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In questo articolo

  • Riepilogo
  • Abstract
  • Introduzione
  • Protocollo
  • Risultati
  • Discussione
  • Divulgazioni
  • Riconoscimenti
  • Materiali
  • Riferimenti
  • Ristampe e Autorizzazioni

Riepilogo

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 influenzano significativamente la nostra salute e possono anche contribuire alla fisiopatologia di diverse malattie, nonché una varietà di funzioni metaboliche4, 5.I cambiamenti anomali (perturbazioni) nella composizione e nella funzione di questa popolazione microbica intestinale sono generalmente definita come "disbiosi intestinale". La disbiosi è di solito associata a uno stato malsano dell'ospite e quindi può essere differenziata dalla normale comunità microbica (omeostatica) associata a uno stato di controllo sano dell'ospite. Modelli specifici di disbiosi del microbioma intestinale si trovano spesso in varie malattie diverse1,2,3,6,7.

La fermentazione di alimenti non digeriti, in particolare i carboidrati/fibre fermentabili, da parte del microbiota intestinale non solo produce energia, ma produce anche metaboliti divergenti tra cui acidi grassi a catena corta (SFA), lattati, formate, anidride carbonica, metano, idrogeno ed etanolo6. Inoltre, il microbiota intestinale produce anche una serie di altre sostanze bioattive come folato, biotina, trimetilamina-N-ossido, serotonina, tritofano, acido gamma-aminobutirico, dopamina, noradrenalina, acetilcolina, istamina, deossicolico acido, e 4-ethylphenyl solfato. Ciò avviene principalmente attraverso l'utilizzo di flussi metabolici intrinseci all'interno della nicchia host-microbe, che contribuisce in diversi processi del corpo, funzioni metaboliche e cambiamenti epigenetici1,8,9, 10. Tuttavia, gli effetti di vari interventi su tali prodotti microbici rimangono sconosciuti o poco chiari a causa della mancanza di protocolli facili, efficienti e riproducibili. La composizione del microbiota intestinale umano è un ecosistema estremamente complesso e diversificato, e quindi, molte domande sul suo ruolo nella salute umana e nella patologia della malattia rimangono ancora senza risposta. Gli effetti di molti modulatori comuni del microbioma intestinale (ad esempio, probiotici, prebiotici, antibiotici, trapianti fecali e infezioni) sulla composizione e sulle funzioni metaboliche del microbiota intestinale rimangono in gran parte sfuggenti. Inoltre, l'esame e la convalida di questi effetti in vivo è difficile, in particolare perché la maggior parte dei nutrienti e dei metaboliti prodotti dal microbiota intestinale vengono assorbiti o smaltiti simultaneamente e rapidamente nell'intestino; pertanto, misurare la produzione, la quantità e la lavorazione di questi metaboliti (ad esempio, SCFA) in vivo rimane ancora una sfida pratica. Infatti, modelli fisiologici come animali e soggetti umani sono fondamentali per determinare il ruolo del microbioma intestinale e la sua modulazione sulla salute dell'ospite, ma questi potrebbero non essere adatti per lo screening su larga scala di diversi tipi di modulatori del microbioma a causa vincoli etici, monetari o temporali. A tal fine, i modelli in vitro e/o ex vivo, come la coltura del microbiota intestinale in vitro e poi intervenendo con diversi modulatori del microbiota, possono offrire opportunità di risparmio di tempo e denaro e quindi possono consentire uno screening preliminare o su larga scala vari componenti (come probiotici, prebiotici e altri composti interventistici) per esaminare/prevedere i loro effetti sulla diversità del microbiota fecale, composizione e profili metabolici. Studi che utilizzano tali sistemi in vitro ed ex vivo del microbioma intestinale possono facilitare un'ulteriore comprensione delle interazioni ospite-microbioma che contribuiscono alla salute e alla malattia dell'ospite e potrebbero anche portare a trovare nuove terapie che colpisce il microbioma migliorare la salute dell'ospite e prevenire e trattare varie malattie1.

Anche se i sistemi di coltura del microbiota intestinale in vitro non sono in grado di replicare realmente le condizioni intestinali effettive, diversi laboratori si sono sforzati di sviluppare tali modelli, alcuni dei quali sono stati ritenuti attuabili in una certa misura e sono stati utilizzati con successo per scopi diversi. Uno dei modelli intestinali recenti è il Simulatore dell'ecosistema microbico intestinale umano, che imita l'intero tratto gastrointestinale umano, tra cui lo stomaco, l'intestino tenue e diverse regioni del colon. Tuttavia, tali modelli tecnicamente complessi potrebbero non essere accessibili ad altre strutture di ricerca in tutto il mondo. Pertanto, c'è ancora una necessità critica per lo sviluppo di nuovi modelli alternativi che sono relativamente semplici, convenienti e pratici per i laboratori che studiano i modulatori del microbioma e i loro effetti sul microbiota intestinale e sulla salute dell'ospite. Quindi, l'uso di un sistema di coltura del microbiota fecale in vitro (o ex vivo) sarebbe utile per studiare gli effetti di tali interventi11,12. In particolare, l'effetto di diversi prebiotici sulla capacità di fermentazione del microbiota in termini di cambiamenti periodici nella diversità e nella composizione del microbiota intestinale, nel pH fecale e nei livelli di metaboliti microbici, tra cui SCFA e lattato, può essere studiato 13. L'uso dell'inulina (uno dei componenti prebiotici più studiati) come esempio del modulatore del microbioma, viene descritto un protocollo passo-passo di questo semplice sistema di coltura in batch ex vivo microbiota per dimostrare il suo uso per stimare cambiamenti nel microbiota fecale e metaboliti microbici a seguito dell'intervento con i modulatori del microbioma.

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Protocollo

INFORMATIVA: consultare le schede tecniche di sicurezza dei materiali appropriate e seguire le istruzioni e le linee guida per l'adeguata formazione sul livello di biosicurezza 2 (BSL-2). Seguire tutti i passaggi di coltura secondo le regole standard di biosicurezza e utilizzare un cabinet BSL-2 utilizzando condizioni asettiche. Inoltre, campioni fecali provenienti da diversi modelli e soggetti umani possono avere il rischio potenziale di diffondere malattie microbiche. Immediatamente cercare aiuto medico nel verificarsi di eventuali lesioni e infezioni. Inoltre, l'uso di campioni di feci umane e animali dovrebbe essere approvato attraverso comitati etici istituzionali e deve essere conforme ai protocolli per utilizzare campioni e informazioni sull'argomento.

1. Preparazione dei mezzi di coltura

  1. Preparazione dei mezzi di coltura, preparare nove tipi di soluzioni azionarie
    1. Soluzione A (1.000 mL): Sciogliere 5,4 g di cloruro di sodio (NaCl), 2,7 g di fosfato di diidrogeno di potassio (KH 2 PO 4 ), 0,16 g di disidratazione del cloruro di calcio (CaCl 2 x 2H 2 O), 0,12 g di esaramazione di cloruro di magnesio (KH 2 PO 4), 0,16 g di diidrato al cloruro di calcio (CaCl 2 x 2H 2 O), 0,12 g di esaramfativo di cloruro di magnesio (Kh 2 PO 4), 0,16 g di disidratazione del cloruro di calcio (CaCl 2H 2 O), 0,12 g di esaramate di cloruro di magnesio (KH 2 PO 4), 0,16 g di disidratazione al cloruro di calcio (CaCl2x 2H2O), 0,12 g di esaramtenerato di cloro di magnesio (KH2PO4),0,16 g di disidrat 0,6H2O), 0,06 g di cloruro di manganese tetraidrato (MnCl2n. 4H2O), 0,06 g di esaditosi al cloruro di cobalto (CoCl2x 6H2O) e 5,4 g di solfato di ammonio (NH4)2SO4 , in acqua deionizzata per fare volume totale a 1.000 mL.
    2. Soluzione B (1.000 mL): Sciogliere 2,7 g di fosfato di idrogeno di potassio (K2HPO4) in acqua deionizzata per fare volume totale a 1000 mL.
    3. Soluzione minerale traccia (1.000 mL): Sciogliere 500 mg di disinumo etilenea-tetraaceta didisidato (Na2EDTA), 200 mg di eptaidrato ferroso solfato (FeSO4x 7H2O), 10 mg di zinco solfato eptahydrato 7H2O), 3 mg di manganese(II) tetraidrato cloruro (MnCl2-4H2O), 30 mg di acido fosforico (H3PO4),20 mg di CoCl2x 6H2O, 1 mg di diidrato cloruro cupo (CuCl2 2H2O), 2 mg di esadito al cloruro di nichel (II) (NiCl2x 6H2O) e 3 mg di disidratazione molybdate di sodio (Na2MoO4x 2H2O) in acqua deionizzata per fare volume totale a 1.000 mL.
      NOT: Questa soluzione è sensibile alla luce, quindi assicurarsi di essere conservato in tubi/bottiglie avvolti in scure/nere o alluminio.
    4. Soluzione di vitamina solubile in acqua (1.000 mL): sciogliere 100 mg di cloruro di tiamina (Thiamin-HCl), 100 mg di acido D-pantotenico, 100 mg di niacina, 100 mg di piridosina, 5 mg di acido P-aminobenzoico e 0,25 mg di vitamina B12 inisolata 1.000 mL.
    5. Folato: soluzione di biotina (1.000 mL): sciogliere 10 mg di acido folico, 2 mg di biotina D e 100 mg di bicarbonato di ammonio (NH4HCO3)in acqua deionizzata per fare volume totale a 1.000 mL.
    6. Soluzione Riboflavin (1.000 mL): sciogliere 10 mg di Riboflavin in soluzione HEPES (1,19 g/L) per fare volume totale a 1.000 mL.
    7. Soluzione di emina (10 mL): Sciogliere 5.000 mg di Emin in 10 mM di idrossido di sodio (NaOH) (0,4 g/L) soluzione per rendere il volume totale a 10 mL.
    8. Miscela di acidi grassi a catena corta (10 mL): combina 2,5 mL di N-valerate, 2,5 mL di isovalerato, 2,5 mL di isobutyrate e 2,5 mL: DL-z-metilbutyrate.
      NOT: Questa soluzione è consigliata per l'uso in cappuccio fumi per evitare odori e fumi.
    9. Resazurin (1.000 mL): Dissolvere 1 g di resazurin in acqua deionizzata e fare volume totale a 1.000 mL.
  2. Medio utilizzato per la fermentazione anaerobica in vitro
    1. Per preparare questo supporto, mescolare 330 mL di soluzione A, 330 mL di soluzione B, 10 mL di soluzione minerale Trace, 20 mL di soluzione vitamina solubile in acqua, 5 mL di soluzione Folate:biotin, soluzione 5 mL di Riboflavin; 2,5 mL di soluzione Hemin, 0,4 mL di mix di acidi grassi a catena corta, 1 mL di Resazurin, 0,5 g di estratto di lievito, 4 g di carbonato di sodio (Na2CO3),0,5 g di Cysteine HCl-H2O e 0,5 g di Trypticase, e aggiungere 296,1 mL di acqua distillata.
    2. Controllare il pH e assicurarsi che sia intorno a 7,0, in caso contrario, regolare il pH con 1 N HCl o 1 N NaOH. Sterilizzare filtrando a vuoto i supporti utilizzando un filtro bottiglia sotto la postazione di lavoro asettica.
    3. In alternativa, mescolare tutti i componenti (ad eccezione delle soluzioni di vitamina e orina) e autoclave a 121 gradi centigradi per 20 min e lasciarlo raffreddare a temperatura ambiente. Allo stesso tempo, filtrano le soluzioni di vitamina e orina utilizzando filtri a membrana da 0,22 m e le aggiungono ai supporti autoclavi e raffreddati prima dell'erogazione.

2. Preparazione della camera anaerobica e del materiale richiesto

  1. Mantenere tutti i materiali, le soluzioni e gli strumenti necessari per l'esperimento di fermentazione all'interno della camera anaerobica almeno 48 h prima dell'inizio dell'esperimento, per garantire che l'ossigeno residuo associato agli utensili e all'ossigeno solubile nei tamponi/soluzioni sia e tutti i materiali sono acclimatati alle condizioni anaerobiche impostate.
    NOT: Materiali necessari all'interno della camera anaerobica (48 h prima dell'esperimento per iniziare): (i) supporti di fermentazione; (ii) soluzione anaerobica (preparata secondo la sezione 4.1), (iii) vortice, (iv) pesatura, (v) panni di formaggio di mussola, (vi) forbici, (vii) imbuto, (viii) 1.5, 2.0, 15, 50 mL tubi, (ix) pir (2, 20, 200 e 1.000 - L) e punte pipet compatibili, (x) pistola pipet e pipet (5 e 10 mL), (xi) tessuti di carta, (xii) marcatori, (xiii) tubo sta per diversi tubi, (xiv) scatola dei rifiuti, (xv) O2 indicatore e (xvi) 70% bottiglia spray etanolo (disinfettante).

3. Preparazione di tubi e fibre

  1. Peso 300 mg di inulina e trasferimento in un tubo da 50 mL seguito dall'aggiunta apetica di 26 mL di supporti di fermentazione già preparati e conservati nella camera anaerobica. Preparare un tubo vuoto per ogni tipo di campione fecale e tubo sperimentale (in base al numero di composti sottoposti a test), in triplice copia.
  2. Lasciare questi tubi all'interno della camera anaerobica per circa 24 h per consentire l'idratazione dei campioni prima di iniziare l'esperimento di fermentazione. Assicurarsi che la temperatura del tubo sia di 37 gradi centigradi al momento dell'inoculazione, quindi portare i tubi nell'incubatrice racchiusa all'interno della camera anaerobica.

4. Preparazione dell'Inoculum

  1. Soluzione di diluizione anaerobica (almeno 48 h prima dell'esperimento di fermentazione): sciogliere 5 g di NaCl, 2 g di glucosio e 0,3 g di Cysteine-HCl in acqua deionizzata e fare volume totale a 1.000 mL. Autoclave e conservarlo all'interno della camera anaerobica almeno 48 h prima dell'uso.
  2. Preparazione fecale inoculum (al giorno dell'esperimento di fermentazione): Pesare 5 g di campione fecale fresco in un tubo conico da 50 ml, aggiungere una soluzione di diluizione anaerobica per un volume finale di 50 mL (1:10 w/v) e vortice per 15 min o fino a quando completamente omogeneizzato. Filtrare la miscela omogeneizzata attraverso 4 strati di garza sterile (autoclaved) e utilizzarlo immediatamente per l'inoculazione nei tubi contenenti supporti.
    NOT: I campioni fecali di un gruppo di soggetti possono essere raggruppati se l'obiettivo sperimentale è quello di confrontare l'effetto di un dato composto/ingrediente sul microbiota fecale sano e malato in generale.

5. Fermentazione e campionamento

  1. Preparare i tubi secondo la sezione 4.2 e inoculare i tubi vuoti/controllo e sperimentali con 4 mL di inoculum fecale diluito e filtrato. Incubare i tubi inoculati a 37 gradi centigradi all'interno della camera anaerobica. Agitare i tubi una volta ogni ora invertendo delicatamente per ri-sospendere le fibre e l'inoculum.
  2. Raccogliere i campioni con la frequenza necessaria, ad esempio ogni ora a 0, 3, 6, 9 e 24 h durante la fermentazione, prelevando un campione di 2 mL in un tubo da 2 mL dai rispettivi tubi di fermentazione.
  3. Misurare il pH degli aliquot utilizzando un misuratore di pH di laboratorio (inserendo direttamente l'elettrodo di pH nel campione); centrifugare il campione rimanente a 14.000 x g per 10 min a 4 gradi centigradi. Congelare immediatamente il supernatante e il pellet in azoto liquido e, dopo lo schiocco, conservare il supernatante per l'analisi sCFAs e il pellet per l'analisi del microbioma a -80 gradi centigradi.

6. Acidi grassi a catena corta (SCFA) e Quantificazione lattato

NOT: Gli SCFA e il lattato nel supernatale della coltura del microbioma possono essere misurati esattamente secondo i metodi descritti altrove13,14,15,16.

  1. In breve, scongelare i supernatanti congelati a scatto ottenuti nella sezione 5 da campioni di controllo e trattamento sul ghiaccio ed eseguire tutte le ulteriori fasi di lavorazione sul ghiaccio. Filtrare il supernatante attraverso un filtro a membrana di 0,45 m e utilizzare i campioni privi di cellule per misurare le concentrazioni di SCFA e lattato utilizzando il sistema HPLC con rilevatore DAD a 210 nm, dotato di una colonna HPX-87H. Per ogni campione, iniettare un volume di 10 gradi e utilizzare H2SO4 (0,005 N) per esolutare la colonna a una portata di 0,6 mL/min a 35 gradi centigradi.

7. Analisi del microbioma fecale

NOT: Eseguire l'analisi del microbioma seguendo i metodi e la pipeline dettagliata altrove7,13,14,17.

  1. In breve, estrarre DNA genomico da circa 200 mg di pellet di liquami fecali utilizzando un kit di estrazione del DNA fecale13.
  2. Amplifica la regione ipervariabile del gene batterico 16S rRNA utilizzando i primer con codice a barre secondo il metodo descritto altrove13, utilizzando le sequenze primer come descritto nel protocollo del progetto del microbioma terrestre18.
  3. Purificare gli amplificatori risultanti con perline di purificazione magnetica e quantificare con Picogreen o un metodo equivalente. Mettere in comune i prodotti PCR purificati in uguale concentrazione molare e sequenza su un sequencer13.
  4. Elaborare le sequenze risultanti per il demultiplexing, il filtraggio della qualità e il clustering, l'assegnazione tassonomica e la rarefazione e le analisi a valle utilizzando il software Quantitative Insights into Microbial Ecology (QIIME) secondo i metodi descritti da Caporaso etal.

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Risultati

Il protocollo è utilizzato per dimostrare l'effetto di un prebiotico specifico (cioè l'inulina sulla composizione del microbiota e sulle attività metaboliche in termini di cambiamenti nel pH fecale e la concentrazione di lattato e SCFA nelle feci di soggetti umani sani diversi punti temporali dopo il trattamento con inulina). Il pH fecale, i livelli fecali di lattato e SCFA (Figura1) e la composizione del microbiota (Figura 2 ...

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Discussione

Il modello di fermentazione dei liquami fecali in vitro qui presentato è un semplice modello monolotto per approssimare gli effetti di diversi substrati e ceppi microbici (ad esempio, prebiotici e probiotici) sulla composizione del microbiota fecale umano e la sua attività metaboliche in termini di pH fecale e livelli di SCFAs. I risultati qui presentati dimostrano che l'inoculazione dell'inulina diminuisce il pH fecale e aumenta significativamente i livelli di SCFA e lattato in esemplari fecali trattati inulina rispet...

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Divulgazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Riconoscimenti

Gli autori riconoscono con gratitudine il supporto di finanziamento del Center for Diabetes, Obesity and Metabolism e del Clinical and Translational Science Center, della Wake Forest School of Medicine, del Department of Defense funding (Numero di sovvenzione: W81XWH-18-1-0118), la kermit Glenn Phillips II Presidente in Medicina Cardiovascolare; il National Institutes of Health ha finanziato il Claude D. Pepper Older Americans Center (finanziato da P30AG12232); R01AG18915; R01DK114224 e il Clinical and Translational Science Center (Clinical Research Unit, finanziato da UL1TR001420), sono stati riconosciuti per fortuna. Ringraziamo anche i volontari per aver fornito campioni fecali e gli altri membri del laboratorio per i loro aiuti tecnici durante questo esperimento.

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Materiali

NameCompanyCatalog NumberComments
Ammonium Bicarbonate (NH4HCO3)Sigma-Aldrich217255
Ammonium Sulfate (NH4)2SO4 TGIC2388Toxic
Calcium Chloride Dihydrate (CaCl2•2H2O)Sigma-AldrichC3306Irritating
Cobaltous Chloride Hexahydrate (CoCl2•6H2O)Sigma-Aldrich255599
Cupric Chloride Dihydrate (CuCl2•2H2O)Acros organics2063450000Toxic, Irritating
Cysteine-HClSigma-AldrichC121800
D-biotinSigma-AldrichB4501
D-Pantothenic acidAlfa AesarA16609
Disodium Ethylenediaminetetraacetate Dihydrate (Na2EDTA)Biorad1610729
DL-α-methylbutyrateSigma-AldrichW271918
Ferrous Sulfate Heptahydrate (FeSO4•7H2O)Sigma-AldrichF8263Toxic
Folic acidAlfa AesarJ62937
GlucoseSigma-AldrichG8270
HeminSigma-AldrichH9039
HepesAlfa AesarA14777
IsobutyrateAlfa AesarL04038
IsovalerateAlfa AesarA18642
Magnesium Chloride Hexahydrate (MgCl2•6H2O)Sigma-AldrichM8266
Manganese Chloride Tetrahydrate (MnCl2•4H2O)Sigma-Aldrich221279
Niacin (Nicotinic acid)Sigma-AldrichN4126
Nickel(Ii) Chloride Hexahydrate (NiCl2•6H2O)Alfa AesarA14366Toxic
N-valerateSigma-Aldrich240370
P-aminobenzoic acidMP China102569Toxic, Irritating
Phosphoric Acid (H3PO4)Sigma-AldrichP5811
Potassium Dihydrogen Phosphate (KH2PO4)Sigma-AldrichP5504
Potassium Hydrogen Phosphate (K2HPO4)Sigma-Aldrich1551128
PyridoxineAlfa AesarA12041
ResazurinSigma-AldrichR7017
RiboflavinAlfa AesarA11764
Sodium carbonate (Na2CO3)Sigma-Aldrich1613757
Sodium chloride (NaCl)Fisher BioReagents7647-14-5
Sodium hydroxide (NaOH)Fisher ChemicalsS320
Sodium Molybdate Dihydrate (Na2MoO4•2H2O)Acros organics206375000
Thiamine Hydrochloride (Thiamin-HCl)Acros organics148991000
TrypticaseBD Biosciences211921
Vitamin B12Sigma-AldrichV2876
Yeast extractSigma-Aldrich70161
Zinc Sulfate Heptahydrate (ZnSO4•7H2O)Sigma-AldrichZ0251
0.22 µm membrane filter
AMPure magnetic purification beadsAgencourt
Anaerobic chamber with incubatoreForma anaerobic system, Thermo Scientific, USA
Bottle filterCorning
Cheesecloth
Illumina MiSeq sequencerMiseq reagent kit v3
pH meter
Qiagen PowerFecal kitQiagen
Quantitative Insights into Microbial Ecology (QIIME) software
Qubit-3 fluorimeterInVitrogen
VortexThermoscientific
Waters-2695 Alliance HPLC systemWaters Corporation

Riferimenti

  1. Shreiner, A. B., Kao, J. Y., Young, V. B. The gut microbiome in health and in disease. Current Opinion in Gastroenterology. 31 (1), 69-75 (2015).
  2. Xu, Z., Knight, R. Dietary effects on human gut microbiome diversity. British Journal of Nutrition. 113, 1-5 (2015).
  3. Jiang, C., Li, G., Huang, P., Liu, Z., Zhao, B. The gut microbiota and Alzheimer’s disease. Journal of Alzheimers Disease. 58 (1), 1-15 (2017).
  4. Clemente, J. C., Ursell, L. K., Parfrey, L. W., Knight, R. The impact of the gut microbiota on human health: an integrative view. The Journal Cell. 148 (6), 1258-1270 (2012).
  5. Yadav, H., Jain, S., Marotta, F. Probiotics mediated modulation of gut flora might be biotherapeutical approach obesity and type 2 diabetes. Metabolomics : Open Access. 1 (3), 1-3 (2011).
  6. Ahmadi, S., et al. Dietary Polysaccharides in the Amelioration of Gut Microbiome Dysbiosis and Metabolic Diseases. Obesity and Control Theries: Open Access. 4 (3), (2017).
  7. Nagpal, R., et al. Obesity-Linked Gut Microbiome Dysbiosis Associated with Derangements in Gut Permeability and Intestinal Cellular Homeostasis Independent of Diet. Journal of Diabetes Research. , 1-9 (2018).
  8. Paul, B., et al. Influences of diet and the gut microbiome on epigenetic modulation in cancer and other diseases. Journal of Clinical Epigenetics. 7 (1), 112(2015).
  9. O’mahony, S., Clarke, G., Borre, Y., Dinan, T., Cryan, J. Serotonin tryptophan metabolism and the brain-gut-microbiome axis. Journal of Behavioural Brain Research. 277, 32-48 (2015).
  10. Sharon, G., et al. Specialized metabolites from the microbiome in health and disease. Journal of Cell Metabolism. 20 (5), 719-730 (2014).
  11. Faber, T. A., Bauer, L. L., Price, N. P., Hopkins, A. C., Fahey, G. C. In vitro digestion and fermentation characteristics of temulose molasses, a coproduct of fiberboard production, and select temulose fractions using canine fecal inoculum. Journal of Agricultural Food Chemistry. 59 (5), 1847-1853 (2011).
  12. Bourquin, L. D., Titgemeyer, E. C., Fahey, G. C. Vegetable fiber fermentation by human fecal bacteria: cell wall polysaccharide disappearance and short-chain fatty acid production during in vitro fermentation and water-holding capacity of unfermented residues. Journal of Nutrition. 123 (5), 860-869 (1993).
  13. Nagpal, R., et al. Human-origin probiotic cocktail increases short-chain fatty acid production via modulation of mice and human gut microbiome. Scientific Reports. 8 (1), 12649(2018).
  14. Nagpal, R., et al. Comparative microbiome signatures and short-chain fatty acids in mouse, rat, non-human primate and human feces. Frontiers in Microbiology. 9, 2897(2018).
  15. Thangamani, S., Guinan, J., Wang, S., Yadav, H. Antibiotic-induced decreases in the levels of microbial-derived short-chain fatty acids promote gastrointestinal colonization of Candida albicans. bioRxiv. , 428474(2018).
  16. Ahmadi, S., et al. Prebiotics from acorn and sago prevent high-fat diet-induced insulin resistance via microbiome-gut-brain axis modulation. The Journal of Nutritional Biochemistry. , (2019).
  17. Nagpal, R., et al. Gut Microbiome Composition in Non-human Primates Consuming a Western or Mediterranean Diet. Frontiers in Nutrition. 5, 28(2018).
  18. Caporaso, J. G., et al. Ultra-high-throughput microbial community analysis on the Illumina HiSeq and MiSeq platforms. ISME Journal. 6 (8), 1621-1624 (2012).
  19. Caporaso, J. G., et al. QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data. Nature Methods. 7 (5), 335-336 (2010).
  20. Garcia-Villalba, R., et al. Alternative method for gas chromatography-mass spectrometry analysis of short-chain fatty acids in faecal samples. Journal of Seperation Science. 35 (15), 1906-1913 (2012).
  21. Lee, C. H., et al. Frozen vs Fresh Fecal Microbiota Transplantation and Clinical Resolution of Diarrhea in Patients With Recurrent Clostridium difficile Infection: A Randomized Clinical Trial. JAMA. 315 (2), 142-149 (2016).
  22. Chen, M. -H., et al. In vitro fermentation of xylooligosaccharides produced from Miscanthus× giganteus by human fecal microbiota. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 64 (1), 262-267 (2015).
  23. Cook, S., Sellin, J. Short chain fatty acids in health and disease. Alimentary Pharmacology & Therapeutics. 12 (6), 499-507 (1998).
  24. Rastelli, M., Knauf, C., Cani, P. D. Gut microbes and health: a focus on the mechanisms linking microbes, obesity, and related disorders. Obesity. 26 (5), 792-800 (2018).
  25. Zou, J., et al. Fiber-mediated nourishment of gut microbiota protects against diet-induced obesity by restoring IL-22-mediated colonic health. Cell Host & Microbe. 23 (1), e44 41-53 (2018).
  26. Dinan, T. G., Cryan, J. F. Gut–brain axis in 2016: Brain–gut–microbiota axis—mood, metabolism and behaviour. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. 14 (2), 69(2017).

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