Описано здесь протокол для изучения взаимодействия между эндобиотики и кишечника человека микробиоты с использованием in vitro пакетных систем брожения.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Описано здесь протокол для изучения взаимодействия между эндобиотики и кишечника человека микробиоты с использованием in vitro пакетных систем брожения.
Микроорганизмы кишечника человека в последнее время стали важной целью исследований в области укрепления здоровья человека и профилактики заболеваний. Следовательно, исследования взаимодействия между эндобиотиками (например, препаратами и пребиотиками) и микрофлорой кишечника стали важной темой исследования. Тем не менее, эксперименты in vivo с человеческими добровольцами не являются идеальными для таких исследований из-за биоэтики и экономических ограничений. В результате, животные модели были использованы для оценки этих взаимодействий in vivo. Тем не менее, исследования моделей на животных по-прежнему ограничены соображениями биоэтики, в дополнение к различным композициям и разнообразию микробиоты у животных по сравнению с людьми. Альтернативной стратегией исследования является использование пакетных экспериментов брожения, которые позволяют оценить взаимодействия между эндобиотиками и кишечной микробиотой in vitro. Для оценки этой стратегии, бифидобактерии (Bif) экзополисахариды (EPS) были использованы в качестве представителя ксенобиотик. Затем взаимодействия между Bif EPS и микрофлорой кишечника человека были исследованы с помощью нескольких методов, таких как тонкослойная хроматография (TLC), бактериальный композиционный анализ сообщества с 16S rRNA гена высокой пропускной способности секвенирования, и газовой хроматографии короткоцепочечных жирных кислот (СКФО). Представлен протокол для изучения взаимодействия между эндобиотики и кишечной микрофлоры кишечника человека с использованием in vitro пакетных ферментации систем. Важно отметить, что этот протокол также может быть изменен для изучения общих взаимодействий между другими эндобиотиками и кишечной микробиотой.
Микробиота кишки играет важную роль в функционировании кишечника человека и в здоровье хозяина. Следовательно, кишечная микробиота в последнее время стали важной мишенью для профилактики заболеваний и терапии1. Кроме того, кишечные бактерии взаимодействуют с клетками кишечника и регулируют фундаментальные процессы пребывания, включая метаболическую деятельность, наличие питательных веществ, модуляцию иммунной системы и даже функцию мозга и принятие решений2,3 . Эндобиотики обладают значительным потенциалом для влияния на бактериальный состав и разнообразие кишечной микробиоты. Таким образом, взаимодействие между эндобиотиками и микрофлорой кишечника человека привлекло все большее внимание к исследованиям4,5,6,7,8,9.
Трудно оценить взаимодействие между эндобиотиками и микрофлорой кишечника человека in vivo из-за биоэтики и экономических ограничений. Например, эксперименты, исследующие взаимодействие между эндобиотиками и микрофлорой кишечника человека, не могут быть проведены без разрешения Управления по контролю за продуктами и лекарствами, а набор добровольцев обходится дорого. Следовательно, животные модели часто используются для таких исследований. Тем не менее, использование моделей животных ограничено из-за различных композиций микробиоты и разнообразия в животных против человека связанных общин. Альтернативный метод in vitro для изучения взаимодействий между эндобиотиками и микрофлорой кишечника человека — это использование экспериментов по пакетной культуре.
Экзополисахариды (EPS) являются пребиотиками, которые вносят значительный вклад в поддержание здоровья человека10. Различные EPS, которые состоят из различных моносахаридных композиций и структур могут проявлять различные функции. Предыдущие анализы определили состав Bif EPSs, которые являются репрезентативными ксенобиотами, предназначенными в текущем исследовании11. Однако связанные с хост метаболическими эффектами не были учтены в отношении состава и разнообразия EPS.
В описанном здесь протоколе используется фекальная микробиота от 12 добровольцев для брожения Bif EPS. Тонкослойная хроматография (TLC), ген 16S rRNA высокой пропускной способности секвенирования, и газовая хроматография (ГК) затем используются в комбинации для исследования взаимодействий между ЭПС и микрофлоры кишечника человека. Отличительными преимуществами этого протокола по сравнению с экспериментами in vivo являются его низкая стоимость и избегание вмешательства в обмен веществ хозяина. Кроме того, описанный протокол может быть использован в других исследованиях, которые исследуют взаимодействия между эндобиотиками и микрофлорой кишечника человека.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Этот протокол следует руководящим принципам комитета по этике Хунаньского университета науки и инженерии (Хунань, Китай) и Университета Чжэцзян Гуншань (Чжэцзян, Китай).
1. Подготовка бактерий
2. Подготовка бифидобактериальных EPS
3. Подготовка ферментации среды
4. Подготовка образца фекального образца человека
5. Брожение партии in vitro
6. Деградация EPS человеческой фекальной микробиотой
7. Влияние EPS на кишечную микробиоту кишечника человека
8. Влияние EPS на производство SCFA кишечной микробиотой человека
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Производство слизистой ОБОЛОЧКи может наблюдаться в B. longum культур на PYG пластин после анаэробной инкубации для 72 ч (рисунок1A). Центрифугация культуры царапин, а затем этанола осадков и высыхания, привело к сбору целлюлозы, как EPS (Рисунок 1B). Сушеные EPS и растворимый крахмал затем использовались в качестве источников углерода для культур брожения. TLC был использован для олигосахарида разделения и анализа чистоты из-за его низкой стоимости и б...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
За последнее десятилетие был достигнут значительный прогресс в понимании состава и деятельности микрофлоры кишечника человека. Как следствие этих исследований, концепция голобиона возникла, которая представляет собой взаимодействие между хостом и связанных с ними микробных сообществ, таких как между людьми и их кишечной микробиоты19,20. Кроме того, люди даже в настоящее время рассматривается как суперорганизмы21, в котором кишечная микроби...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов. Цифры были приведены в Инь и др. 11.
Это исследование было профинансировано Национальным фондом естественных наук Китая (No 31741109), Фондом естественных наук Хунаня (No 2018JJ3200), а также программой строительства прикладной характерной дисциплины в Хунаньском университете науки и техники. Мы благодарим LetPub (www.letpub.com) за лингвистическую помощь в подготовке этой рукописи.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 0,22 & микро; m мембранные фильтры | Millipore | SLGP033RB | Использовать для фильтрации образцов |
| 0,4 мм Сито | Thermo Fischer | 308080-99-1 | Использовать для подготовки образцов фекалий человека |
| 5-бром-4-хлор-3-индолил&бета;-D-галактопиранозид (X-Gal) | Solarbio | X1010 | Использовать для подготовки цветной пластины |
| Уксусная | Sigma-Aldrich | 71251 | Стандартный образец для КЦЖК |
| Агар | Solarbio | YZ-1012214 | Компонент средней |
| анаэробной камеры | Electrotek | AW 400SG | Автоклав для культивирования и ферментации бактерий |
| SANYO | MLS-3750 | Использование для автоклавирования | |
| Bacto soytone | Sigma-Aldrich | 70178 | Компонент среды |
| Печь для выпечки | Shanghai Yiheng Scientific Instruments Co., Ltd | DHG-9240A | Использование для нагрева и запекания |
| Экстракт говядины | Solarbio | G8270 | Компонент среды |
| Bifidobacterium longum Reuter | ATCC | ATCC® 51870™ | бактерии |
| Желчные соли | Solarbio | YZ-1071304 | Компонент масляной |
| Sigma-Aldrich | 19215 | Стандартный образец для SCFA | |
| CaCl2 | Solarbio | C7250 | Раствор соли среднего |
| капиллярного столбика | SHIMADZU-GL | InertCap FFAP (0,25 мм × 30 м × 0,25; m) | Используется для обнаружения SCFA |
| казеина Пептон | Sigma-Aldrich | 39396 | Компонент средней |
| центрифуги | Thermo Scientific | Sorvall ST 8 | Используется для центрифугирования |
| CoSO4.7H2O | Solarbio | C7490 | Компонент среды |
| CuSO4.5H2O | Solarbio | 203165 | Компонент среды |
| Цистеин-HCl | Solarbio | L1550 | Компонент среды |
| этанола | Sigma-Aldrich | E7023 | Использовать для приготовления витамина K1 |
| FeSO4.7H2O | Solarbio | YZ-111614 | Компонент среды |
| Муравьиная кислота | Sigma-Aldrich | 399388 | Используется для TLC |
| Газовая хроматография | Shimadzu Corporation | GC-2010 Plus | Используется для обнаружения SCFA |
| Стеклянный стакан | Fisher Scientific | FB10050 | Используется для приготовления суспензии |
| Глюкоза | Solarbio | G8760 | Компонент среды |
| Haemin | Solarbio | H8130 | Компонент среды |
| HCl | Sigma-Aldrich | 30721 | Основной раствор, используемый для регулировки pH буферов |
| Изомасляный | Sigma-Aldrich | 46935-U | Стандартный образец для SCFA |
| Изовалериановые кислоты | Sigma-Aldrich | 129542 | Стандартный образец для SCFA |
| K2HPO4 | Solarbio | D9880 | Раствор соли среды |
| KCl | Solarbio | P9921 | Компонент среды |
| KH2PO4 | Solarbio | P7392 | Раствор соли среды |
| LiCl.3H2O | Solarbio | C8380 | Использовать для приготовления цветной тарелки |
| Мясной экстракт | Sigma-Aldrich-Aldrich | 70164 | Компонент среды |
| Метафосфорная кислота | Sigma-Aldrich | B7350 | Стандартный образец для SCFA |
| MgCl2.6H2O | Solarbio | M8160 | Компонент среды |
| MgSO4.7H2O | Solarbio | M8300 | Раствор соли среды |
| MISEQ | MiSeq 300PE система | секвенирования ДНК | |
| MnSO4. H20 | Sigma-Aldrich | M8179 | Раствор соли среды |
| Mupirocin | Solarbio | YZ-1448901 | Антибиотик |
| NaCl | Solarbio | YZ-100376 | Раствор соли среды |
| NaHCO3 | Sigma-Aldrich | 792519 | Раствор соли среды |
| NanoDrop ND-2000 | NanoDrop Technologies | ND-2000 | Определение концентраций в ДНК |
| NaOH | Sigma-Aldrich | 30620 | Основной раствор, используемый для регулировки pH буферов |
| n-бутанол | ChemSpider | 71-36-3 | Используемый для ТС |
| NiCl2 | Solarbio | 746460 | Компонент среды |
| орцинола | Sigma-Aldrich | 447420 | Используется для приготовления орциновых реактивов |
| Пропионовый | Sigma-Aldrich | 94425 | Стандартный образец для SCFA |
| QIAamp DNA Stool Mini Kit | QIAGEN | 51504 | Экстракт бактериальной геномной ДНК |
| Готовый к использованию порошок PBS | Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. | A610100-0001 | Используется для приготовления липидной суспензии |
| Resazurin | Solarbio | R8150 | Анаэробное оборудование |
| Скоростной вакуумный концентратор | LABCONCO | CentriVap | Используется для приготовления EPS |
| крахмала | Solarbio | YZ-140602 | Используется в качестве источника углерода |
| Серная кислота | Sigma-Aldrich | 150692 | Используется для приготовления орциновых реагентов |
| T100 PCR | BIO-RAD | ПЦР амплификация | |
| TLC алюминиевые листы | MerckMillipore | 116835 | используется для TLC |
| Триптиказ пептон | Sigma-Aldrich | Z699209 | Компонент среды |
| Триптон | Sigma-Aldrich | T7293 | Компонент среды |
| Tween 80 | Solarbio | T8360 | Раствор соли среды |
| Valeric | Sigma-Aldrich | 75054 | Стандартный образец для SCFA |
| Витамин K1 | Sigma-Aldrich | V3501 | Компонент среднего |
| вихревого осциллятора | Scientific Industries | Vortex.Genie2 | Использование для вихревого |
| дрожжевого экстракта | Sigma-Aldrich | Y1625 | Компонент среды |
| ZnSO4.7H2O | Sigma-Aldrich | Z0251 | Компонент среды |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.