Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
В этой рукописи мы обсуждаем новый метод отбора проб и анализа микробиома двенадцатиперстной кишки. Этот метод обеспечивает точное изображение микробного разнообразия и состава в двенадцатиперстной кишке и может быть полезен для дальнейшего исследования микробиома двенадцатиперстной кишки.
Сдвиги в микробиоме коррелируют с физиологией и патофизиологией многих систем органов как у людей, так и у мышей. Микробиом кишечника обычно изучается с помощью коллекций образцов кала. Легкость получения образцов кала привела к проведению многих исследований, которые выявили информацию о дистальном отделе люминального желудочно-кишечного тракта. Тем не менее, немногие исследования рассматривали важность микробиома в проксимальном отделе кишечника. Учитывая, что двенадцатиперстная кишка является основным местом пищеварения и всасывания, ее микробиом имеет отношение к питанию и заболеваниям печени и требует дальнейшего изучения. В данной статье мы подробно описываем новый метод отбора проб микробиома проксимального просвета и слизистой оболочки кишечника у людей, проходящих эндоскопию верхних отделов кишечника, путем получения дуоденального аспирата и биопсии. Забор образцов является легким и не зависит от таких артефактов, как прилегание пациента к подготовительной работе, как это может быть в случае получения образцов толстой кишки во время колоноскопии. Предварительные результаты показывают, что микробиомы люминальных и слизистых оболочек существенно различаются, что, вероятно, связано с условиями окружающей среды и барьерными функциями. Таким образом, комбинация дуоденального аспирата и биопсии позволяет получить более полную картину микробиома в двенадцатиперстной кишке. Биопсия берется из нисходящего и горизонтального сегментов двенадцатиперстной кишки, которые анатомически близки к печени и желчевыводящему дереву. Это важно для изучения роли биологии желчных кислот и оси кишечник-печень в заболеваниях печени. Биопсия и аспират могут быть использованы для секвенирования 16S рибосомальной РНК, метаболомики и других подобных приложений.
В последние годы микробиом кишечника стал областью повышенного интереса. В настоящее время понятно, что разнообразная бактериальная популяция в кишечнике может различаться в зависимости от множества факторов, включая генетику, диету, лекарства и влияние окружающейсреды. Исследования также выявили уникальные микробные профили, связанные с различными желудочно-кишечными заболеваниями, такими как ожирение, воспалительные заболевания кишечника и заболевания печени 2,3. Большинство исследований сосредоточены на профилировании микробиома толстой кишки путем анализа образцов кала и дистальных отделов слизистой оболочки4. Несмотря на то, что самая высокая концентрация кишечных бактерий находится в толстой кишке (10-12 бактерий/грамм), тем не менее, существует сложное сообщество микробов, обитающих в двенадцатиперстной кишке (103/г), тощей кишке (104/г) и подвздошной кишке (107 г), которые играют ключевую роль в пищеварительном метаболизме и всасывании.
Тонкая кишка служит основным местом расщепления и всасывания питательных веществ в желудочно-кишечном тракте. Комменсальные бактерии, выстилающие тонкую кишку, играют фундаментальную роль в содействии химическому расщеплению пищевых субстратов и высвобождении биологически активных соединений, способствующих усвоению питательных веществ6. Эти взаимодействия способствуют формированию сложной среды микроб-микробной активности и активности хозяина-микроба в тонком кишечнике7. Исследование, в котором изучалась микробиота тонкого кишечника на мышиных моделях, показало, что у стерильных мышей, которых кормили пищей с высоким содержанием жиров, нарушалось всасывание липидов, но при колонизации микробиотой тощей кишки наблюдалось прямое увеличение абсорбции липидов6. Пилотное исследование на людях по изучению микробиоты двенадцатиперстной кишки у людей с ожирением и здоровых людей показало, что в микробиоте двенадцатиперстной кишки людей с ожирением наблюдаются изменения в путях распада жирных кислот и сахарозы, вероятно, вызванные зависимостью от диеты8. Кроме того, дисбиоз микробиоты тонкой кишки был выявлен при нескольких заболеваниях, включая избыточный бактериальный рост в тонком кишечнике, синдром короткой кишки, резервуарный илеит, кишечную дисфункцию окружающей среды и синдром раздраженного кишечника7.
Нас интересует взаимосвязь между микробиомом и различными стадиями хронического заболевания печени. В частности, двенадцатиперстная кишка служит первым местом химического расщепления и всасывания питательных веществ в тонком кишечнике. Кроме того, портальное печеночное кровообращение доставляет питательные вещества и метаболиты в печень, где они перерабатываются и регулируются в кровоток. Анатомическая близость кишечника и печени создает среду, восприимчивую к провоспалительным реакциям, которые могут возникнуть из-за сбоя в кишечном барьере или изменений в микробиоме кишечника9. Исследования, изучающие микробиом и прогрессирование заболеваний печени, выявили микробный дисбиоз у пациентов с неалкогольной жировой болезнью печени (НАЖБП), стеатогепатитом (НАСГ), алкогольной болезнью печени и циррозомпечени 10,11. В то время как большинство исследований характеризуют микробиом толстой кишки, мы были заинтересованы в изучении микробиома тонкой кишки в связи с заболеваниями печени. Используя представленный здесь новый метод, мы идентифицировали уникальные микробные профили двенадцатиперстной кишки у пациентов с циррозом печени в отношении диеты12.
Поскольку характеристика микробиома тонкой кишки продолжает вызывать повышенный интерес, необходимо разработать единые методы получения образцов, которые точно представляют микробиоту тонкой кишки. Тем не менее, существуют проблемы, связанные с получением образцов, которые усложняют изучение микробиома тонкой кишки. Современные методы отбора проб требуют инвазивных процедур, которые часто подвержены загрязнению, как описано в Kastl et al7. В данной статье мы подробно описываем новый метод получения дуоденального аспирата и биопсии для микробного анализа у пациентов с заболеваниями печени, проходящих эзофагогастродуоденоскопию.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Образцы двенадцатиперстной кишки были получены в Системе здравоохранения Большого Лос-Анджелеса, Медицинском центре Седарс-Синай и Медицинском центре Рональда Рейгана в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе после того, как клинический протокол исследования микробиома, микробных маркеров и заболеваний печени (M3LD) был принят институциональным наблюдательным советом местного комитета по этике. Письменное информированное согласие было получено от всех участвующих пациентов.
1. Согласие участников
2. Сбор образцов
3. Обработка аспирата
4. Анкетирование и сбор клинических данных
5. Экстракция ДНК
6. Амплификация ДНК
7. Очистка и настройка библиотеки
8. Форматирование данных
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Популяционные различия между слизистой оболочкой и микробиомом просвета проксимального отдела кишечника
В предыдущих исследованиях были обнаружены различия в микробных популяциях образцов просвета и слизистой оболочки толстой кишки ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Исследования микробиома невероятно важны, поскольку эта сложная экосистема играет решающую роль в энергетическом гомеостазе, иммунологических реакциях и метаболизме. Существуют региональные различия в микробиоме, которые могут отражать различные физ?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
У авторов нет конкурирующих финансовых конфликтов интересов, о которых можно было бы сообщить.
Это исследование было профинансировано грантом Национального института здравоохранения/Национального института рака No RO1CA204145.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2 mL cryovials | Corning | 430659 | |
96-well plates | Applied Biosystems | 4306737 | |
dNTPs | Sigma | D7295 | |
Dry ice | Provided by institution | ||
EG29-i10 endoscope | Pentax | N/A | Endoscope size may vary depending on patient physiology |
Epoch microplate spectrophotometer | Biotek | N/A | |
Ethanol | Sigma Aldrich | 676829 | |
HiSeq 2500 | Illumina | N/A | |
IL_806r reverse primer | IDT DNA technologies | custom | custom primers |
ILHS_515f forward primer | IDT DNA technologies | custom | custom primers |
JumpStart Taq DNA | Sigma | D4184 | |
Mucus specimen trap | Busse Hospital Disposables | 405 | 40 cc specimen trap with transport cap |
Nanodrop Gen5 software | ThermoFisher Scientific | ||
PCR buffer | Sigma | P2192 | |
PCR cleanup kit | Zymo Research | D4204 | |
Radial Jaw 4 Jumbo Forceps | Boston Scientific | M00513343 | 2.8mm Jaw OD |
Vioscreen dietary questionnaire | VioCare | N/A | |
ZymoBIOMICS DNA Microprep Kit | Zymo Research | D4300 | 25 ug binding capacity |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены