Un modello di coltura batch in vitro per stimare gli effetti dei regimi interventistici sul microbiota fecale umano

Shokouh Ahmadi; Shaohua Wang; Ravinder Nagpal; Rabina Mainali; Sabihe Soleimanian-Zad; Dalane Kitzman; Hariom Yadav

doi:10.3791/59524

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Articolo metodologico

Un modello di coltura batch in vitro per stimare gli effetti dei regimi interventistici sul microbiota fecale umano

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DOI:

10.3791/59524

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31 luglio 2019

Shokouh Ahmadi^*¹^,²^,³ , Shaohua Wang^*¹^,² , Ravinder Nagpal^*¹^,² , Rabina Mainali¹^,² , Sabihe Soleimanian-Zad³^,⁴ , Dalane Kitzman⁵ , Hariom Yadav¹^,²

¹Department of Internal Medicine- Molecular Medicine, Wake Forest School of Medicine, ²Department of Microbiology and Immunology, Wake Forest School of Medicine, ³Department of Food Science and Technology, Isfahan University of Technology, ⁴Research Institute for Biotechnology and Bioengineering, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, ⁵Department of Geriatrics and Gerontology, Wake Forest School of Medicine

^* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Questo protocollo descrive un sistema di fermentazione in vitro a coltura batch del microbiota fecale umano, utilizzando l'inulina (un prebiotico ben noto e uno dei modulatori microbiota più studiati) per dimostrare l'uso di questo sistema nella stima degli effetti di interventi sulla composizione del microbiota fecale e sulle attività metaboliche.

Abstract

Il ruolo emergente del microbioma intestinale in diverse malattie umane richiede una svolta di nuovi strumenti, tecniche e tecnologie. Tali miglioramenti sono necessari per decifrare l'utilizzo dei modulatori del microbioma per i benefici per la salute umana. Tuttavia, lo screening su larga scala e l'ottimizzazione dei modulatori per convalidare la modulazione del microbioma e prevedere i benefici relativi alla salute può essere praticamente difficile a causa della necessità di un gran numero di animali e/o soggetti umani. A tal fine, i modelli in vitro o ex vivo possono facilitare lo screening preliminare dei modulatori del microbioma. Qui, è ottimizzato e dimostrato un sistema di coltura microbiota fecale ex vivo che può essere utilizzato per esaminare gli effetti di vari interventi di modulatori di microbioma intestinale tra cui probiotici, prebiotici e altri ingredienti alimentari, oltre a nutraceutici e droghe, sulla diversità e la composizione del microbiota intestinale umano. L'inulina, uno dei composti prebiotici e modulatori del microbioma più studiati, viene utilizzato come esempio qui per esaminarne l'effetto sulla composizione sana del microbiota fecale e sulle sue attività metaboliche, come il pH fecale e i livelli fecali di acidi organici compresi gli acidi grassi lattati e a catena corta (SCFA). Il protocollo può essere utile per studi volti a stimare gli effetti di diversi interventi di modulatori sui profili microbiota fecale e a prevedere il loro impatto sulla salute.

Introduzione

Il microbiota umano è una comunità complessa composta da batteri, archei, virus e microbi eucarioti¹, che abitano il corpo umano internamente ed esternamente. Prove recenti hanno stabilito il ruolo fondamentale del microbiota intestinale e del microbioma intestinale (l'intera raccolta di microbi e dei loro geni presenti nel tratto gastrointestinale umano) in varie malattie umane, tra cui l'obesità, il diabete, malattie cardiovascolari e il cancro¹^,²^,³. Inoltre, i microrganismi che vivono nel nostro intestino producono un ampio spettro di metaboliti che....