Name: analysis of interactions between endobiotics and human gut microbiota using in vitro bath fermentation systems
Uploaded: 2019-08-23T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Interactions between Endobiotics and Human Gut Microbiota Using In Vitro Bath Fermentation Systems at JoVE.com

Denna studie finansierades av National Nature Science Foundation i Kina (nr 31741109), Hunan Natural Science Foundation (nr 2018JJ3200), och konstruera program för tillämpad karakteristisk disciplin i Hunan University of Science and Engineering. Vi tackar LetPub (www.letpub.com) för dess språkliga hjälp under utarbetandet av detta manuskript.

Detta protokoll följer riktlinjerna från etikkommittén för Hunan University of Science and Engineering (Hunan, Kina) och Zhejiang Gongshang University (Zhejiang, Kina).
1. beredning av bakterier
<ol><li>Beredning av Bifidobacterium medium buljong<ol>
<li>Kombinera följande komponenter i 950 mL destillerat vatten: köttextrakt, 5 g/L; jästextrakt, 5 g/L; kasein Peptone, 10 g/L; soytone, 5 g/L; glukos, 10 g/L; K2HPO4, 2,04 g/L; MgSO4· 7h2O, 0,...

<ol>
	<li>Maarten, V. D. G., Blotti&#232;re Herv&#233;, M., Dor&#233;, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Humans+as+holobionts:+implications+for+prevention+and+therapy.">Humans as holobionts: implications for prevention and therapy.</a> Microbiome. 6 (1), 81 (2018).</li><li>Allen, A. P., Dinan, T. G., Clarke, 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=A+psychology+of+the+human+brain-gut-microbiome+axis.">A psychology of the human brain-gut-microbiome axis.</a> Social and Personality Psychology Compass. 11 (4), e12309 (2017).</li><li>Arora, T., B&#228;ckhed, F. <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+metabolic+disease:+current+understanding+and+future+perspectives.">The gut microbiota and metabolic disease: current understanding and future perspectives.</a> Journal of Internal Medicine. 280, 39-349 (2016).</li><li>Maurice, C., Haiser, H., Turnbaugh, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Xenobiotics+shape+the+physiology+and+gene+expression+of+the+active+human+gut+microbiome.">Xenobiotics shape the physiology and gene expression of the active human gut microbiome.</a> Cell. 152 (1-2), 39-50 (2013).</li><li>Carmody, R. N., Turnbaugh, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Host-microbial+interactions+in+the+metabolism+of+therapeutic+and+diet-derived+xenobiotics.">Host-microbial interactions in the metabolism of therapeutic and diet-derived xenobiotics.</a> Journal of Clinical Investigation. 124 (10), 4173-4181 (2014).</li><li>Lu, K., Mahbub, R., Fox, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Xenobiotics:+interaction+with+the+intestinal+microflora.">Xenobiotics: interaction with the intestinal microflora.</a> ILAR Journal. 56 (2), 218-227 (2015).</li><li>Taguer, M., Maurice, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+complex+interplay+of+diet,+xenobiotics,+and+microbial+metabolism+in+the+gut:+implications+for+clinical+outcomes.">The complex interplay of diet, xenobiotics, and microbial metabolism in the gut: implications for clinical outcomes.</a> Clinical Pharmacology &amp; Therapeutics. 99 (6), 588-599 (2016).</li><li>Anubhav, D., Meenakshi, S., Shankar, G. T., Mande, S. S., Wilson, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Xenobiotic+metabolism+and+gut+microbiomes.">Xenobiotic metabolism and gut microbiomes.</a> PLoS One. 11 (10), e0163099 (2016).</li><li>Koppel, N., Rekdal, V. M., Balskus, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+transformation+of+xenobiotics+by+the+human+gut+microbiota.">Chemical transformation of xenobiotics by the human gut microbiota.</a> Science. 356 (6344), 1246-1257 (2017).</li><li>Hidalgo-Cantabrana, C., 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=Genomic+overview+and+biological+functions+of+exopolysaccharide+biosynthesis+in+Bifidobacterium+spp.">Genomic overview and biological functions of exopolysaccharide biosynthesis in Bifidobacterium spp.</a> Applied and Environmental Microbiology. 80 (1), 9-18 (2014).</li><li>Liu, 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=Effects+of+bifidobacteria-produced+exopolysaccharides+on+human+gut+microbiota+in+vitro.">Effects of bifidobacteria-produced exopolysaccharides on human gut microbiota in vitro.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. , 1-10 (2018).</li><li>Tang, 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+microbial+profile+is+altered+in+primary+biliary+cholangitis+and+partially+restored+after+UDCA+therapy.">Gut microbial profile is altered in primary biliary cholangitis and partially restored after UDCA therapy.</a> Gut. 67 (3), 534-541 (2018).</li><li>Kuczynski, 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=Using+QIIME+to+analyze+16S+rRNA+gene+sequences+from+microbial+communities.">Using QIIME to analyze 16S rRNA gene sequences from microbial communities.</a> Current Protocols in Microbiology. 27 (1), 1-28 (2012).</li><li>Hiltemann, S. D., Boers, S. A., van der Spek, P. J., Jansen, R., Hays, J. P., Stubbs, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Galaxy+mothur+Toolset+(GmT):+a+user-friendly+application+for+16S+rRNA+gene+sequencing+analysis+using+mothur.">Galaxy mothur Toolset (GmT): a user-friendly application for 16S rRNA gene sequencing analysis using mothur.</a> GigaScience. , (2018).</li><li>Wang, Q., Garrity, G. M., Tiedje, J. M., Cole, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Na&#239;ve+Bayesian+classifier+for+rapid+assignment+of+rRNA+sequences+into+the+new+bacterial+taxonomy.">Na&#239;ve Bayesian classifier for rapid assignment of rRNA sequences into the new bacterial taxonomy.</a> Applied and Environmental Microbiology. 73 (16), 5261-5267 (2007).</li><li>Schloss, P. D., 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=Introducing+mothur:+open-source,+platform-independent,+community-supported+software+for+describing+and+comparing+microbial+communities.">Introducing mothur: open-source, platform-independent, community-supported software for describing and comparing microbial communities.</a> Applied and Environmental Microbiology. 75 (23), 7537-7541 (2009).</li><li>Bai, 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=Comparative+study+on+the+in+vitro+effects+of+pseudomonas+aeruginosa+and+seaweed+alginates+on+human+gut+microbiota.">Comparative study on the in vitro effects of pseudomonas aeruginosa and seaweed alginates on human gut microbiota.</a> Plos One. 12 (2), e0171576 (2017).</li><li>Zhang, Z., Xie, J., Zhang, F., Linhardt, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thin-layer+chromatography+for+the+analysis+of+glycosaminoglycan+oligosaccharides.">Thin-layer chromatography for the analysis of glycosaminoglycan oligosaccharides.</a> Analytical Biochemistry. 371, 118-120 (2007).</li><li>Simon, J. C., Marchesi, J. R., Mougel, C., Selosse, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Host-microbiota+interactions:+from+holobiont+theory+to+analysis.">Host-microbiota interactions: from holobiont theory to analysis.</a> Microbiome. 7 (5), (2019).</li><li>Postler, T. S., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+the+Holobiont:+how+microbial+metabolites+affect+human+health+and+shape+the+immune+system.">Understanding the Holobiont: how microbial metabolites affect human health and shape the immune system.</a> Cell Metabolism. 26 (1), 110-130 (2017).</li><li>Kramer, P., Bressan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Humans+as+superorganisms:+how+microbes,+viruses,+imprinted+genes,+and+other+selfish+entities+shape+our+behavior.">Humans as superorganisms: how microbes, viruses, imprinted genes, and other selfish entities shape our behavior.</a> Perspectives on Psychological Science. 10 (4), 464-481 (2015).</li><li>Malfertheiner, P., Nardone, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gut+microbiota:+the+forgotten+organ.">Gut microbiota: the forgotten organ.</a> Digestive Diseases. 29 (6), (2011).</li><li>Andoh, A. <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+is+a+new+organ+in+our+body.">The gut microbiota is a new organ in our body.</a> The Japanese journal of Gastro-Enterology. 112 (11), 1939-1946 (2015).</li><li>Mika, A., Van, W. T., Gonz&#225;lez, A., Herrera, J. J., Knight, R., Fleshner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise+is+more+effective+at+altering+gut+microbial+composition+and+producing+stable+changes+in+lean+mass+in+juvenile+versus+adult+male+f344+rats.">Exercise is more effective at altering gut microbial composition and producing stable changes in lean mass in juvenile versus adult male f344 rats.</a> PLoS One. 10 (5), e0125889 (2015).</li><li>Hugenholtz, F., de Vos, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+models+for+human+intestinal+microbiota+research:+a+critical+evaluation.">Mouse models for human intestinal microbiota research: a critical evaluation.</a> Cellular and Molecular Life Sciences. 75 (1), 149-160 (2018).</li><li>Takagi, 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=A+single-batch+fermentation+system+to+simulate+human+colonic+microbiota+for+high-throughput+evaluation+of+prebiotics.">A single-batch fermentation system to simulate human colonic microbiota for high-throughput evaluation of prebiotics.</a> PLoS One. 11 (8), e0160533 (2016).</li><li>Ning, T., Gong, X., Xie, L., Ma, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gut+microbiota+analysis+in+rats+with+methamphetamine-induced+conditioned+place+preference.">Gut microbiota analysis in rats with methamphetamine-induced conditioned place preference.</a> Frontiers in Microbiology. 8 (1), 1620 (2017).</li></ol>

Betydande framsteg har gjorts mot förståelsen av människans tarmbiota-sammansättning och aktiviteter under det senaste decenniet. Som en konsekvens av dessa studier, holobiont konceptet har dykt upp, som representerar samspelet mellan värdar och associerade mikrobiella samhällen, såsom mellan människor och deras Gut bakterieflora19,20. Dessutom är människor även nu betraktas som superorganismer21, vari bakterieflora har erkänts...

Gut bakterieflora spela en viktig roll i hur mänskliga tarmarna och i Host Health. Därför har Gut bakterieflora nyligen blivit ett viktigt mål för sjukdomsförebyggande och terapi1. Dessutom, Gut bakterier interagerar med värd tarmceller och reglera grundläggande värdprocesser, inklusive metaboliska aktiviteter, näringsämnes tillgänglighet, immunsystemet modulering, och även hjärnans funktion och beslutsfattande2,3 . Endobiotika har stor potential att påverka bakterie sammansättningen och mångfalden av tarmfloran. Sålunda, interaktioner mellan endobiotika och Human Gut bakterieflora har väckt ökad forskning uppmärksamhet4,5,6,7,8,9.
Det är svårt att utvärdera interaktioner mellan endobiotika och Human Gut bakterieflora in vivo på grund av bioetik och ekonomiska begränsningar. Till exempel kan experiment som undersöker samspelet mellan endobiotika och Human Gut bakterieflora inte utföras utan tillstånd från Food and Drug Administration, och rekrytering av volontärer är dyrt. Därför används ofta djurmodeller för sådana utredningar. Emellertid, användningen av djurmodeller är begränsad på grund av olika bakterieflora kompositioner och mångfald i djur-vs. Human-associerade samhällen. En alternativ in vitro-metod för att utforska samspelet mellan endobiotika och Human Gut bakterieflora är genom användning av batch kultur experiment.
Exopolysackarider (EPSs) är prebiotika som avsevärt bidrar till upprätthållandet av människors hälsa10. Distinkta EPSs som består av olika monosackarid kompositioner och strukturer kan uppvisa distinkta funktioner. Tidigare analyser har fastställt sammansättningen av BIF EPSS, som är den representativa xenobiotiska riktad i den aktuella studien11. Emellertid, värd-associerade metaboliska effekter har inte beaktats när det gäller EPS sammansättning och mångfald.
Det protokoll som beskrivs här använder fekal bakterieflora från 12 frivilliga att jäsa BIF EPSS. Tunnskiktskromatografi (TLC), 16S rRNA gen hög kapacitet sekvensering, och gaskromatografi (GC) används sedan i kombination för att undersöka samspelet mellan EPSs och Human Gut Microbiota. Distinkta fördelar med detta protokoll jämfört med in vivo experiment är dess låga kostnader och undvikande av störande effekter från värdens metabolism. Dessutom kan det beskrivna protokollet användas i andra studier som undersöker interaktioner mellan endobiotika och Human Gut Microbiota.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.22 &#181;m membrane filters</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SLGP033RB</td>
			<td>Use to filter samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.4-mm Sieve</td>
			<td>Thermo Fischer</td>
			<td>308080-99-1</td>
			<td>Use to prepare human fecal samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-bromo-4-chloro-3-indolyl &#946;-D-galactopyranoside (X-Gal)</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>X1010</td>
			<td>Use to prepare color plate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>71251</td>
			<td>Standard sample for SCFA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agar</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>YZ-1012214</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anaerobic chamber</td>
			<td>Electrotek&#160;</td>
			<td>AW 400SG</td>
			<td>Bacteria culture and fermentation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclave</td>
			<td>SANYO</td>
			<td>MLS-3750</td>
			<td>Use to autoclave</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacto soytone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>70178</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Baking oven</td>
			<td>Shanghai Yiheng Scientific Instruments Co., Ltd</td>
			<td>DHG-9240A</td>
			<td>Use to heat and bake</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beef Extract</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>G8270</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bifidobacterium longum Reuter</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>ATCC&#174; 51870&#8482;</td>
			<td>Bacteria</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bile Salts</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>YZ-1071304</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Butyric</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>19215</td>
			<td>Standard sample for SCFA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>C7250</td>
			<td>Salt solution of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Capillary column</td>
			<td>SHIMADZU-GL</td>
			<td>InertCap FFAP (0.25 mm &#215; 30 m &#215; 0.25 &#956;m)</td>
			<td>Used to SCFA detection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Casein Peptone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>39396</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>Sorvall ST 8</td>
			<td>Use for centrifugation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CoSO4.7H2O</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>C7490</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CuSO4.5H2O</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>203165</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cysteine-HCl</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>L1550</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>E7023</td>
			<td>Use to prepare vitamin K1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FeSO4.7H2O</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>YZ-111614</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formic Acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>399388</td>
			<td>Used to TLC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas chromatography</td>
			<td>Shimadzu Corporation</td>
			<td>GC-2010 Plus</td>
			<td>Used to SCFA detection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass beaker</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB10050</td>
			<td>Used for slurry preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>G8760</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Haemin</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>H8130</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>30721</td>
			<td>Basic solution used to adjust the pH of the buffers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isobutyric</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>46935-U</td>
			<td>Standard sample for SCFA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isovaleric Acids</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>129542</td>
			<td>Standard sample for SCFA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>K2HPO4</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>D9880</td>
			<td>Salt solution of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>P9921</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KH2PO4</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>P7392</td>
			<td>Salt solution of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LiCl.3H2O</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>C8380</td>
			<td>Use to prepare color plate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Meat Extract</td>
			<td>Sigma-Aldrich-Aldrich</td>
			<td>70164</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metaphosphoric Acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B7350</td>
			<td>Standard sample for SCFA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2.6H2O</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>M8160</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgSO4.7H2O</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>M8300</td>
			<td>Salt solution of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MISEQ</td>
			<td>Illumina</td>
			<td>MiSeq 300PE system</td>
			<td>DNA sequencing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MnSO4.H20</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M8179</td>
			<td>Salt solution of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mupirocin</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>YZ-1448901</td>
			<td>Antibiotic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>YZ-100376</td>
			<td>Salt solution of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>792519</td>
			<td>Salt solution of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NanoDrop ND-2000</td>
			<td>NanoDrop Technologies</td>
			<td>ND-2000</td>
			<td>Determine DNA concentrations</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaOH</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>30620</td>
			<td>Basic solution used to adjust the pH of the buffers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>n-butanol</td>
			<td>ChemSpider</td>
			<td>71-36-3</td>
			<td>Used to TLC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NiCl2</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>746460</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Orcinol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>447420</td>
			<td>Used to prepare orcinol reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propionic</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>94425</td>
			<td>Standard sample for SCFA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QIAamp DNA Stool Mini Kit</td>
			<td>QIAGEN</td>
			<td>51504</td>
			<td>Extract bacterial genomic DNA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ready-to-use PBS powder</td>
			<td>Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd.</td>
			<td>A610100-0001</td>
			<td>Used to prepare the lipid suspension</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resazurin</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>R8150</td>
			<td>Anaerobic Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Speed Vacuum Concentrator</td>
			<td>LABCONCO</td>
			<td>CentriVap</td>
			<td>Use to prepare EPSs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Starch</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>YZ-140602</td>
			<td>Use to the carbon source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric Acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>150692</td>
			<td>Used to prepare orcinol reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T100 PCR</td>
			<td>BIO-RAD</td>
			<td>1861096</td>
			<td>PCR amplification</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TLC aluminium sheets</td>
			<td>MerckMillipore</td>
			<td>116835</td>
			<td>Used to TLC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypticase Peptone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z699209</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T7293</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween 80</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>T8360</td>
			<td>Salt solution of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Valeric</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>75054</td>
			<td>Standard sample for SCFA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vitamin K1</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>V3501</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex oscillator</td>
			<td>Scientific Industries</td>
			<td>Vortex.Genie2</td>
			<td>Use to vortexing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast Extract</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Y1625</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZnSO4.7H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z0251</td>
			<td>The component of medium</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

analysis of interactions between endobiotics and human gut microbiota using in vitro bath fermentation systems

Mänskliga intestinala mikroorganismer har nyligen blivit ett viktigt mål för forskning för att främja människors hälsa och förebygga sjukdomar. Följaktligen har undersökningar av interaktioner mellan endobiotika (t. ex. läkemedel och prebiotika) och tarmbiota blivit ett viktigt forskningsämne. Emellertid, in vivo experiment med frivilliga försökspersoner är inte idealiska för sådana studier på grund av bioetik och ekonomiska begränsningar. Som ett resultat, djurmodeller har använts för att utvärdera dessa interaktioner in vivo. Ändå, djurmodell studier är fortfarande begränsad av bioetiska överväganden, förutom olika kompositioner och mångfaldigheter av bakterieflora hos djur vs. människor. En alternativ forskningsstrategi är användningen av batch jäsning experiment som möjliggör utvärdering av samspelet mellan endobiotika och Gut bakterieflora in vitro-. För att utvärdera denna strategi, bifidobakteriell (BIF) exopolysackarider (EPS) användes som en representativ xenobiotic. Sedan, samspelet mellan BIF EPS och Human Gut bakterieflora undersöktes med hjälp av flera metoder såsom tunnskiktskromatografi (TLC), bakteriell gemenskap sammansättning analys med 16s rRNA gen hög kapacitet sekvensering, och gaskromatografi av kortkedjiga fettsyror (SCFAs). Presenteras här är ett protokoll för att undersöka samspelet mellan endobiotika och Human Gut bakterieflora med in vitro-sats fermenterings system. Viktigt, detta protokoll kan också ändras för att undersöka allmänna interaktioner mellan andra endobiotika och Gut bakterieflora.

Produktionen av slemmig EPS kunde observeras i B. Longum kulturer på pyg-plattor efter anaeroba inkubering för 72 h (figur 1a). Centrifugering av kultur skrapor, följt av etanol nederbörd och torkning, resulterade i insamling av cellulosa-liknande EPS (figur 1b). Torkade EPS och löslig stärkelse användes sedan som kolkällor för jäsnings kulturer. TLC användes för oligosackarid separation och renhet analys på grund av dess låga kostnader oc...

Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Interactions between Endobiotics and Human Gut Microbiota Using In Vitro Bath Fermentation Systems at JoVE.com

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

Analys av interaktioner mellan Endobiotika och Human Gut Microbiota med in vitro-system för bad jäsning

Beskrivs här är ett protokoll för att undersöka samspelet mellan endobiotika och Human Gut bakterieflora med in vitro-sats fermenterings system.

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

Vårt protokoll kan användas i stor utsträckning för hög genomströmning och snabb screening av interaktioner mellan endobiotika och mänskliga gut mikrobiota. Låg kostnad och undvikande av interferenseffekter från värdens ämnesomsättning. Detta förfarande har potential att användas vid diagnos.Först, lös BIF EPS och stärkelse individuellt i varmt vatten på en magnetisk agitator för att göra både koncentrationen av åtta gram per liter. I det förberedda baskulturmediet, VI, lägger du till 100 milliliter bif EPS-lösningen för att göra kultur VI BIF-lösning. Tillsätt 100 milliliter av stärkelselösningen för att göra odlings VI-stärkelselösning.Autoklav de två medierna med kolkälla, och mediet utan kolkälla som en kontroll, vid 121 grader Celsius i 15 minuter. Låt dem svalna till rumstemperatur och tillsätt högubbar och cystein. Överför ett delprov på fem milliliter av varje medium till odlingsrör.Och förvara i en anaerob inkubator. Förvara de återstående medierna i fyra grader Celsius. För att förbereda mänskliga fekalprov, överföra ett gram färskt fekalprov i 10 milliliter av 0,1 molar anaerob PBS vid pH sju i en glasbägare.Använd sedan en glasstav för att röra om i den för att uppnå en slurry. I en anaerob kammare, tillsätt 500 mikroliter av den filtrerade fekala slurry i de tre beredda jäsningsmedierna, individuellt. Sedan, inkubera vid 37 grader Celsius.Efter 24 timmar och 48 timmar, samla två milliliter av jästa prover i den anaeroba kammaren. Och sedan centrifug utanför kammaren vid 6000 gånger G, i tre minuter. Överför noggrant supernatanterna till nya centrifugrör som kommer att användas för polysackaridnedbrytningsanalys och kortkedjiga fettsyremätningar.Förvara centrifugationspelletsen vid 80 grader Celsius. Ladda 0,2 mikroliter av de jästa supernatanterna på varje förbelagd kiselgel 60 TLC aluminiumplatta och snurra för att spridas. Använd sedan en hårtork med varm luft för att torka.Sänk ned den ena änden av de provsmakade plattorna i 20 milliliter myrsyra:n-butanol:vattenlösning i flera minuter, tills elektroforesen sträcker sig nästan till den andra änden. Ta sedan ut plattorna med trikrå, och torka med en hårtork. Blötlägg sedan plattorna i orcinolreagensen i två minuter för att färga.Och torka igen. Överför plattorna till en bakugn vid 120 grader Celsius för att värma i tre minuter. Ta sedan bilder av plattan för att utvärdera nedbrytning av EPS genom att mäta TLC-band.För att studera eps effekter på SCFA-produktionen, tillsätt en milliliter av de jästa supernatanterna till två milliliter centrifugrör och tillsätt 0,2 milliliter av 25 vikt/volymprocent av metafosforsyra till varje prov. Vortex för att grundligt blanda lösningarna. Centrifugera blandningarna vid 13, 000 gånger G i 20 minuter.Under tiden, förbereda lösningar på 120 millimolar ättiksyra, propionic, butyric, isobutyric, valeric, och isovaleric syror i rör. Tillsätt sedan en milliliter av varje beredd syra till ett rör som innehåller 1,2 milliliter 25 vikt/volymprocent metafosforsyra. Och ladda dem i provflaskan i gaskromatografiinstrumentet som standardcocktails.Ta rören ur centrifugen, och överför supernatanterna till färska rör. Använd en spruta utrustad med 0,22 mikronfilter för att filtrera supernatanterna i nya rör för gaskromatografianalys. I denna studie observerades produktionen av mucoid EPS i bifidobacterium longum kulturer på PYG plattor, efter anaerob inkubation i 72 timmar.Centrifugeringen av odlingsskrap, följt av etanolnederbörd och torkning, resulterade i samling av cellulosaliknande EPS. TLC analys visade att nedbrytningshastigheten för stärkelse av mänskliga fekal mikrobiota var snabbare än för BIF EPS. Principal Coordinate Analysis visar kultur VI BIF, och kultur VI stärkelse grupper, klustrade separat från varandra, vilket tyder på att EPS och stärkelse tillgänglighet differentiellt forma mänskliga fekal bakteriella samhällen.Linjär Diskriminant Analys på effektstorlek visar släktena collinsella, coprococcus, parabacteroides och rhodopseudomonas var betydligt mer riklig i kulturen VI BIF prover än i den kultur VI stärkelse prover. Vidare visar GC mätningar SCFAs som mättes från jäsning kulturer ingår ättiksyra, propionic, isobutyric, butyric, isovaleric, och valeric syror. Efter jäsning i 24 timmar och 48 timmar var fem av de sex SCFA-koncentrationerna likartade och inte statistiskt olika mellan kultur VI BIF, kultur VI-stärkelse och kultur VI-grupper.Proprionsyrakoncentrationerna var dock betydligt högre i gruppen kultur VI BIF än i gruppen för kultur VI-stärkelse, efter 48 timmars jäsning. Gör detta experiment under anaeroba förhållanden, och sedan överföra de fasta proverna till en anaerob inkubator så snart som möjligt. Några av TLC-reagenserna är farliga.Du bör vara noga med att använda dem.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Human T Lymphocyte Isolation, Culture and Analysis of Migration In Vitro

Human T Lymphocyte Isolation, Culture and Analysis of Migration In Vitro

Humana T-lymfocyter Isolering, Kultur och analys av migration In Vitro</em

The migration of T lymphocytes involves the adhesive interaction of cell surface integrins with ligands expressed on other cells or with extracellular ...

Invasion of Human Cells by a Bacterial Pathogen

Invasion av mänskliga celler genom en bakteriell patogen

Here we will describe how we study the invasion of human endothelial cells by bacterial pathogen Staphylococcus aureus . The general protocol can be ...

A Novel In vitro Model for Studying the Interactions Between Human Whole Blood and Endothelium

A Novel In vitro Model for Studying the Interactions Between Human Whole Blood and Endothelium

A Novel<em&gt; In vitro</em&gt; Modell för att studera interaktioner mellan humant helblod och endotelet

The majority of all known diseases are accompanied by disorders of the cardiovascular system. Studies into the complexity of the interacting pathways ...

A New Method for Qualitative Multi-scale Analysis of Bacterial Biofilms on Filamentous Fungal Colonies Using Confocal and Electron Microscopy

En ny metod för kvalitativ Multi-skala Analys av bakteriell Biofilmer på rådiga svampkolonier Använda Confocal och elektronmikroskopi

Bacterial biofilms frequently form on fungal surfaces and can be involved in numerous bacterial-fungal interaction processes, such as metabolic ...

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

Analys av Lymphocyte Extravasation Med användning av ett<em&gt; In Vitro</em&gt; Modell av det mänskliga blod-hjärnbarriären

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

In Vitro Methods for Comparing Target Binding and CDC Induction Between Therapeutic Antibodies: Applications in Biosimilarity Analysis

In Vitro Methods for Comparing Target Binding and CDC Induction Between Therapeutic Antibodies: Applications in Biosimilarity Analysis

In vitro- metoder för att jämföra målbindning och CDC-induktion mellan terapeutiska antikroppar: applikationer i biosimilaritetsanalys

Therapeutic monoclonal antibodies (mAbs) are relevant to the treatment of different pathologies, including cancers. The development of biosimilar mAbs by ...

Human Colonoid Monolayers to Study Interactions Between Pathogens, Commensals, and Host Intestinal Epithelium

Mänskliga Colonoid enskiktslager att studera interaktioner mellan patogener, förknippas och värd Intestinal epitel

Human 3-dimensional (3D) enteroid or colonoid cultures derived from crypt base stem cells are currently the most advanced ex vivo model of the intestinal ...

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

En in vitro-modell för att uppskatta effekterna av interventionella regimer på human fekal Microbiota

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

Coincubation Assay for Quantifying Competitive Interactions between Vibrio fischeri Isolates

Coincubation Assay for Quantifying Competitive Interactions between Vibrio fischeri Isolates

Koinkubations-analys för kvantifiering av konkurrerande interaktioner mellan Vibrio fischeri -isolat

This manuscript describes a culture-based, coincubation assay for detecting and characterizing competitive interactions between two bacterial populations. ...

Analysis of Group IV Viral SSHHPS Using In Vitro and In Silico Methods

Analys av grupp IV viral SSHHPS med in vitro-och silico-metoder

Alphaviral enzymes are synthesized in a single polypeptide. The nonstructural polyprotein (nsP) is processed by its nsP2 cysteine protease to produce ...