa A, Gual-Grau A, Herrero P, Torrell H, Canela N, et al. (2019) Ефектите от индуцирана от диетата чревна микробиота дисбиоза и затлъстяване могат да бъдат подобрени чрез трансплантация на фекална микробиота: Мултиомичен подход. PLoS ONE 14 (9): e0218143. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0218143

Редактор: Pratibha V. Nerurkar, Хавайски университет в Маноа колеж по тропическо земеделие и човешки ресурси, САЩ

Получено: 20 май 2019 г .; Прието: 9 септември 2019 г .; Публикувано: 23 септември 2019 г.

Наличност на данни: Всички съответни данни са в ръкописа.

Финансиране: Авторите не са получили конкретно финансиране за тази работа.

Конкуриращи се интереси: Авторите са декларирали, че не съществуват конкуриращи се интереси.

Въведение

Затлъстяването се определя като неравновесие в енергийния баланс и в момента е глобален здравен проблем в западните общества, където разпространението му се е увеличило значително през последните години. Затлъстяването предизвиква огромен брой съпътстващи заболявания, свързани с хипертония, сърдечно-съдови заболявания и диабет, както и други състояния [1]. Широко известно е, че затлъстяването се влияе от множество фактори, като диета, начин на живот и генетичен произход [2], а наскоро е доказано, че е свързано с чревната микробиота [3], които са замесени в енергийната хомеостаза и метаболитните функции [4]. Освен това същите фактори, които влияят върху затлъстяването, могат да модулират състава на микробиотата на червата и функцията на чревната микробиота ще бъде повлияна от фактори, участващи в равновесието на чревната микробиота-гостоприемник [5].

Няколко животински модели на затлъстяване, предизвикани от диета, могат да бъдат използвани за изследване на механизмите, свързани с затлъстяването. Съществуват различни обезогенни диети, които могат да се използват. Един пример за тези диети е полупречистената диета с високо съдържание на мазнини [6,7]. Тези видове диети се използват по-често в тези модели поради добре дефинирания си хранителен състав [8–10].

Показано е, че промените в състава на чревната микробиота водят до дисбаланс, който води до дисбиоза, което вероятно ще има драматични ефекти върху поддържането на здравето [11]. Трансплантацията на фекална микробиота (FMT) е нова и ясна терапия, която манипулира чревната микробиота чрез прехвърляне на здрава донорна микробиота в съществуваща нарушена микробна екосистема на червата. Тази терапия може да бъде ефективен подход за лечение на затлъстяване [12,13]. Въпреки че FMT има някои ограничения, няколко проучвания са тествали неговата ефективност и са показали подобрение на някои съпътстващи заболявания, свързани не само със затлъстяването [14], но и с други неинфекциозни заболявания [15–18].

Все по-често се използват животински модели, за да се изследва ролята и функцията на чревната микробиота и има няколко проучвания, при които мишките, хранени с диета с високо съдържание на мазнини, показват ясно нарушение в състава им на микробиота [19,20]. Такива промени в микробиотата, дължащи се на диета, могат да модулират важни метаболитни функции, включително съхранение на мазнини [21]. Сред различните налични животински модели мишките, които не съдържат микроби (GF), представляват модела, който се използва най-често за изследване на взаимодействието между гостоприемниците и тяхната микробиота, а също така е и предпочитаният вариант за FMT проучвания. GF мишките обаче имат по-малко телесни мазнини в сравнение с мишки от див тип, дори ако консумират повече храна [22,23] и в резултат на това те не са най-реалистичният модел за изследвания, предизвикани от затлъстяване. Освен това тези животни трябва да се отглеждат в стерилна среда и провеждането на такива видове експерименти изисква квалифициран персонал и специална инфраструктура. По този начин изчерпването на чревната микробиота чрез използване на коктейл с комбинация от широкоспектърни антибиотици [24] е достъпна алтернатива на използването на GF мишки за изследване на ролята на микробиотата в гостоприемника [18].

Независимо от това, ефектът на FMT върху гостоприемниците почти не е проучен поради неговата новост и са необходими специфични инструменти за разбиране на тези ефекти. Напоследък се предлагат мултиомични подходи като най-точните методи за изследване на сложността на чревната микробиота и нейната среда [4,21,25]. Метагеномиката, която осигурява таксономичен профил на биоразнообразието, присъстващо във всяко експериментално състояние, и метапротеомиката, която е фокусирана върху характеризирането на целия протеом, за да разкрие неговата функционалност в гостоприемника [5,26,27], са най-обещаващите стратегии за омика. което може да се използва за разкриване на ролята на чревната микробиота.

Следователно целите на това проучване бяха да се изследва ролята на чревната микробиота с мултиомичен подход, който комбинира метагеномиката и метапротеомиката за определяне на ефектите от диетична интервенция, състояща се от две различни диети (диета с ниско съдържание на мазнини (LFD) и висока -мазнинна диета (HFD)), за оценка на ефектите на антибиотиците върху изчерпването на микробиотата в червата и за потвърждаване на ефективността на FMT при плъхове, хранени с HFD.

Материали и методи

Животни

Четиридесет и осем седмици мъжки плъхове Wistar (Charles River Laboratories, Масачузетс, САЩ) бяха настанени индивидуално при 22 ° C с цикъл светлина/тъмнина от 12 часа и им беше предоставен достъп до храна и вода ad libitum по време на експеримента. След една седмица адаптация животните бяха разделени на пет групи (n = 8). В продължение на 9 седмици две групи са хранени с LFD (10% мазнини, 70% въглехидрати и 20% протеин; D12450K, Research Diets, New Brunswick, USA) или HFD (45% мазнини, 35% въглехидрати и 20% протеин; D12451, Research Diets, Ню Брунсуик, САЩ). Две други групи също са били хранени с LFD или HFD в продължение на 11 седмици и през последните 2 седмици са били лекувани с антибиотици (ABS). Последната група е хранена с HFD в продължение на 14 седмици; на 10 и 11 седмици плъховете получават антибиотично лечение, а през последните три седмици (12-14), те получават FMT от групата на LFD (Фигура 1).