Микробни симбиози

Редактиран от
Силвия Туррони

Университет в Болоня, Италия

Прегледан от
Серджо Узау

Университет в Сасари, Италия

Су Джин Чон

Университет Лонг Айлънд, САЩ

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

изследване

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Оригинални изследвания СТАТИЯ

  • 1 Китайска обща болница PLA, Пекин, Китай
  • 2 Realbio Technology Co., Ltd., Ханджоу, Китай
  • 3 Академия за военномедицински науки, Пекин, Китай
  • 4 Първа централна болница в Тиендзин, Тиендзин, Китай
  • 5 Хайнан клон на китайската PLA General Hospital, Саня, Китай

Количествена PCR в реално време

Насочени видове между различни фекални проби бяха открити от количествени PCR Thermal Cyclers в реално време (Германия), работещи съгласно наръчника на TUREscript 1st Stand cDNA SYNTHESIS Kit за синтезиране на cDNA. Грундовете са проектирани от Beacon Designer 7.9. След добавяне на всички компоненти, пробите се центрофугират при 6000 об/мин за 1 минута, за да се запазят всички компоненти на дъното [реакционно състояние Стъпка 1 - 95 ° C за 3 минути, Стъпка 2 - 95 ° C за 10 s, Стъпка 3 - 58 ° C за 30 s + отчитане на плочата, стъпка 5 - преминете към стъпка 2, 39 цикъла и стъпка 6 - анализ на кривата на стопяване (60–95 ° C + 1 ° C/цикъл, време на задържане 4 s)]. Относителната генна експресия се изчислява автоматично от софтуера qPCR soft3.2. Софтуерът е проектиран въз основа на метода Pfaffl (вж. Допълнителни материали за повече подробности).

Времева последователност

Таблица 4. Сравнение на средиземноморската диета и диетата Хайнан.

4. Въпреки че бяха положени няколко съгласувани усилия за изследване на динамичните промени на чревната микробиота при столетници, в това проучване имаше няколко предизвикателства; те включват недостиг на пробни ресурси, разпръснато пребиваване на столетници и логистичното предизвикателство за пътуване в Хайнан (Normann et al., 2013). Това едногодишно кохортно проучване трябва да получи висококачествени проби за няколко конкретни периода от време. За да се осигури точен анализ на данните, отнасящи се до фекални проби и за да се отразят истински промените в чревната микробиота в дълголетие, са необходими висококачествени процеси за проследяване, събиране на фекални проби и съхранение. Всички кръгове от фекални проби обаче не бяха събрани успешно; следователно резултатите може да не корелират напълно с действителните динамични промени на чревната микробиота при столетници. По-нататъшното проучване ще бъде подобрено чрез увеличаване на размера на пробата, разработване на стандартизирани методи за събиране и съхранение на фекални проби и чрез увеличаване на продължителността на проследяването.

5. Стойността на новостта на това проучване е, че то е изследвало промените в чревната микробиота при умиращите столетници, което не е изследвано в предишни проучвания. Нашите открития и данни проправят пътя за бъдещи проучвания, за да разкрият тайната на дълголетието.

Заключение

В това проучване ние изследвахме промените в чревната микробиота на столетниците в Хайнан по време на прехода от относително стабилно здравословно състояние към спад в здравословното състояние и евентуална смърт. Установихме, че точката на огъване на значителни промени в чревната микробиота е 7 месеца преди смъртта. Открихме и десет доминиращи бактериални вида, които могат да имат потенциален ефект върху физическото разпадане на столетниците. Въз основа на резултатите от предишни проучвания установихме, че в сравнение със столетниците в Северна Италия столетниците от Хайнан показват уникални характеристики на чревния микробиом.

Декларация за наличност на данни

Наборите от данни, генерирани за това изследване, са достъпни при поискване от съответния автор.

Декларация за етика

Проучванията, включващи човешки участници, бяха разгледани и одобрени от Комитета по медицинска етика на клон Хайнан на Обща болница PLA. Пациентите/участниците предоставиха писмено информирано съгласие за участие в това проучване.

Принос на автора

ZL и YH анализираха данните и изготвиха ръкописа. CL и TW организираха данните и изготвиха цифрите. CJ, SQ, YZ, YJ, DT, CW и SW коментираха изследването и преработиха ръкописа. GS, YY и RY са проектирали, контролирали проучването и са преразгледали ръкописа. Всички автори прочетоха и одобриха окончателния ръкопис.

Финансиране

Това проучване е финансирано от Националната ключова програма за научноизследователска и развойна дейност на Китай (2017YFD0400301).

Конфликт на интереси

YH, TW и DT са наети от компанията Realbio Technology Co., Ltd.

Останалите автори декларират, че изследването е проведено при липса на каквито и да било търговски или финансови отношения, които биха могли да се тълкуват като потенциален конфликт на интереси.

Допълнителен материал

Препратки

Abu-Ali, G. S., Mehta, R. S., Lloyd-Price, J., Mallick, H., Branck, T., Ivey, K. L., et al. (2018). Метатранскриптом на човешки фекални микробни общности в кохорта възрастни мъже. Нат. Микробиол. 3, 356–366. doi: 10.1038/s41564-017-0084-4

Anderson, E. L., Li, W., Klitgord, N., Highlander, S. K., Dayrit, M., Seguritan, V., et al. (2016). Силна стратегия за събиране и стабилизиране на околната температура: Даване възможност за функционални изследвания в световен мащаб на човешкия микробиом. Sci. Представител. 6: 31731.

Arboleya, S., Watkins, C., Stanton, C. и Ross, R. P. (2016). Популации на чревни бифидобактерии в човешкото здраве и стареене. Отпред. Микробиол. 7: 1204. doi: 10.3389/fmicb.2016.01204

Barbagallo, C. M., Cavera, G., Sapienza, M., Noto, D., Cefalu, A. B., Polizzi, F., et al. (2002). Хранителни характеристики на селско население в Южна Италия: Проектът Ventimiglia di Sicilia. J. Am. Coll. Nutr. 21, 523–529. doi: 10.1080/07315724.2002.10719250

Biagi, E., Candela, M., Fairweather-Tait, S., Franceschi, C. и Brigidi, P. (2012). Стареене на човешкия метаорганизъм: микробният аналог. Възраст 34, 247–267. doi: 10.1007/s11357-011-9217-5

Biagi, E., Candela, M., Franceschi, C. и Brigidi, P. (2011). Стареещата чревна микробиота: нови перспективи. Стареене Res. Преп. 10, 428–429. doi: 10.1016/j.arr.2011.03.004

Biagi, E., Candela, M., Turroni, S., Garagnani, P., Franceschi, C. и Brigidi, P. (2013). Стареене и чревни микроби: перспективи за поддържане на здравето и дълголетие. Pharmacol. Рез. 69, 11–20. doi: 10.1016/j.phrs.2012.10.005

Biagi, E., Franceschi, C., Rampelli, S., Severgnini, M., Ostan, R., Turroni, S., et al. (2016). Чревна микробиота и екстремно дълголетие. Curr. Biol. 26, 1480–1485.

Biagi, E., Nylund, L., Candela, M., Ostan, R., Bucci, L., Pini, E., et al. (2010). Чрез стареене и след това: чревна микробиота и възпалителен статус при възрастните и столетниците. PLoS One 5: e10667. doi: 10.1371/journal.pone.0010667

Bonder, M. J., Kurilshikov, A., Tigchelaar, E. F., Mujagic, Z., Imhann, F., Vila, A. V., et al. (2016). Ефектът на генетиката на гостоприемника върху чревния микробиом. Нат. Genet. 48, 1407–1412.

Cammarota, G., Ianiro, G., Tilg, H., Rajilic-Stojanovic, M., Kump, P., Satokari, R., et al. (2017). Европейска консенсусна конференция относно трансплантацията на фекална микробиота в клиничната практика. Червата 66, 569–580.

Catterson, J. H., Khericha, M., Dyson, M. C., Vincent, A. J., Callard, R., Haveron, S. M., et al. (2018). Краткосрочното, периодично гладуване предизвиква дълготрайно здраве на червата и независимо от TOR удължаване на продължителността на живота. Curr. Biol. 28, 1714.e – 1724.e.

Cirstea, M., Radisavljevic, N. и Finlay, B. B. (2018). Добър бъг, лош бъг: пробиване през микробни стереотипи. Клетъчен домакин Микроб 23, 10–13. doi: 10.1016/j.chom.2017.12.008

Claesson, M. J., Clooney, A. G. и O’Toole, P. W. (2017). Ръководство на клиницист за микробиомен анализ. Нат. Преподобният гастроентерол. Хепатол. 14, 585–595.

Claesson, M. J., Jeffery, I. B., Conde, S., Power, S. E., O’Connor, E. M., Cusack, S., et al. (2012). Съставът на чревната микробиота корелира с диетата и здравето при възрастните хора. Природата 488, 178–184.

Cohen, J. E. (2003). Човешко население: следващият половин век. Наука 302, 1172–1175. doi: 10.1126/science.1088665

Collino, S., Montoliu, I., Martin, F. P., Scherer, M., Mari, D., Salvioli, S., et al. (2013). Метаболитните признаци на изключително дълголетие в северните италиански столетници разкриват сложно ремоделиране на липиди, аминокиселини и метаболизма на чревната микробиота. PLoS One 8: e56564. doi: 10.1371/journal.pone.0056564

Cordain, L., Eaton, S. B., Sebastian, A., Mann, N., Lindeberg, S., Watkins, B. A., et al. (2005). Произход и еволюция на западната диета: последици за здравето за 21 век. Am. J. Clin. Nutr. 81, 341–354. doi: 10.1093/ajcn.81.2.341

Davis, C., Bryan, J., Hodgson, J. и Murphy, K. (2015). Определение за средиземноморската диета; преглед на литературата. Хранителни вещества 7, 9139–9153. doi: 10.3390/nu7115459

Debelius, J., Song, S. J., Vazquez-Baeza, Y., Xu, Z. Z., Gonzalez, A. и Knight, R. (2016). Малки микроби, огромно въздействие: това, което има значение при изследванията на чревните микробиоми? Геном Biol. 17: 217.

Dikongue, E. и Segurel, L. (2017). Latitude като съосновател на микробното разнообразие на човешките черва? Биопроби 39: 1600145. doi: 10.1002/bies.201600145

Drago, L., Toscano, M., Rodighiero, V., De Vecchi, E. и Mogna, G. (2012). Култивируема и пиросеквенирана фекална микрофлора при столетници и млади субекти. J. Clin. Гастроентерол. 46, S81 – S84.

Estruch, R., Ros, E., Salas-Salvado, J., Covas, M. I., Corella, D., Aros, F., et al. (2018). Първична профилактика на сърдечно-съдови заболявания със средиземноморска диета, допълнена с екстра върджин зехтин или ядки. N. Engl. J. Med. 378: e34.

Faith, J. J., Guruge, J. L., Charbonneau, M., Subramanian, S., Seedorf, H., Goodman, A. L., et al. (2013). Дългосрочната стабилност на човешката чревна микробиота. Наука 341: 1237439.

Franzosa, E. A., Morgan, X. C., Segata, N., Waldron, L., Reyes, J., Earl, A. M., et al. (2014). Свързване на метатранскриптома и метагенома на човешките черва. Proc. Natl. Акад. Sci. САЩ. 111, E2329 – E2338.

Gosalbes, M. J., Abellan, J. J., Durban, A., Perez-Cobas, A. E., Latorre, A. и Moya, A. (2012). Метагеномика на човешкия микробиом: над 16s рДНК. Clin. Микробиол. Инфектирайте. 18, (Доп. 4), 47–49. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03865.x

Той, Y., Zhao, Y., Yao, Y., Yang, S., Li, J., Liu, M., et al. (2018). Профил на кохортата: Изследване на стогодишнината на кохортата в Китай Хайнан (CHCCS). Международна J. Епидемиол. 47, 694–695ч. doi: 10.1093/ije/dyy017

Heintz, C. и Mair, W. (2014). Вие сте това, което приемате: микробиомна модулация на процеса на стареене. Клетка 156, 408–411. doi: 10.1016/j.cell.2014.01.025

Hideki, N., Jungho, P. и Toshihisa, T. (2006). MetaGene: откриване на прокариотни гени от последователности от пушки на околната среда. Нуклеинови киселини Res. 34, 5623–5630. doi: 10.1093/nar/gkl723

Kenyon, C. J. (2010). Генетиката на стареенето. Природата 464, 504–512.

Kim, K. A., Jeong, J. J., Yoo, S. Y. и Kim, D. H. (2016). Липополизахаридът на чревната микробиота ускорява стареенето на възпалението при мишки. BMC Microbiol. 16: 9. doi: 10.1186/s12866-016-0625-7

Kong, F., Hua, Y., Zeng, B., Ning, R., Li, Y. и Zhao, J. (2016). Подписи за дълголетие на чревната микробиота. Curr. Biol. 26, R832 – R833.

Le Chatelier, E., Nielsen, T., Qin, J., Prifti, E., Hildebrand, F., Falony, G., et al. (2013). Богатството на човешкия чревен микробиом корелира с метаболитните маркери. Природата 500, 541–546.

LeCroy, M. N. и Stevens, J. (2017). Диетичен прием и навици на южноазиатските имигранти, живеещи в западните страни. Nutr. Преп. 75, 391–404. doi: 10.1093/nutrit/nux023

Li, R., Li, Y., Kristiansen, K. и Wang, J. (2008). САПУН: кратка програма за подравняване на олигонуклеотиди. Биоинформатика 24, 713–714. doi: 10.1093/bioinformatics/btn025

Li, W. (2006). Бърза програма за групиране и сравняване на големи набори протеинови или нуклеотидни последователности. Биоинформатика 22: 1658. doi: 10.1093/bioinformatics/btl158

Lopez-Otin, C., Galluzzi, L., Freije, J. M. P., Madeo, F. и Kroemer, G. (2016). Метаболитен контрол на дълголетието. Клетка 166, 802–821. doi: 10.1016/j.cell.2016.07.031

Lynch, S. V. и Pedersen, O. (2016). Човешкият чревен микробиом в здравето и болестите. N. Engl. J. Med. 375, 2369–2379. doi: 10.1056/nejmra1600266

Минору, К., Сусуму, Г., Шуичи, К., Ясуши, О. и Масахиро, Х. (2004). Ресурсът KEGG за дешифриране на генома. Нуклеинови киселини Res. 32, D277 – D280.

Nielsen, H. B., Almeida, M., Juncker, A. S., Rasmussen, S., Li, J., Sunagawa, S., et al. (2014). Идентифициране и сглобяване на геноми и генетични елементи в сложни метагеномни проби без използване на референтни геноми. Нат. Биотехнол. 32, 822–828.

Normann, E., Fahlen, A., Engstrand, L. и Lilja, H. E. (2013). Чревни микробни профили при изключително недоносени бебета със и без некротизиращ ентероколит. Acta Paediatr. 102, 129–136. doi: 10.1111/apa.12059

Qin, N., Yang, F., Li, A., Prifti, E., Chen, Y., Shao, L., et al. (2014). Промени в микробиома на човешките черва при цироза на черния дроб. Природата 513, 59–64.

Requena, T., Martinez-Cuesta, M. C. и Pelaez, C. (2018). Диета и микробиота, свързани със здравето и болестите. Хранителни функции. 9, 688–704. doi: 10.1039/c7fo01820g

Rothschild, D., Weissbrod, O., Barkan, E., Kurilshikov, A., Korem, T., Zeevi, D., et al. (2018). Околната среда доминира над генетиката на гостоприемника при оформянето на човешката чревна микробиота. Природата 555, 210–215.

Saez-Almendros, S., Obrador, B., Bach-Faig, A. и Serra-Majem, L. (2013). Екологичните отпечатъци на Средиземноморието спрямо западните диетични модели: отвъд ползите за здравето от средиземноморската диета. Околна среда. Здраве 12: 118.

Santoro, A., Ostan, R., Candela, M., Biagi, E., Brigidi, P., Capri, M., et al. (2018). Промените в чревната микробиота в крайните десетилетия на човешкия живот: фокус върху столетниците. Cell Mol. Life Sci. 75, 129–148. doi: 10.1007/s00018-017-2674-y

Sofi, F., Macchi, C., Abbate, R., Gensini, G. F. и Casini, A. (2014). Средиземноморска диета и здравен статус: актуализиран мета-анализ и предложение за оценка на придържането, основана на литература. Обществено здраве Nutr. 17, 2769–2782. doi: 10.1017/s1368980013003169

Sonowal, R., Swimm, A., Sahoo, A., Luo, L., Matsunaga, Y., Wu, Z., et al. (2017). Индолите от коменсални бактерии удължават здравето. Proc. Natl. Акад. Sci. САЩ. 114, E7506 – E7515.

Vaiserman, A. M., Koliada, A. K. и Marotta, F. (2017). Чревна микробиота: Играч в процеса на стареене и цел за намеса срещу стареене. Стареене Res. Преп. 35, 36–45. doi: 10.1016/j.arr.2017.01.001

Vogtmann, E., Chen, J., Amir, A., Shi, J., Abnet, C. C., Nelson, H., et al. (2017). Сравнение на методите за събиране на фекални проби при микробиомни изследвания. Am. J. Епидемиол. 185, 115–123. doi: 10.1093/aje/kww177

Wang, F., Yu, T., Huang, G., Cai, D., Liang, X., Su, H., et al. (2015). Общност на чревната микробиота и нейното сглобяване, свързано с възрастта и диетата при китайските столетници. J. Microbiol. Биотехнол. 25, 1195–1204. doi: 10.4014/jmb.1410.10014

Wang, L., Li, Y., Li, H., Holdaway, J., Hao, Z., Wang, W., et al. (2016). Регионални характеристики на стареене и дълголетие в Китай. Арх. Геронтол. Гериатър. 67, 153–159. doi: 10.1016/j.archger.2016.08.002

Zhernakova, A., Kurilshikov, A., Bonder, M. J., Tigchelaar, E. F., Schirmer, M., Vatanen, T., et al. (2016). Базираният на популация анализ на метагеномиката разкрива маркери за чревния микробиомен състав и разнообразие. Наука 352, 565–569. doi: 10.1126/science.aad3369

Zi, Y., Ni, Z., Wu, C., Zhang, X., Wang, Q., Huang, X., et al. (2018). Метагеномно изследване на чревния микробиом при болестта на Бехчет. Микробиом 6: 135.

Ключови думи: столетници, чревна микробиота, дълголетие, метагеномика, стареене

Цитиране: Luan Z, Sun G, Huang Y, Yang Y, Yang R, Li C, Wang T, Tan D, Qi S, Jun C, Wang C, Wang S, Zhao Y и Jing Y (2020) Метагеномичното проучване разкрива промени в чревната микробиота при столетни: Кохортно проучване на столетни от Хайнан. Отпред. Микробиол. 11: 1474. doi: 10.3389/fmicb.2020.01474

Получено: 02 август 2019 г .; Приет: 05 юни 2020 г .;
Публикувано: 02 юли 2020 г.

Силвия Турони, Университет в Болоня, Италия

Серджо Узау, Университет в Сасари, Италия
Су Джин Йон, Университет Лонг Айлънд, САЩ