Name: an in vitro batch-culture model to estimate the effects of interventional regimens on human fecal microbiota
Uploaded: 2019-07-31T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about An In Vitro Batch-culture Model to Estimate the Effects of Interventional Regimens on Human Fecal Microbiota at JoVE.com

המחברים מכירים בהכרת תודה את תמיכתם של המרכז לסוכרת, השמנת יתר ומטבוליזם ומרכז המדע הקליני והטרנסלtional, בית הספר לרפואה של יער ההתעוררות, מחלקת מימון ההגנה (מספר מענק: W81XWH-18-1-0118), הכיסא השני של קרמיט גלן פיליפס ב רפואת לב וכלי דם; המכון הלאומי לבריאות במימון קלוד ד. פפר מבוגרים אמריקאים מרכז (ממומן על ידי P30AG12232); R01AG18915; R01DK114224 ומרכז המדע הקליני וטרנסלtional (יחידת המחקר הקליני, ממומן על ידי UL1TR001420), מודה גם למרבה המזל. אנו מודים גם למתנדבים שסיפקו דגימות צואה, וחברי המעבדה האחרים שלנו לעזרה טכנית במהלך ניסוי זה.

התראה: עיין בגיליונות הנתונים של בטיחות החומרים המתאימים ופעל לפי ההנחיות וההנחיות להכשרה מתאימה ברמת בטיחות ברמה 2 (BSL-2). בצע את כל השלבים culturing לפי כללי אבטחה טיחות סטנדרטי להשתמש בקבינט bsl-2 בתנאים אספטי. יתר על כן, דגימות צואה מדגמים שונים ונושאים אנושיים עשויים להיות סיכון פוטנציאלי להפ?...

<ol>
	<li>Shreiner, A. B., Kao, J. Y., Young, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+gut+microbiome+in+health+and+in+disease.">The gut microbiome in health and in disease.</a> Current Opinion in Gastroenterology. 31 (1), 69-75 (2015).</li><li>Xu, Z., Knight, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dietary+effects+on+human+gut+microbiome+diversity.">Dietary effects on human gut microbiome diversity.</a> British Journal of Nutrition. 113, 1-5 (2015).</li><li>Jiang, C., Li, G., Huang, P., Liu, Z., Zhao, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+gut+microbiota+and+Alzheimer&#8217;s+disease.">The gut microbiota and Alzheimer&#8217;s disease.</a> Journal of Alzheimers Disease. 58 (1), 1-15 (2017).</li><li>Clemente, J. C., Ursell, L. K., Parfrey, L. W., Knight, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+the+gut+microbiota+on+human+health:+an+integrative+view.">The impact of the gut microbiota on human health: an integrative view.</a> The Journal Cell. 148 (6), 1258-1270 (2012).</li><li>Yadav, H., Jain, S., Marotta, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probiotics+mediated+modulation+of+gut+flora+might+be+biotherapeutical+approach+obesity+and+type+2+diabetes.">Probiotics mediated modulation of gut flora might be biotherapeutical approach obesity and type 2 diabetes.</a> Metabolomics : Open Access. 1 (3), 1-3 (2011).</li><li>Ahmadi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dietary+Polysaccharides+in+the+Amelioration+of+Gut+Microbiome+Dysbiosis+and+Metabolic+Diseases.">Dietary Polysaccharides in the Amelioration of Gut Microbiome Dysbiosis and Metabolic Diseases.</a> Obesity and Control Theries: Open Access. 4 (3), (2017).</li><li>Nagpal, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Obesity-Linked+Gut+Microbiome+Dysbiosis+Associated+with+Derangements+in+Gut+Permeability+and+Intestinal+Cellular+Homeostasis+Independent+of+Diet.">Obesity-Linked Gut Microbiome Dysbiosis Associated with Derangements in Gut Permeability and Intestinal Cellular Homeostasis Independent of Diet.</a> Journal of Diabetes Research. , 1-9 (2018).</li><li>Paul, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influences+of+diet+and+the+gut+microbiome+on+epigenetic+modulation+in+cancer+and+other+diseases.">Influences of diet and the gut microbiome on epigenetic modulation in cancer and other diseases.</a> Journal of Clinical Epigenetics. 7 (1), 112 (2015).</li><li>O&#8217;mahony, S., Clarke, G., Borre, Y., Dinan, T., Cryan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serotonin+tryptophan+metabolism+and+the+brain-gut-microbiome+axis.">Serotonin tryptophan metabolism and the brain-gut-microbiome axis.</a> Journal of Behavioural Brain Research. 277, 32-48 (2015).</li><li>Sharon, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Specialized+metabolites+from+the+microbiome+in+health+and+disease.">Specialized metabolites from the microbiome in health and disease.</a> Journal of Cell Metabolism. 20 (5), 719-730 (2014).</li><li>Faber, T. A., Bauer, L. L., Price, N. P., Hopkins, A. C., Fahey, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+digestion+and+fermentation+characteristics+of+temulose+molasses,+a+coproduct+of+fiberboard+production,+and+select+temulose+fractions+using+canine+fecal+inoculum.">In vitro digestion and fermentation characteristics of temulose molasses, a coproduct of fiberboard production, and select temulose fractions using canine fecal inoculum.</a> Journal of Agricultural Food Chemistry. 59 (5), 1847-1853 (2011).</li><li>Bourquin, L. D., Titgemeyer, E. C., Fahey, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Journal of Nutrition. 123 (5), 860-869 (1993).</li><li>Nagpal, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human-origin+probiotic+cocktail+increases+short-chain+fatty+acid+production+via+modulation+of+mice+and+human+gut+microbiome.">Human-origin probiotic cocktail increases short-chain fatty acid production via modulation of mice and human gut microbiome.</a> Scientific Reports. 8 (1), 12649 (2018).</li><li>Nagpal, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+microbiome+signatures+and+short-chain+fatty+acids+in+mouse,+rat,+non-human+primate+and+human+feces.">Comparative microbiome signatures and short-chain fatty acids in mouse, rat, non-human primate and human feces.</a> Frontiers in Microbiology. 9, 2897 (2018).</li><li>Thangamani, S., Guinan, J., Wang, S., Yadav, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antibiotic-induced+decreases+in+the+levels+of+microbial-derived+short-chain+fatty+acids+promote+gastrointestinal+colonization+of+Candida+albicans.">Antibiotic-induced decreases in the levels of microbial-derived short-chain fatty acids promote gastrointestinal colonization of Candida albicans.</a> bioRxiv. , 428474 (2018).</li><li>Ahmadi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prebiotics+from+acorn+and+sago+prevent+high-fat+diet-induced+insulin+resistance+via+microbiome-gut-brain+axis+modulation.">Prebiotics from acorn and sago prevent high-fat diet-induced insulin resistance via microbiome-gut-brain axis modulation.</a> The Journal of Nutritional Biochemistry. , (2019).</li><li>Nagpal, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gut+Microbiome+Composition+in+Non-human+Primates+Consuming+a+Western+or+Mediterranean+Diet.">Gut Microbiome Composition in Non-human Primates Consuming a Western or Mediterranean Diet.</a> Frontiers in Nutrition. 5, 28 (2018).</li><li>Caporaso, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-high-throughput+microbial+community+analysis+on+the+Illumina+HiSeq+and+MiSeq+platforms.">Ultra-high-throughput microbial community analysis on the Illumina HiSeq and MiSeq platforms.</a> ISME Journal. 6 (8), 1621-1624 (2012).</li><li>Caporaso, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=QIIME+allows+analysis+of+high-throughput+community+sequencing+data.">QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data.</a> Nature Methods. 7 (5), 335-336 (2010).</li><li>Garcia-Villalba, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alternative+method+for+gas+chromatography-mass+spectrometry+analysis+of+short-chain+fatty+acids+in+faecal+samples.">Alternative method for gas chromatography-mass spectrometry analysis of short-chain fatty acids in faecal samples.</a> Journal of Seperation Science. 35 (15), 1906-1913 (2012).</li><li>Lee, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frozen+vs+Fresh+Fecal+Microbiota+Transplantation+and+Clinical+Resolution+of+Diarrhea+in+Patients+With+Recurrent+Clostridium+difficile+Infection:+A+Randomized+Clinical+Trial.">Frozen vs Fresh Fecal Microbiota Transplantation and Clinical Resolution of Diarrhea in Patients With Recurrent Clostridium difficile Infection: A Randomized Clinical Trial.</a> JAMA. 315 (2), 142-149 (2016).</li><li>Chen, M. -. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+fermentation+of+xylooligosaccharides+produced+from+Miscanthus&#215;+giganteus+by+human+fecal+microbiota.">In vitro fermentation of xylooligosaccharides produced from Miscanthus&#215; giganteus by human fecal microbiota.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 64 (1), 262-267 (2015).</li><li>Cook, S., Sellin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short+chain+fatty+acids+in+health+and+disease.">Short chain fatty acids in health and disease.</a> Alimentary Pharmacology &amp; Therapeutics. 12 (6), 499-507 (1998).</li><li>Rastelli, M., Knauf, C., Cani, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gut+microbes+and+health:+a+focus+on+the+mechanisms+linking+microbes,+obesity,+and+related+disorders.">Gut microbes and health: a focus on the mechanisms linking microbes, obesity, and related disorders.</a> Obesity. 26 (5), 792-800 (2018).</li><li>Zou, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber-mediated+nourishment+of+gut+microbiota+protects+against+diet-induced+obesity+by+restoring+IL-22-mediated+colonic+health.">Fiber-mediated nourishment of gut microbiota protects against diet-induced obesity by restoring IL-22-mediated colonic health.</a> Cell Host &amp; Microbe. 23 (1), 41-53 (2018).</li><li>Dinan, T. G., Cryan, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gut&#8211;brain+axis+in+2016:+Brain&#8211;gut&#8211;microbiota+axis&#8212;mood,+metabolism+and+behaviour.">Gut&#8211;brain axis in 2016: Brain&#8211;gut&#8211;microbiota axis&#8212;mood, metabolism and behaviour.</a> Nature Reviews Gastroenterology &amp; Hepatology. 14 (2), 69 (2017).</li></ol>

מודל תסיסה בצואה מבחנה מוצג כאן הוא מודל פשוט אצווה יחיד לקירוב ההשפעות של מצעים שונים וזנים מיקרוביאלית (למשל, prebiotics ו פרוביוטיקה) על ההרכב של האדם microbiota בצואה, כמו גם ה פעילות מטבולית במונחים של הצואה pH ו SCFAs רמות. התוצאות המוצגות בזאת להפגין כי החיסונים של אינולין מקטין את ה-pH בצואה ומגדי?...

Microbiota האדם היא קהילה מורכבת המורכבת של חיידקים, הארכנות, וירוסים ו-איקריוטית חיידקים1, כי לאכלס את גוף האדם פנימי וחיצוני. העדויות האחרונות הקימו את התפקיד הבסיסי של המעיים microbiota ואת המעיים מיקרובידום (האוסף כולו של חיידקים והגנים שלהם נמצא במערכת העיכול האנושית) במחלות אנושיות שונות כולל השמנה, סוכרת, מחלות לב וכלי דם, וסרטן1,2,3. בנוסף, המיקרואורגניזמים החיים בבטן שלנו לייצר ספקטרום רחב של מטבוליטים אשר משפיעים באופן משמעותי על הבריאות שלנו, יכול גם לתרום הפתופסולוגיה של מחלות מספר, כמו גם מגוון של פונקציות מטבוליות4, 5. שינויים חריגים (רטבאליות) בקומפוזיציה ובתפקוד של אוכלוסיית המעיים הזאת מכונים בדרך כלל כ "תחושת בטן". דיסביוזיס משויך בדרך כלל עם מצב לא בריא של המארח ולכן ניתן לבדיל מן הקהילה הטבעית (הומאטית) הקשורים במצב בריא של המארח. דפוסים ספציפיים של המעיים מיקרובידום דיסביוזיס מצויים לעתים קרובות במחלות שונות1,2,3,6,7.
התסיסה של מזון בלתי מתעכל, במיוחד פחמימות fermentable/סיבים, על ידי מיקרוביוטה בטן לא רק תשואות אנרגיה אלא גם מייצרת מטבוליטים מפוצלים כולל חומצות שומן קצרות שרשרת (SCFAs), לקטט, formate, פחמן דו חמצני, מתאן, מימן, ואתנול6. בנוסף, מיקרוביוטה המעיים מייצרת גם מספר חומרים ביולוגיים אחרים כגון חומצה פולית, ביוטין, טרימטוליאמין-N-תחמוצת, סרוטונין, טריפטופן, חומצה גמא-עמינח בוטירית, דופמין, נוראדרנלין, אצטילכולין, היסטמין, חומצה דאוקסיכופילית ו-4-אתיל סולפט. הדבר מתרחש בעיקר באמצעות הניצול של פלקסים מטבולית פנימית בתוך נישה חיידק מארח, אשר תורמת בכמה תהליכי הגוף, פונקציות מטבולית ושינויים אפיגנטיים1,8,9, . בסדר, עשר עם זאת, ההשפעות של התערבויות שונות על מוצרים מסוג זה להישאר אירעה או לא ברור בשל היעדר קל, יעיל ומהווה פרוטוקולים להיות ברורים. הרכב מיקרוביוטה של הבטן האנושית הוא מערכת אקולוגית מורכבת ומגוונת ביותר, ולכן, שאלות רבות לגבי תפקידה בבריאות האדם ובמחלות המחלה עדיין נשארות ללא מענה. ההשפעות של הרבה במעי המשותף מודולטורים הנפוצים (למשל, פרוביוטיקה, prebiotics, אנטיביוטיקה, השתלת צואה וזיהומים) על הרכב פונקציות מטבולית של microbiome המעי להישאר חמקמק במידה רבה. בנוסף, הבדיקה והאימות של תופעות אלה ב vivo הוא קשה, במיוחד משום שרוב החומרים המזינים ומטבוליטים המיוצרים על ידי מיקרוביוטה המעיים נספגים או נפטרים של בו זמנית ובמהירות בבטן; לכן, מדידת הייצור, כמות ועיבוד של מטבוליטים אלה (g., SCFAs) ב vivo עדיין נשאר אתגר מעשי. אכן, מודלים פיזיולוגיים כגון בעלי חיים ונושאים אנושיים הם קריטיים לקביעת התפקיד של מיקרובידום המעיים והאפנון שלה על בריאות מארח, אבל אלה לא יכול להיות מתאים הקרנת בקנה מידה גדול של סוגים שונים של מודולים microbiome בשל אילוצי מוסר, כספיים או זמן. לשם כך, ב-vivo מבחנה ו/או לשעבר מודלים, כגון culturing של מיקרוביוטה במבחנה ולאחר מכן להתערב עם מודולים microbiota שונים, יכול להציע זמן וכסף הזדמנויות ומכאן יכול לאפשר הקרנה ראשונית או בקנה מידה גדול של מרכיבים שונים (כגון פרוביוטיקה, prebiotics, ותרכובות התערבותית אחרים) כדי לבחון/לנבא את ההשפעות שלהם על הגיוון microbiota צואה, קומפוזיציה ופרופילים מטבוליים. מחקרים באמצעות כגון מערכות מחוץ לvivo לשעבר של מיקרובידום הבטן עשוי להקל על הבנה נוספת של המארחים-microbiome מארח שתורמים לארח בריאות ומחלות, והוא יכול גם להוביל למציאת טיפולים חדשניים המטרה מיקרובידום ל שפר בריאות המארחת ולמנוע ולטפל במחלות שונות1.
למרות שמערכות התרבות של מיקרוביוטה בבטן החוץ לא יכולות לשכפל באמת את תנאי המעיים הממשיים, מספר מעבדות השתדלו לפתח מודלים כאלה, שחלקם נמצאו מעשי במידה מסוימת והשתמשו בהם בהצלחה ל מטרות שונות. אחד מדגמי הבטן האחרונים הוא סימולטור של המערכת האקולוגית של מעיים אנושיים, אשר מחקה את מערכת העיכול האנושית כולה, כולל הקיבה, המעי הדק, ואזורים שונים של המעי הגס. עם זאת, מודלים מורכבים מבחינה טכנית לא יהיו נגישים למתקני מחקר אחרים ברחבי העולם. לכן, יש עדיין צורך קריטי לפיתוח דגמים חלופיים חדשים, כי הם פשוטים יחסית, במחיר סביר ומעשי עבור מעבדות לימוד מודולים microbiome ואת ההשפעות שלהם על המעיים microbiome ובריאות מארח. מכאן, השימוש של מבחנה (או ex vivo) מערכת התרבות מיקרוביוטה הצואה יהיה שימושי ללמוד את ההשפעות של התערבויות כאלה11,12. באופן ספציפי, את ההשפעה של prebiotics שונים על קיבולת תסיסה microbiota מבחינת שינויים תקופתיים מגוון מיקרוביוטה הבטן והרכב, ה-pH צואה, ואת רמות של מטבוליטים מיקרוביאלית כולל SCFAs ו לקטט ניתן ללמוד 13. בזאת, באמצעות אינולין (אחד הרכיבים הנפוצים ביותר לחקור prebiotic יוטי) כדוגמה של מודול microbiome, הפרוטוקול צעד אחר צעד של מערכת האצווה vivo microbiome פשוטה זו לשעבר מתוארים כדי להדגים את השימוש בה כדי להעריך את ה שינויים במיקרוביוטה הצואה ומיקרוטבוליטים בעקבות התערבות עם מודולים מיקרובידום.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ammonium Bicarbonate (NH4HCO3)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>217255</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium Sulfate (NH4)2SO4 </td>
			<td>TGI</td>
			<td>C2388</td>
			<td>Toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Chloride Dihydrate (CaCl2&#8226;2H2O)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C3306</td>
			<td>Irritating</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cobaltous Chloride Hexahydrate (CoCl2&#8226;6H2O)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>255599</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cupric Chloride Dihydrate (CuCl2&#8226;2H2O)</td>
			<td>Acros organics</td>
			<td>2063450000</td>
			<td>Toxic, Irritating</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cysteine-HCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C121800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-biotin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B4501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-Pantothenic acid</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A16609</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disodium Ethylenediaminetetraacetate Dihydrate (Na2EDTA)</td>
			<td>Biorad</td>
			<td>1610729</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DL-&#945;-methylbutyrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>W271918</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferrous Sulfate Heptahydrate (FeSO4&#8226;7H2O)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F8263</td>
			<td>Toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Folic acid</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>J62937</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G8270</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H9039</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hepes</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A14777</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isobutyrate</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>L04038</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isovalerate</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A18642</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium Chloride Hexahydrate (MgCl2&#8226;6H2O)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M8266</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manganese Chloride Tetrahydrate (MnCl2&#8226;4H2O)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>221279</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Niacin (Nicotinic acid)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>N4126</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel(Ii) Chloride Hexahydrate (NiCl2&#8226;6H2O)</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A14366</td>
			<td>Toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-valerate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>240370</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P-aminobenzoic acid</td>
			<td>MP China</td>
			<td>102569</td>
			<td>Toxic, Irritating</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphoric Acid (H3PO4)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P5811</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Dihydrogen Phosphate (KH2PO4)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P5504</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Hydrogen Phosphate (K2HPO4)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>1551128</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pyridoxine</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A12041</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resazurin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>R7017</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Riboflavin</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A11764</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium carbonate (Na2CO3)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>1613757</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride (NaCl)</td>
			<td>Fisher BioReagents</td>
			<td>7647-14-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide (NaOH)</td>
			<td>Fisher Chemicals</td>
			<td>S320</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Molybdate Dihydrate (Na2MoO4&#8226;2H2O)</td>
			<td>Acros organics</td>
			<td>206375000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thiamine Hydrochloride (Thiamin-HCl)</td>
			<td>Acros organics</td>
			<td>148991000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypticase</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>211921</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vitamin B12</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>V2876</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast extract</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>70161</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zinc Sulfate Heptahydrate (ZnSO4&#8226;7H2O)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z0251</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.22 &#181;m membrane filter</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AMPure magnetic purification beads</td>
			<td>Agencourt</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anaerobic chamber with incubatore</td>
			<td>Forma anaerobic system, Thermo Scientific, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bottle filter</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cheesecloth</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Illumina MiSeq sequencer</td>
			<td>Miseq reagent kit v3</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH meter</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Qiagen PowerFecal kit</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quantitative Insights into Microbial Ecology (QIIME) software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Qubit-3 fluorimeter</td>
			<td>InVitrogen</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex</td>
			<td>Thermoscientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Waters-2695 Alliance HPLC system</td>
			<td>Waters Corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an in vitro batch-culture model to estimate the effects of interventional regimens on human fecal microbiota

התפקיד המתעוררים של מיקרובידום הבטן במספר מחלות אנושיות דורש פריצת דרך של כלים חדשים, טכניקות וטכנולוגיות. שיפורים כאלה נחוצים כדי לפענח את הניצול של מודולים microbiome עבור הטבות בריאות האדם. עם זאת, ההקרנה בקנה מידה גדול אופטימיזציה של מודולטורים כדי לאמת אפנון microbiome ולנבא יתרונות בריאותיים קשורים עשוי להיות קשה כמעט בשל הצורך במספר רב של בעלי חיים ו/או בעלי האדם. לשם כך, במודלים של מבחנה או vivo ex יכול להקל על הקרנה ראשונית של מאפטורים מיקרובידום. בזאת, הוא ממוטב והפגינו לשעבר מערכת התרבות microbiota vivo הצואה שניתן להשתמש בהם כדי לבחון את ההשפעות של התערבויות שונות של מאפטורים במעיים של המעי, כולל פרוביוטיקה, prebiotics ורכיבים אחרים מזון, מלבד ותרופות, על הגיוון וההרכב של מיקרוביוטה המעי האנושי. אינולין, אחד התרכובות הנפוצות ביותר במחקר prebio, ו microbiome מודולטורים, משמש כדוגמה כאן כדי לבחון את השפעתו על הרכב מיקרוביוטה צואה בריא ופעילויות מטבולית שלה, כגון בצואה pH ורמות צואה של חומצות אורגניות כולל חומצות שומן לקטט ושרשרת קצרות (SCFAs). הפרוטוקול עשוי להיות שימושי עבור מחקרים שנועדו להערכת ההשפעות של התערבויות שונות של מודולטורים על פרופילי microbiota צואה ובניבוי השפעות בריאותיות.

הפרוטוקול משמש כדי להדגים את ההשפעה של ביוביוטיקה ספציפית (כלומר, אינולין על הרכב microbiota ופעילויות מטבוליות במונחים של שינויים ב-pH צואה ואת הריכוז של לקטט ו scprea בצואה של נושאים אנושיים בריאים על נקודות זמן שונות לאחר הטיפול עם אינולין). ה-pH צואה, רמות צואה של לקטט ו SCFAs (<strong ...

Watch this Scientific Journal Video about An In Vitro Batch-culture Model to Estimate the Effects of Interventional Regimens on Human Fecal Microbiota at JoVE.com

An In Vitro Batch-culture Model to Estimate the Effects of Interventional Regimens on Human Fecal Microbiota

פרוטוקול זה מתאר את מערכת התסיסה התרבותית של תרבות האצווה האנושית של מיקרוביוטה בצואה, באמצעות אינולין (באופן מוכר, ואחד מהמיקרוביוטה הנפוצים ביותר) כדי להדגים את השימוש במערכת זו בהערכת השפעות ספציפיות התערבויות על הרכב microbiota צואה ופעילויות מטבולית.

באצווה מחוץ לגופית-מודל תרבות להעריך את ההשפעות של משטרי התערבותית על האדם מיקרוביוטה בצואה

The emerging role of the gut microbiome in several human diseases demands a breakthrough of new tools, techniques and technologies. Such improvements are ...

בהתחשב בתפקיד המתעוררים של מיקרוביום המעיים במחלות אנושיות שונות, מספר אפנן מיקרוביום המעיים כמו פרוביוטיקה, פרה-ביוטיקה, דיאטות ותרופות יכול לעזור בהשראת מחלות בריאות הקשורות למיקרוביום במעיים. עם זאת אין מערכת סינון מהירה ובמחיר סביר זמינים כדי לחזות את ההשפעות של אפנוני מיקרוביום המעיים כאלה, אבל מערכת זו היא פשוטה מספיק כדי לחזות כיצד התערבויות מסוימות יכולות להשפיע על מיקרוביום המעיים שבסופו של דבר יכול להשפיע על בריאות המארח. פרוטוקול זה הוא פשוט, סביר ומעשי עבור מעבדות לחקור את אפנוני המיקרוביום במעיים ואת ההשפעות שלהם על microbiota ובריאות המארח.תחזוקה של תנאים אספטיים ואנאירוביים חיונית לניסוי זה. כמו כן יש להשתמש בדגימה הצואה מחדש, מיד עם איסוף. אחרת אם הניסוי מתוכנן מאוחר יותר, המדגם צריך להיות מאוחסן במינוס 80 מיד עם איסוף, ללא כל חשיפה לטמפרטורת הסביבה ואוויר.טיפול בדיוק במהלך הכנת aliquot וצנרת חשוב גם לשמירה על דיוק ושחזור. זה ייקח פחות מ -12 שעות בשעות היום. אנחנו יכולים לבנות תרבות בן לילה אם הם צריכים את הדגימות ב24 שעות.לאחר מכן, ואחריו חומצות שומן קצרות שרשרת ונחישות המיקרוביום. את התהליך הזה יפגינו שני תלמידי יוני גדולים, שוקו אחמדי ורבינה מינלי מהמעבדה שלי. להכנת מדיית תסיסה מתחת למכסה המנוע של אדים, בבקבוק ריאגנט על תערובת מגנט, יש לערבב פתרון A, פתרון B, פתרון מינרלי קורט, תותב ויטמין מסיס במים, תותב ביוטין חומצה פולית, פתרון ריבופלבין, פתרון המין, תערובת חומצות שומן קצרות שרשרת ורסזורין.לאחר מכן מוסיפים לתוך תמצית שמרים בקבוק, נתרן קרבונט, ציסטאין הידרוכלוריד מונוהידראט, טריפטיקאז. הוסף 296.1 מיליליטר של מים מזוקקים, להתאים את ה- pH עם הידרוכלוריד נורמלי אחד או נתרן הידרוקסיד כדי להבטיח שזה סביב 7.0. העבר את המיקרו-מטר לתחנת עבודה אספטית, ולהשתמש במסנן ואקום עם גודל נקבובית ב- 0.22 מיקרומטר כדי לסנן את המדיה לחיטוי.כדי להכין פתרון דילול אנאירובי ליטר אחד, להמיס חמישה גרם של נתרן כלורי, שני גרם של גלוקוז, ו 0.3 גרם של ציסטאין הידרוכלוריד מונוהידראקט במים מיוינים. יש לאחסן אותו בתוך התא האנארובי ב-121.1 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות. לפני תחילת ניסוי התסיסה, שמרו את כל החומרים, הפתרונות והכלים הדרושים לניסוי התסיסה בתוך התא האנארובי למשך 48 שעות לפחות, כדי להבטיח שכל שאריות החמצן יוסרו.לפחות 24 שעות לפני ניסוי התסיסה, שוקלים 300 מיליגרם אינולין, ומעבירים אותו לצינור 50 מיליליטר, אשר ממוקם לאחר מכן בתוך התא האנירובי. הוסף 26 מיליליטר של מדיה תסיסה מעורקת לתוך הצינור, ומערבולת לערבב. אפשר הידרציה של סיבים במשך כ 24 שעות.ביום של ניסוי התסיסה, להכין inoculum צואה. ראשית, לשקול חמישה גרם של מדגם צואה טרי בצינור חרוט 50 מיליליטר. הוסף פתרון דילול אנאירובי לצינור כדי להגיע לנפח סופי של 50 מיליליטר.מערבולת במשך 15 דקות, או עד הומוגני לחלוטין. שמור את הצינורות מחוסנים ב 37 מעלות צלזיוס בתוך התא אנאירובי, ולהפוך בעדינות פעם בשעה כדי לעכל מחדש את הסיבים ואת inoculum. לאחר שלוש, שש, תשע או 24 שעות, להוציא את הכמות הנכונה של מדיה מותססת, צנטריפוגה הדגימות ב 14, 000 פעמים גרם במשך 10 דקות בארבע מעלות צלזיוס.מיד להקפיא את supernatant ו גלולה בחנקן נוזלי, ולאחר מכן לאחר הקפאת הצמד, לאחסן את supernatant לניתוח חומצות שומן קצר שרשרת, ו גלולה לניתוח מיקרוביום, במינוס 80 מעלות צלזיוס. פרוטוקול זה משמש להדגמת ההשפעה של פרה-ביוטיקה ספציפית. הצואה של נבדקים אנושיים בריאים, לאחר טיפול עם אינולין, הראה pH יציב יחסית במשך תשע שעות, בעוד ירד באופן דרמטי לאחר 24 שעות.החיסון של אינולין הגדיל באופן משמעותי את רמות חומצות השומן קצרות השרשרת לקטט בדגימה צואה שטופלו אינולין מושווה לתרבות microbiota צואה לא מטופלים. ניתוח קואורדינטות ראשי מראה הרכב מיקרוביוטה שונה לאמצעי UniFrac משוקלל ולא משקל של גיוון בטא בין אינולין מטופל דגימות מטופלות. מדדים של גיוון אלפא לעומת מגוון פילוגנטי באמצעות עץ שלם PD, עושר מינים, יחידות אירונומיות תפעוליות, שווה מינים, כמו גם שפע יחסי של פילה וג'נה מרכזיים, כולם מציגים חתימות microbiota מעיים שונים בין אינולין מטופל דגימות מטופלות.cladogram אטיונומית, נגזר ניתוח גודל אפקט מפלה ליניארי של רצפי 16S, מייצג את המסה בשפע דיפרנציאלי בין קבוצות שונות של דגימות. בצע את כל השלבים בזהירות. הדבר החשוב ביותר הוא לשמור על תנאים אספטיים ואנאירוביים קפדניים.העל-טבעי ומהניסוי יכול לשמש לטיפול בשינויים ברמת חומצות השומן בשרשרת קצרה כתוצאה מהתסיסה המבוססת על סיבים. בנוסף, גלולה יכול לשמש לניתוח השינויים בהרכב המיקרוביום במעיים. כמה כימיקלים המשמשים להכנת תקשורת התרבות עלולים להיות מסוכנים.נא את גיליון MSDS ולנקוט אמצעי זהירות בהתאם.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

An In vitro Model to Study Heterogeneity of Human Macrophage Differentiation and Polarization

An In vitro Model to Study Heterogeneity of Human Macrophage Differentiation and Polarization

<em&gt; במבחנה</em&gt; מודל ללמוד ההטרוגניות של בידול Macrophage אדם וקיטוב

Monocyte-derived macrophages represent an important cell type of the innate immune system. Mouse models studying macrophage biology suffer from the ...

An In vitro Model to Study Immune Responses of Human Peripheral Blood Mononuclear Cells to Human Respiratory Syncytial Virus Infection

An In vitro Model to Study Immune Responses of Human Peripheral Blood Mononuclear Cells to Human Respiratory Syncytial Virus Infection

Human respiratory syncytial  virus (HRSV) infections present a broad spectrum of disease severity, ranging  from mild infections to life-threatening ...

Investigating the Effects of Probiotics on Pneumococcal Colonization Using an In Vitro Adherence Assay

Investigating the Effects of Probiotics on Pneumococcal Colonization Using an In Vitro Adherence Assay

חוקר את ההשפעות של פרוביוטיקה על דלקת ריאות התיישבות שימוש<em&gt; במבחנה</em&gt; Assay דבקות

Adherence of Streptococcus pneumoniae (the pneumococcus) to the epithelial lining of the nasopharynx can result in colonization and is considered a ...

An In Vitro Model for Measuring Immune Responses to Malaria in the Context of HIV Co-infection

An In Vitro Model for Measuring Immune Responses to Malaria in the Context of HIV Co-infection

<em&gt; במבחנה</em&gt; מודל למדידה של מערכת חיסונית למלריה בהקשר של HIV Co-זיהום

Malaria and HIV co-infection is a growing health priority. However, most research on malaria or HIV currently focuses on each infection individually. ...

An In Vitro Model of the Blood-brain Barrier Using Impedance Spectroscopy: A Focus on T Cell-endothelial Cell Interaction

An In Vitro Model of the Blood-brain Barrier Using Impedance Spectroscopy: A Focus on T Cell-endothelial Cell Interaction

<em&gt; במבחנה</em&gt; דגם של מחסום דם-מוח באמצעות ספקטרוסקופיית עכבה: התמקדות T Cell-אנדותל אינטראקציה תא

Breakdown of the blood-brain barrier (BBB) is a critical step in the development of autoimmune diseases such as multiple sclerosis (MS) and its animal ...

Visualizing the Effects of Sputum on Biofilm Development Using a Chambered Coverglass Model

לדמיין את ההשפעות של כיח על פיתוח biofilm באמצעות מודל תאיים coverglass

Biofilms consist of groups of bacteria encased in a self-secreted matrix. They play an important role in industrial contamination as well as in the ...

Analysis of Lymphocyte Extravasation Using an In Vitro Model of the Human Blood-brain Barrier

Analysis of Lymphocyte Extravasation Using an In Vitro Model of the Human Blood-brain Barrier

ניתוח של לימפוציטים extravasation שימוש<em&gt; במבחנה</em&gt; דגם של מחסום אנושי דם-מוח

Lymphocyte extravasation into the central nervous system (CNS) is critical for immune surveillance. Disease-related alterations of lymphocyte ...

Overexpression and Purification of Human Cis-prenyltransferase in Escherichia coli

Overexpression and Purification of Human Cis-prenyltransferase in Escherichia coli

Overexpression וטיהור האדם<em&gt; Cis</em&gt; פרנליטרונפרפרז ב<em&gt; Escherichia coli</em

Prenyltransferases (PT) are a group of enzymes that catalyze chain elongation of allylic diphosphate using isopentenyl diphosphate (IPP) via multiple ...

Effects of Taste Signaling Protein Abolishment on Gut Inflammation in an Inflammatory Bowel Disease Mouse Model

ההשפעות של טעם איתות חלבון ביטול על דלקת מעיים במודל עכבר מחלות מעי דלקתיות

Inflammatory bowel disease (IBD) is one of the immune-related gastrointestinal disorders, including ulcerative colitis and Crohn's disease, that affects ...

Analysis of Interactions between Endobiotics and Human Gut Microbiota Using In Vitro Bath Fermentation Systems

ניתוח אינטראקציות בין האנדוביוטיקה לבין מיקרוביוטה של האדם באמצעות מערכות תסיסה מחוץ לאמבט

Human intestinal microorganisms have recently become an important target of research in promoting human health and preventing diseases. Consequently, ...