Mevcut protokol, Illumina bazlı 16S rRNA gen dizilimi kullanılarak bağırsak florasını analiz etme yöntemini açıklar ve bitkisel kaynatmaların etkinliğini değerlendirmek için bir çerçeve sağlar.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Mevcut protokol, Illumina bazlı 16S rRNA gen dizilimi kullanılarak bağırsak florasını analiz etme yöntemini açıklar ve bitkisel kaynatmaların etkinliğini değerlendirmek için bir çerçeve sağlar.
Desmodium caudatum'un sıçanlarda gastrit ve bağırsak florası üzerindeki etkilerini ön olarak araştırmak için, klasik sodyum salisilat yöntemi kullanılarak kronik gastritli bir sıçan modeli oluşturulmuştur. On sekiz SPF sıçanı, kontrol grubu (Grup C), model grup (Grup M) ve tedavi grubu (Grup T) olmak üzere üç gruba ayrıldı. Her gruptaki sıçanlardan mide duvarının patolojik kesitleri alındı. Ayrıca, her gruptaki sıçanların serumundaki gastrin ve malondialdehit konsantrasyonları ELISA ile belirlendi. Ek olarak, D. caudatum'un gastritli sıçanların bağırsak florası üzerindeki etkileri, Illumina bazlı 16S rRNA gen dizilimi kullanılarak üç gruptaki bağırsak bakteri topluluklarının ayrıntılı bir karşılaştırması yoluyla araştırıldı. Sonuçlar, D. caudatum kaynağının malondialdehit içeriğini azaltabileceğini ve gastrin içeriğini artırabileceğini gösterdi. Ayrıca, D. caudatum kaynatma işleminin bağırsak florasının çeşitliliğini ve bolluğunu arttırdığı, bağırsak florasını düzenleyerek ve eski haline getirerek gastrit tedavisi üzerinde olumlu bir etki yarattığı bulunmuştur.
En sık görülen klinik hastalıklardan biri olan kronik gastrit (KG), mide mukozası epitelinde kronik ve kalıcı inflamatuar değişikliklerle karakterizedir ve çeşitli patojenik faktörlerin sık ve tekrar tekrar saldırmasına neden olur1. GASTROENTEROLOJI2 Bölümü'nde poliklinik hizmet oranının %40 ila %60'ını oluşturan tüm mide hastalıkları türleri arasında ilk sırada yer almaktadır. Ayrıca, özellikle orta yaş ve üstübireylerde görülme sıklığı genellikle yaşla birlikte artmaktadır 3. Kuşkusuz, CG insanların yaşam kalitesini önemli ölçüde azaltır ve yeni terapötik ajanların keşfedilmesine yönelik kritik ihtiyacı vurgular.
Çok sayıda çalışma, CG'nin oluşumunun ve gelişiminin gastrin (GAS) gibi gastrointestinal hormonların salgılanmasıyla bağlantılı olduğunu bildirmiştir4,5. Sindirim sisteminde yaygın bir gastrointestinal peptit hormonu olan GAS, eozinofillerden histamin salınımını teşvik ederek hücreleri mide asidi salgılamaya teşvik eder. Ek olarak, mide mukozasının beslenmesini ve kanlanmasını iyileştirerek mide mukozası ve parietal hücrelerin çoğalmasını teşvik eder6. Bu nedenle, gastrin, CG'nin gelişim seviyesini değerlendirmek için bir gösterge olarak kullanılabilir. Ayrıca, reaktif oksitler tarafından tetiklenen lipid peroksidasyon ürünleri, enflamatuar hücreleri aktive ederek CG'ye yol açabilir. Bir lipid peroksidasyon belirteci olan malondialdehit (MDA), oksidatif stresin derecesini ölçmek için yaygın olarak kullanılan bir göstergedir. Mide mukozasındaki serbest radikallerin seviyesini belli bir oranda yansıtır. MDA seviyesi, serbest radikallerin neden olduğu lokal mide mukozasındaki doymamış yağ asitlerinin saldırısını gösterebilir 7,8.
Bağırsak mikroekolojisi, konakçı bağırsağında bulunan milyonlarca mikroorganizmadan oluşur ve konakçı sağlığının korunmasında ve konak bağışıklığının düzenlenmesinde hayati bir rol oynar. Yüksek zenginlik, çeşitlilik ve stabil mikrobiyota fonksiyonu ile karakterize edilen sağlıklı bir bağırsak florası, metabolizmaya katılarak patojenik mikroorganizmaların istilasına karşı koruyucu bir bariyer görevi görür. Bağırsak florasındaki bozukluklar, bireyleri akut ve kronik gastrointestinal hastalıklara karşı daha duyarlı hale getirir 9,10. Son yıllarda, gastrointestinal hastalıklar için mikrobiyota tedavisi hızla ilerlemiş ve önemli etkinlik göstermiştir11. Özetle, bağırsak florasının dikkate alınması, gastrointestinal hastalıkların anlaşılması ve ele alınmasında çok önemlidir.
Geleneksel Çin tıbbı hazinesinin vazgeçilmez bir bileşeni olan halk tıbbi materyalleri, klinik uygulama ve ulusal tıbbın modernizasyonu için büyük önem taşımaktadır. Desmodium caudatum'un (Thunb.) DC. Mianyang Şehrinin Beichuan Qiang bölgesinde uzun süredir mide rahatsızlığını gidermek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı makaleler, gastrointestinal hastalıkların D. caudatum ile tedavi edilmesinin bilimsel temelini, hemostaz, anti-oksidasyon ve gastrointestinal koruma gibi etkilerine atıfta bulunarakgöstermektedir 12,13,14. Bununla birlikte, derinlemesine araştırma eksikliği nedeniyle, klinik farmakodinamik bir mekanizma oluşturulmamıştır. Bu makale, gastrointestinal hormonlara ve bağırsak florasına dayalı olarak gastrit tedavisinde D. caudatum'un etkilerini incelemeyi ve rasyonel klinik uygulaması için bir temel oluşturmayı amaçlamaktadır.
Hayvanların bakımı ve kullanımına ilişkin prosedürler Mianyang Normal Üniversitesi Etik Kurulu tarafından onaylandı ve hayvanların etik kullanımı ile ilgili tüm ilgili kurumsal ve resmi düzenlemelere sıkı sıkıya uyuldu. Bu çalışmada SPF cinsi sıçanlar (180-220 g ağırlığında, hem erkek hem de dişi Kunming türleri) kullanılmıştır. Hayvanlar ticari bir kaynaktan elde edilmiştir (bkz. Tüm hayvanlar patojen içermeyen bir ortamda barındırıldı ve yiyeceğe ad libitum erişim sağlandı.
1. Reaktiflerin hazırlanması
2. Gruplandırma ve yönetim
3. Mide duvarının patolojik kesiti
4. Serum gastrointestinal hormonlarının belirlenmesi
5. Fekal total DNA ekstraksiyonu ve PCR amplifikasyonu ve saflaştırılması
6. Sıralama
NOT: Adım 6 ve adım 7, daha önce yayınlanmış yöntemler20,21 izlenerek gerçekleştirilir.
7. Sıralama verilerinin işlenmesi
8. İstatistiksel analiz
Mide duvarının patolojik kesitinin sonuçları Şekil 1'de gösterilmiştir. Grup C'ye kıyasla Grup M'de hafif mide duvarı atrofisi ve hafif inflamasyon izlendi. Bununla birlikte, Grup M ile karşılaştırıldığında, Grup T'de belirgin bir inflamasyon, intestinal metaplazi veya atrofi görülmedi. Bu, D. caudatum kaynatma işleminin gastriti etkili bir şekilde iyileştirebileceğini düşündürmektedir.
Serum gastrointestinal hormon test sonuçları Şekil 2'de sunulmuştur. Malondialdehit (MDA) içeriği Grup M'de Grup C'ye göre anlamlı olarak daha yüksekti. D. caudatum kaynatma ile tedaviden sonra, önemli ölçüde azaldı. Gastrin (GAS) içeriği ile ilgili olarak, Grup M, Grup C'den anlamlı olarak daha düşük düzeyler gösterdi, ancak Grup T anlamlı bir artış sergiledi. Bu sonuçlar, D. caudatum kaynağının gastriti tedavi etmek için gastrointestinal hormonların seviyesini düzenleyebileceğini göstermektedir.
Alfa çeşitlilik analizi, Tablo 1 ve Şekil 3'te gösterildiği gibi, Grup M ve Grup T toplulukları arasında önemli bir fark olduğunu ortaya koymaktadır. Grup C ve Grup T'deki bakteri sayısı Grup M'dekinden daha yüksektir, bu da sıçanlardaki bağırsak bakterilerinin sayısının ve türlerinin tedaviden sonra yavaş yavaş normal bir seviyeye gelme eğiliminde olduğunu düşündürmektedir.
Tür kompozisyon analizi
Şekil 4A'ya göre, topluluk barplotu, Lactobacillus ve norank_f__Muribaculaceae'in Grup C Clostridium_sensu_stricto_1'deki en büyük oranı oluşturduğunu göstermektedir. Grup T'nin topluluk bileşimi, Grup C'ninkine daha benzer, önemli bileşenler Lactobacillus ve Romboutsia'dır. Ek olarak, Spearman korelasyon ısı haritası (Şekil 4B), sirk diyagramı (Şekil 4C) ile birleştiğinde, baskın florada belirgin farklılıklar ile Grup C ve Grup M arasındaki flora kompozisyonunda önemli farklılıklar ortaya koymaktadır. Tedaviden sonra, Grup T normal bir flora durumuna dönme eğilimindedir. Ayrıca, Şekil 5, gastritli sıçanlarda bağırsak florasının yapısında ve bileşiminde meydana gelen önemli değişikliklerle birlikte, Grup M ve Grup C arasındaki topluluk bileşiminde aşırı farklılıkları göstermektedir. Tedaviden sonra Grup C ile Grup T arasında flora kompozisyonunda benzerlikler olduğu gibi, Grup T ve Grup M arasında da bazı benzerlikler vardır. Bu sonuçlar, D. caudatum kaynatma, gastritli sıçanların bağırsak florasını normal veya normale yakın bir duruma getirebileceğini göstermektedir.
Tür farkı analizi
Şekil 6A'daki çoklu tür karşılaştırma sütun tablosundan, Norank_f_Muribaculaceae'nin Grup C'de bol miktarda bulunduğu ve Grup M ve Grup T'den önemli ölçüde farklı olduğu gözlemlenebilir. Tedaviden sonra Grup T'deki Norank_f_Muribaculaceae sayısı artış eğilimi göstermektedir. Ek olarak, Grup M'de bol miktarda bulunan Clostridium_sensu_stricto_1, zorlu ortamlarda dayanıklılık gösterir. Tedaviden sonra, sayı önemli ölçüde azalır, bu da D. caudatum kaynağının bağırsak florasının hayatta kalma ortamını bir dereceye kadar iyileştirdiğini düşündürür. Öte yandan, Şekil 6B'deki LEfSe çok seviyeli tür hiyerarşisi ağaç analizi, gruplar arasında önemli farklılıklar gösteren 44 türü göstermektedir. Norank_f_muribaculaceae, Clostridium_sensu_stricto_1 ve Romboutsia'nın sırasıyla Grup C, Grup M ve Grup T'de bol miktarda bulunduğu bulundu.

Şekil 1: Mide duvarının patolojik kesitinin sonuçları. (A) Grup C'de midenin patolojik kesiti. (B) Grup M'de midenin patolojik kesiti. (C) Grup T'de midenin patolojik kesiti. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Serum gastrointestinal hormonlarının içeriği. (A) MDA (malondialdehit) belirleme sonuçlarının çubuk analiz tablosu. (B) GAS belirleme sonuçlarının çubuk analiz tablosu. *P < 0,05, **P < 0,01. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Çeşitlilik indeksi T'nin sütun gramı. Kırmızı çubuk C Grubunu, mavi T Grubunu, yeşil ise M Grubunu temsil eder.*P < 0,05, **P < 0,01. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Topluluk kompozisyon analizi. (A) Topluluk histogram analizi. (B) Cins düzeyinde topluluk ısı haritası analizi. (C) Örnekler ve türler arasındaki ilişkinin sirk diyagramı analizi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Cins düzeyinde PLS-DA analizi. Kırmızı, C Grubunu, mavi T Grubunu ve yeşil, M Grubunu temsil eder. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Tür farkı analizi. (A) Kruskal-Wallis H test çubuğu grafiği. (B) LefSe çok seviyeli türlerin ağaç haritası. Kırmızı, C Grubunu, mavi T Grubunu ve yeşil, M Grubunu temsil eder. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Grup | Ortalama değer | Standart sapma |
| C | 3.5201 | 0.63641 |
| M | 3.2755 | 0.28494 |
| T | 3.5388 | 0.29945 |
Tablo 1: Alfa çeşitlilik indeksi sonuçları.
Qiang milliyeti12 tarafından yaygın olarak kullanılan bir halk tıbbı olan D. caudatum, gastrointestinal hastalıkların tedavisinde önemli etkinlik göstermiştir. Modern farmakolojik araştırmaların ilerlemesiyle, gastrointestinal mikroekoloji dengesizliğinden kaynaklanan flora dengesizliği, akut ve kronik gastrointestinal hastalıklarda anahtar bir faktör olarak tanımlanmaktadır22,23. Bağırsak sistemindeki bazı mikroorganizmalar vücuttaki dinamik dengenin korunmasında çok önemli bir rol oynar ve serumdaki hormonlar vücudun fizyolojik ve patolojik durumunu yansıtır. Bu nedenle, çalışma bağırsak florası ve gastrointestinal hormonlara odaklanmaktadır.
16S rRNA yüksek verimli gen dizilimi, bağırsak mikroorganizmalarını tespit etmek için birincil yöntemdir. Toplanan örneklerdeki mikroorganizma türlerinin ve işlevlerinin tespit edilmesini sağlayarak, her bir bağırsak mikroorganizma türünün doğru ve nicel analizine olanak tanır. Son yıllarda, 16S rRNA yüksek verimli gen dizilimi hızla gelişti ve çeşitli ekolojik ortamlarda mikrobiyal çeşitlilik analizi için yaygın olarak kullanıldı 24,25,26.
D. caudatum'un gastritli sıçanların bağırsak florası üzerindeki etkileri, Illumina bazlı 16S rRNA gen dizilimine dayalı olarak üç grupta bağırsak bakteri topluluklarının ayrıntılı bir karşılaştırması yoluyla araştırıldı. Modern bilimsel araştırmalar, Lactobacillus, norank_f__Muribaculaceae, Romboutsia ve Bifidobacterium'un probiyotikler olduğunu ve her birinin birden fazla malign tümör riskini azaltmak, anti-inflamatuar potansiyele sahip K vitamini üretmek, polisakkarit metabolizmasını teşvik etmek ve ishal ve kabızlığı iyileştirmek gibi belirli sağlık yararları olduğunu göstermektedir 27,28,29. Bağırsak hasarında patojenik bir bakteri olan Clostridium_sensu_stricto_1, iltihaplanma ve bakteriyemiye neden olabilir ve kan ve gastrointestinal tümörlerle yakından bağlantılıdır30. Kronik gastrit ve atrofik gastrit, mide tümörlerine önemli ölçüde katkıda bulunur31.
Beta analizi, tedaviden sonra Lactobacillus, norank_f__Muribaculaceae, Romboutsia, Bifidobacterium ve Clostridium_sensu_stricto_1 içeriğinde önemli değişiklikler olduğunu gösterir. Lactobacillus, norank_f__Muribaculaceae ve Romboutsia içeriği önemli ölçüde artarken, Bifidobacterium ve Clostridium_sensu_stricto_1 D. caudatum tedavisinden sonra önemli ölçüde azaldı. Ek olarak, topluluk barplotu, Grup T'nin topluluk kompozisyonunun Grup C'ninkine daha benzer olduğunu göstermektedir. Bu sonuçlar, D. caudatum'un sıçanlarda gastrit prevalansını iyileştirebileceğini göstermektedir. Bununla birlikte, D. caudatum tarafından probiyotik Bifidobacterium içeriğindeki azalmanın arkasındaki spesifik mekanizmalar daha fazla araştırma gerektirmektedir.
ELISA kit yöntemi, yüksek hassasiyete, güçlü özgüllüğe, kullanımda basitliğe ve küçük numune boyutları için uygunluğasahiptir 32. Bu çalışmada, sıçan serumunda malondialdehit (MDA) ve gastrin (GAS) içeriğini tespit etmek için kullanıldı. MDA, lipid peroksidasyon derecesini yansıtır ve dolaylı olarak hücre hasarının derecesini gösterir. Gastritli sıçanlarda, MDA seviyesi normal sıçanlardakinden önemli ölçüde daha yüksekti ve bu da gastrik parietal hücrelere zarar verdiğini düşündürdü. D. caudatum tedavisi, MDA seviyesini önemli ölçüde azalttı ve gastrit tedavisindeki potansiyelini gösterdi. Tersine, D. caudatum azalan GAS seviyesini arttırarak gastritin onarımına veya tedavisine katkıda bulundu.
Bununla birlikte, hem 16S rRNA yüksek verimli gen dizilimi hem de ELISA kit yöntemi için sınırlamalar vardır. 16S rRNA yüksek verimli gen dizilemesinde, düşük çözünürlük, oldukça benzer dizilere sahip suşları veya cinsleri ayırt etmeyi zorlaştırabilir ve bu da cins, aile veya filum33 gibi daha yüksek taksonomik seviyelerde sınıflandırmada zorluklara yol açabilir. ELISA kit yöntemi için, seyreltme ve yıkama gibi numune ön işlem adımları genellikle gereklidir, bu da potansiyel hatalara ve değişkenliğeneden olur 34.
Bu çalışma, D. caudatum'un gastrointestinal hormonları ve bağırsak florasını düzenleyerek gastriti tedavi edebileceğini ve geniş klinik uygulamaları hakkında fikir verebileceğini düşündürmektedir. Bununla birlikte, gelecekteki araştırmalar diğer gastrointestinal hormonları, bağırsak florasını düzenleme mekanizmalarını ve ilgili etkili kimyasalları araştırmalıdır.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma, Sichuan Eyaleti Bilim ve Teknoloji Departmanının (2020YFS0539) Temel Ar-Ge projeleri tarafından finanse edilmiştir.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Alfa çeşitlilik analizi | Mothur 1.30.2 | ||
| AxyPrep deoksiribonükleik asit (DNA) jel ekstraksiyon kiti ve nbsp; | Axygen Biyobilimleri | AP-GX-50 | |
| Beta çeşitlilik analizi | Qiime 1.9.1 | ||
| Kriyojenik buzdolabı | Forma-86C ULT dondurucu | ||
| Desmodium caudatum | Beichuan Qiang Özerk İlçesi | ||
| E.Z.N.A. toprak kiti | Omega Bio-tek | D5625-01 | |
| Illumina MiSeq Platform | Illumina Miseq PE300/NovaSeq PE250 | ||
| Multiskan Spektrum | spectraMax i3 | ||
| OTU kümeleme | Uparse 7.0.1090 | ||
| OTU istatistikleri | Usearch 7.0 | ||
| PCR cihazı | TransGen AP221-02 | ||
| PCR cihazı | ABI GeneAmp 9700 | ||
| QuantiFluor-ST çift sarmallı DNA (dsDNA) sistemi | Promega Corp. | ||
| Dizi sınıflandırma açıklaması | RDP Sınıflandırıcı 2.11 | ||
| Sodyum salisilat | Sichuan Xilong Chemical Co., Ltd | 54-21-7 | |
| SPF sıçanları | Chengdu Dashuo Deneysel Hayvan Co., Ltd | ||
| SPSS 18.0 | IBM |