A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
המתואר כאן הוא פרוטוקול לחקור את האינטראקציות בין האנדוביוטיקה לבין מיקרוביוטה האדם המעיים באמצעות מערכות תסיסה מחוץ למערכת.
מיקרואורגניזמים מעיים אנושיים הפכו לאחרונה למטרה חשובה של מחקר בקידום בריאות האדם ומניעת מחלות. כתוצאה מכך, חקירות של אינטראקציות בין אנביוקינטיקה (למשל, תרופות וטרום ביודונטיה) ומיקרוביוטה לבטן הפכו לנושא מחקר חשוב. עם זאת, בניסויים vivo עם מתנדבים אנושיים אינם אידיאליים למחקרים כאלה בשל ביואתיקה ואילוצים כלכליים. כתוצאה מכך, מודלים בעלי חיים שימשו להערכת האינטראקציות הללו בvivo. למרות זאת, לימודי מודל בעלי חיים עדיין מוגבלים בשיקולים ביולוגיים, בנוסף לקומפוזיציות והבדלים שונים של מיקרוביוטה בבעלי חיים לעומת בני אדם. אסטרטגיית מחקר אלטרנטיבית היא השימוש בניסויים תסיסה אצווה המאפשרים הערכה של האינטראקציות בין אנדוביוטיקה לבין מיקרוביוטה בטן במבחנה. כדי להעריך את האסטרטגיה הזאת, נעשה שימוש ב-EP (ביף) האקפוליסכאנטיות (בדומה) כנציג מסוג xenobiotic יוטי. לאחר מכן, האינטראקציות בין ביף EPS לבין מיקרוביוטה בבטן האדם נחקרו באמצעות מספר שיטות כגון כרומטוגרפיה של שכבה דקה, ניתוח מקומי קהילתי חיידקי עם רצף התפוקה הגבוה של 16 rRNA, וכרומטוגרפיה של גז של חומצות שומן קצרות (SCFAs). המוצג כאן הוא פרוטוקול לחקור את האינטראקציות בין האנדוביוטיקה לבין מיקרוביוטה האדם המעיים באמצעות מערכות תסיסה מחוץ למערכת. וחשוב מכך, פרוטוקול זה יכול להיות גם שונה כדי לחקור אינטראקציות כלליות בין האנדוביוטיקה אחרים המעיים microbiota.
מיקרוביוטה במעיים ממלאים תפקיד חשוב בתפקוד המעי האנושי ובבריאות המארחת. כתוצאה מכך, המעיים microbiota לאחרונה להיות יעד חשוב למניעת מחלות וטיפול1. יתר על כן, בקטריה המעיים אינטראקציה עם תאי מעיים מארחים ומווסת תהליכים מארחים יסודיים, כולל פעילויות מטבוליות, זמינות מזינים, אפנון מערכת חיסונית, ואפילו תפקוד המוח וקבלת ההחלטות2,3 . אנדוביוטיקה יש פוטנציאל רב להשפיע על הרכב חיידקי וגיוון של מיקרוביוטה בטן. כך, אינטראקציות בין האנדוביוטיקה ומיקרוביוטה האדם משכו את תשומת הלב מחקר הגוברת4,5,6,7,8,9.
קשה להעריך את האינטראקציות בין האנדוביוטיקה לבין מיקרוביוטה האנושית בvivo בשל האילוצים הביואתיים וההגבלות הכלכליות. לדוגמה, ניסויים החוקרים את האינטראקציות בין האנדוביוטיקה לבין מיקרוביוטה האדם לא ניתן לבצע ללא אישור של מינהל המזון והתרופות, וגיוס מתנדבים הוא יקר. לכן, מודלים בעלי חיים משמשים לעתים קרובות לחקירות כאלה. עם זאת, השימוש במודלים בעלי חיים מוגבל בשל קומפוזיציות microbiota שונים וגיוון בבעלי חיים לעומת הקהילות הקשורות לאדם. חלופה בשיטת חוץ גופית כדי לחקור את האינטראקציות בין האנדוביוטיקה ומיקרוביוטה האדם הבטן היא באמצעות השימוש בניסויים בתרבות האצווה.
הפרפוליסכדים (EPSs) הם prebiotics שתורמים באופן משמעותי לשמירה על בריאות האדם10. ברור epss כי מורכב של קומפוזיציות חד-סוכר שונים ומבנים יכולים להפגין פונקציות נפרדות. ניתוחים קודמים קבעו את ההרכב של ביף EPSs, אשר הם הנציג הבכיר ממוקד במחקר הנוכחי11. עם זאת, אפקטים מטבוליים המשויכים למארח לא נחשבו ביחס לקומפוזיציה ולגיוון של EPS.
הפרוטוקול המתואר כאן משתמש במיקרוביוטה צואה מ -12 מתנדבים להחמיץ את ביף EPSs. כרומטוגרפיה של שכבה דקה (למעלה), 16 s rRNA התפוקה הגבוהה ברצף של הגז, כרומטוגרפיה גז (GC) משמשים בשילוב כדי לחקור את האינטראקציות בין EPSs לבין מיקרוביוטה בטן האדם. יתרונות שונים של פרוטוקול זה בהשוואה לניסויים vivo הם בעלות נמוכה והימנעות של אפקטים מפריעים מחילוף החומרים של המארח. יתרה מזאת, ניתן להשתמש בפרוטוקול המתואר במחקרים אחרים החוקרים את האינטראקציות בין האנדוביוטיקה לבין מיקרוביוטה בבטן האדם.
פרוטוקול זה עוקב אחר ההנחיות של ועדת האתיקה של הונאן אוניברסיטת המדע והנדסה (הונאן, סין), ואת אוניברסיטת ג'ה-ג'יאנג גונגאנג (ג'ג'יאנג, סין).
1. הכנת חיידקים
2. הכנת משקפיים
3. הכנת מדיום תסיסה
4. הכנה לדגימת צואה של אדם
5. תסיסה מחוץ למבחנה
6. השפלה EPS על-ידי מיקרוביוטה של צואה אנושית
7. השפעות EPS על מיקרוביוטה של המעי האנושי
8. השפעות EPS על הפקת SCFA על ידי מיקרוביוטה המעי האנושי
הייצור של EPS mucoid ניתן לצפות ב -B. longum התרבויות על לוחיות pyg לאחר דגירה אנאירובית עבור 72 h (איור 1a). צנטריפוגה של שריטות התרבות, ואחריו משקעים אתנול וייבוש, הביא את האוסף של תאית כמו EPS (איור 1B). EPS מיובש ועמילן מסיסים שימשו לאחר מכן כמקורות פחמן לתרבויות תסיסה....
התקדמות משמעותית נעשתה לקראת הבנה מיקרוביוטה הבטן האנושית הרכב ופעילויות בעשור האחרון. כתוצאה ממחקרים אלה, הושג הולובימונט, המייצג את האינטראקציות בין מחשבים מארחים לבין קהילות מיקרוביאלית הקשורות, כגון בין בני אדם לבין המעיים שלהם מיקרוביוטה19,20. יתר על כ...
המחברים מצהירים כי אין להם ניגודי אינטרסים. הנתונים הצוטטים ביין ואח '. . בסדר, 11
מחקר זה מומן על ידי הקרן הלאומית למדע הטבע של סין (No. 31741109), קרן הונאן למדעי הטבע (No. 2018JJ3200), ואת התוכנית לבנות של משמעת אופיינית מיושם באוניברסיטת הונאן של המדע וההנדסה. אנו מודים LetPub (www.letpub.com) על הסיוע הלשוני שלה במהלך הכנת כתב היד הזה.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.22 µm membrane filters | Millipore | SLGP033RB | Use to filter samples |
0.4-mm Sieve | Thermo Fischer | 308080-99-1 | Use to prepare human fecal samples |
5-bromo-4-chloro-3-indolyl β-D-galactopyranoside (X-Gal) | Solarbio | X1010 | Use to prepare color plate |
Acetic | Sigma-Aldrich | 71251 | Standard sample for SCFA |
Agar | Solarbio | YZ-1012214 | The component of medium |
Anaerobic chamber | Electrotek | AW 400SG | Bacteria culture and fermentation |
Autoclave | SANYO | MLS-3750 | Use to autoclave |
Bacto soytone | Sigma-Aldrich | 70178 | The component of medium |
Baking oven | Shanghai Yiheng Scientific Instruments Co., Ltd | DHG-9240A | Use to heat and bake |
Beef Extract | Solarbio | G8270 | The component of medium |
Bifidobacterium longum Reuter | ATCC | ATCC® 51870™ | Bacteria |
Bile Salts | Solarbio | YZ-1071304 | The component of medium |
Butyric | Sigma-Aldrich | 19215 | Standard sample for SCFA |
CaCl2 | Solarbio | C7250 | Salt solution of medium |
Capillary column | SHIMADZU-GL | InertCap FFAP (0.25 mm × 30 m × 0.25 μm) | Used to SCFA detection |
Casein Peptone | Sigma-Aldrich | 39396 | The component of medium |
Centrifuge | Thermo Scientific | Sorvall ST 8 | Use for centrifugation |
CoSO4.7H2O | Solarbio | C7490 | The component of medium |
CuSO4.5H2O | Solarbio | 203165 | The component of medium |
Cysteine-HCl | Solarbio | L1550 | The component of medium |
Ethanol | Sigma-Aldrich | E7023 | Use to prepare vitamin K1 |
FeSO4.7H2O | Solarbio | YZ-111614 | The component of medium |
Formic Acid | Sigma-Aldrich | 399388 | Used to TLC |
Gas chromatography | Shimadzu Corporation | GC-2010 Plus | Used to SCFA detection |
Glass beaker | Fisher Scientific | FB10050 | Used for slurry preparation |
Glucose | Solarbio | G8760 | The component of medium |
Haemin | Solarbio | H8130 | The component of medium |
HCl | Sigma-Aldrich | 30721 | Basic solution used to adjust the pH of the buffers |
Isobutyric | Sigma-Aldrich | 46935-U | Standard sample for SCFA |
Isovaleric Acids | Sigma-Aldrich | 129542 | Standard sample for SCFA |
K2HPO4 | Solarbio | D9880 | Salt solution of medium |
KCl | Solarbio | P9921 | The component of medium |
KH2PO4 | Solarbio | P7392 | Salt solution of medium |
LiCl.3H2O | Solarbio | C8380 | Use to prepare color plate |
Meat Extract | Sigma-Aldrich-Aldrich | 70164 | The component of medium |
Metaphosphoric Acid | Sigma-Aldrich | B7350 | Standard sample for SCFA |
MgCl2.6H2O | Solarbio | M8160 | The component of medium |
MgSO4.7H2O | Solarbio | M8300 | Salt solution of medium |
MISEQ | Illumina | MiSeq 300PE system | DNA sequencing |
MnSO4.H20 | Sigma-Aldrich | M8179 | Salt solution of medium |
Mupirocin | Solarbio | YZ-1448901 | Antibiotic |
NaCl | Solarbio | YZ-100376 | Salt solution of medium |
NaHCO3 | Sigma-Aldrich | 792519 | Salt solution of medium |
NanoDrop ND-2000 | NanoDrop Technologies | ND-2000 | Determine DNA concentrations |
NaOH | Sigma-Aldrich | 30620 | Basic solution used to adjust the pH of the buffers |
n-butanol | ChemSpider | 71-36-3 | Used to TLC |
NiCl2 | Solarbio | 746460 | The component of medium |
Orcinol | Sigma-Aldrich | 447420 | Used to prepare orcinol reagents |
Propionic | Sigma-Aldrich | 94425 | Standard sample for SCFA |
QIAamp DNA Stool Mini Kit | QIAGEN | 51504 | Extract bacterial genomic DNA |
Ready-to-use PBS powder | Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. | A610100-0001 | Used to prepare the lipid suspension |
Resazurin | Solarbio | R8150 | Anaerobic Equipment |
Speed Vacuum Concentrator | LABCONCO | CentriVap | Use to prepare EPSs |
Starch | Solarbio | YZ-140602 | Use to the carbon source |
Sulfuric Acid | Sigma-Aldrich | 150692 | Used to prepare orcinol reagents |
T100 PCR | BIO-RAD | 1861096 | PCR amplification |
TLC aluminium sheets | MerckMillipore | 116835 | Used to TLC |
Trypticase Peptone | Sigma-Aldrich | Z699209 | The component of medium |
Tryptone | Sigma-Aldrich | T7293 | The component of medium |
Tween 80 | Solarbio | T8360 | Salt solution of medium |
Valeric | Sigma-Aldrich | 75054 | Standard sample for SCFA |
Vitamin K1 | Sigma-Aldrich | V3501 | The component of medium |
Vortex oscillator | Scientific Industries | Vortex.Genie2 | Use to vortexing |
Yeast Extract | Sigma-Aldrich | Y1625 | The component of medium |
ZnSO4.7H2O | Sigma-Aldrich | Z0251 | The component of medium |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved