Хранителна микробиология

Тази статия е част от изследователската тема

Човешки микробиом и персонализирано хранене Вижте всички 17 статии

Редактиран от
Надия В. Бойко

Ужгородски национален университет, Украйна

Прегледан от
Бранд Д. Пенс

Университет в Мемфис, САЩ

Джузепе Чибели

Университет в Фоджа, Италия

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

гранични

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Оригинални изследвания СТАТИЯ

  • Институт по агрохимия и хранителни технологии, Испански национален изследователски съвет, Валенсия, Испания

ДНК екстракция

Общата ДНК беше извлечена от фекалния материал (приблизително 100–200 mg) с помощта на комплекта за екстракция на Master-Pure DNA (Epicenter, Madison, WI, САЩ), следвайки инструкциите на производителя със следните модификации: пробите бяха третирани с лизозим (20 mg/mL) и мутанолизин (5 U/mL) в продължение на 60 минути при 37 ° C и предварителен етап на разрушаване на клетките със стъклени топчета с диаметър 3 μm, последвани от 1 минута при 2000 трептения с биене на топчета. Пречистването на ДНК се извършва с помощта на комплект за пречистване на ДНК (Macherey-Nagel, Duren, Германия) съгласно инструкциите на производителя. Концентрацията на ДНК беше измерена с помощта на флуорометър Qubit ® 2.0 (Life Technology, Карлсбад, Калифорния, САЩ) за допълнителен анализ.

Количествено определяне на бактериалния профил чрез количествен PCR анализ (qPCR)

Количествената полимеразна верижна реакция е насочена към количествено определяне на общите бактерии, семейство Enterobacteriaceae, Bifidobacterium група, Bacteroides-Prevotella-Porphyromonas група, Bacteroides fragilis група, Blautia coccoides група, Methanobrevibacter smithii, Faecalibacterium prausnitzii както е описано по-рано (Collado et al., 2008; Mira-Pascual et al., 2015). Усилването и откриването на qPCR бяха извършени чрез дубликат на PCR система в реално време LightCycler 480 (Roche Technologies). Всяка реакционна смес от 10 ml се състои от SYBR Green PCR Master Mix (Roche), 0,5 ml от всеки праймер (концентрация 10 mmol/L) и 1 ml ДНК матрица. Концентрацията на бактериите във всяка проба се изчислява чрез сравнение със стойностите на Ct, получени от стандартни криви, получени чрез серийно десетократно разреждане на специфични ДНК фрагменти.

Анализи на профилиране на микробиота и биоинформатика

Анализ на органични мастни киселини с къса верига (SCFA)

Не са установени значителни разлики според ИТМ. Участниците, които са показали по-добро придържане към MD, са свързани с по-висока обща концентрация на ацетат, пропионат и бутират във фекални проби (P = 0,023; R = 0,452). По-високи концентрации на ацетат (P = 0,006; P = 0,001), пропионат (P = 0,016; P = 0,004) и общ SCFA (P = 0,020; P = 0,003; Фигура 1А) са открити при участници, чиято диета е била по-висока при растителни протеини и полизахариди, съответно. Освен това е установена положителна връзка за ацетат и диетични фибри (P = 0,028; Фигура 1А).

ФИГУРА 1. Състав на микробиотата и профил на SCFA според специфичния прием на хранителни вещества. (А) Общи нива на SCFA, измерени чрез HPLC според специфичния прием на хранителни вещества като растителен протеин, полизахариди и диетични фибри; (Б) Специфични микробни нива, измерени с qPCR, в зависимост от специфичния прием на хранителни вещества като растителен протеин, полизахариди и диетични фибри.

Количествено определяне на бактериалния профил чрез qPCR анализ

Профил на бактериите според ИТМ и стратификация на средиземноморската диета (MD)

Не са открити значими връзки между ИТМ или МД стратификация и бактериални групи.

Профил на бактериите според приема на хранителни хранителни вещества

Значително по-високи нива на Bifidobacterium spp. (Фигура 1Б) са открити при индивиди, които консумират повече растителни протеини (P = 0,008), въглехидрати (P = 0,003) и полизахариди (P = 0,009) в сравнение с тези с по-нисък прием. Положителни тенденции между приема на диетични фибри и специфичните нива на Bifidobacterium род (P = 0,081) и F. prausnitzii (P = 0,084) бяха намерени. Същата тенденция се наблюдава и при полизахаридите и нивата на F. prausnitzii (P = 0,061).

Състав на микробиотата чрез секвениране на 16S рДНК

Най-преобладаващата група на ниво филум (Фигура 2А) е Firmicutes (77,31% ± 2,88), последвана от Bacteroidetes (15,86% ± 0,28), Actinobacteria (3,13% ± 0,65) и Verrucomicrobia (1,78% ± 1,22) и Proteobacteria е почти 1% . На семейно ниво (Фигура 2D), най-преобладаващата бактериална популация принадлежи на Ruminococcaceae (37,97% ± 1,06), Lachnospiraceae (21,78% ± 0,71), Bacteroidaceae (13,05% ± 3,54), последвани от други Clostridiales (8,09% ± 2,55), Veillonellaceae (2,67% ± 0,50) и Verrucomicrobiaceae (1,82% ± 0,63).

ФИГУРА 2. Състав на микробиота чрез секвениране на 16S рДНК. Относителни количества на микробни вещества (%) във филума (A: Общ профил, Б.: според BMI, и ° С: според спазването на MD) и семейно ниво (д: Общ профил, Е.: според BMI, и F: според придържането към MD), открит в чревния микробиом на доброволци.

Състав на микробиотата според BMI Stratification

Най-преобладаващите групи на ниво тип и семейство според стратификацията на ИТМ са показани съответно на Фигура 2Б и Фигура 2Е. Установени са значително по-високи нива между участниците с нормално тегло за Verrucomicrobia тип в сравнение с тези с наднормено тегло. Според анализа на Lefse Christensenellaceae е значително обогатен в групата с нормално тегло и Streptococcaceae е свързан с тези индивиди, които имат по-висок ИТМ (Фигура 3А). Освен това, на ниво род, Десулфовибрио, Бутирисимонас и Осцилоспира е свързано с групата с нормално тегло (Фигура 3В). Алфа разнообразието (индекс на Шанън) не показва значителни разлики в микробното разнообразие според ИТМ (P = 0,105). Извършен е анализ на съкращението (RDA) на ниво OTU и не са открити значителни разлики в микробните популации според BMI, може да се наблюдава само отрицателна тенденция (P = 0,076).

ФИГУРА 3. Линеен дискриминативен анализ (LDA) Effect Size (LEfSe) графика на таксономични биомаркери, идентифицирани в чревния микробиом на доброволци. Специфични бактериални признаци, открити на семейни и родови нива според ИТМ (А, Б, съответно) и свързано със спазването на средиземноморската диета (C, D, съответно). Алгоритъмът LEfSe, подчертаващ както статистическа, така и биологична значимост, беше използван за откриване на биомаркер. Прагът за оценката на логаритмичния дискриминант (LDA) беше 3.

Състав на микробиотата според стратификацията на MD-Score

Най-преобладаващите групи на ниво тип и семейство според стратификацията на MD-бала са показани съответно на Фигура 2C и Фигура 2F. По-високият резултат за MD е свързан с по-ниското съотношение Firmicutes/Bacteroidetes (R = -0,369; P = 0,057). Lefse анализът показва по-висока връзка на Christensenellaceae с индивиди с по-висок резултат от MD и на Streptococcaceae с тези индивиди, които са показали по-ниско придържане към MD (Фигура 3C). На ниво род също открихме значителни разлики. Catenibacterium е свързано с MD групата (Фигура 3D). Тестът ANOVA показа по-ниско относително изобилие от Клостридий род за групата MD и на видово ниво, открихме по-високи нива на Bacteroides uniformis и B. ovatus за участниците, които не са следвали MD. Алфа разнообразието (индекс на Шанън) не показва значителни разлики според оценката на MD. Въпреки това, според индекса Chao, богатството на чревните микроби има тенденция да бъде по-високо при лица, които имат по-добро придържане към MD (P = 0,061). RDA на ниво OTUs не показа значителни разлики според оценката на MD (P = 0,321).

Състав на микробиотата според приема на хранителни хранителни вещества

На ниво филум (Фигура 4А), по-високият прием на животински протеин е свързан със значително по-ниско присъствие на Bacteroidetes (P = 0,029) и по-високо съотношение Firmicutes/Bacteroidetes (P = 0,038). По-ниският прием на полизахариди е свързан с по-голямо относително изобилие от протеобактерии (P = 0,028) като има предвид, че относителните количества на актинобактерии обикновено са по-ниски (P = 0,061). На ниво род, по-ниско относително изобилие от Парабактероиди (P * Представлява значително P Ключови думи: микробиота, изпражнения, средиземноморска диета, хранене, схеми на хранене

Позоваване: Garcia-Mantrana I, Selma-Royo M, Alcantara C и Collado MC (2018) Изменения на чревната микробиота, свързани със спазването на средиземноморската диета и специфични хранителни количества за общото население на възрастни. Отпред. Микробиол. 9: 890. doi: 10.3389/fmicb.2018.00890

Получено: 26 октомври 2017 г .; Приет: 18 април 2018 г .;
Публикувано: 07 май 2018 г.

Надия В. Бойко, Ужгородски национален университет, Украйна

Бранд Д. Пенс, Университетът в Мемфис, САЩ
Джузепе Чибели, Университет в Фоджа, Италия