Hva er effekten av Cistanche Tubulosa, effekten av Cistanche Tubulosa vandig ekstrakt på tarmmikrobiotaen til mus med tarmsykdommer
Feb 25, 2022
Vær så snill og kontaktoscar.xiao@wecistanche.comfor mer
Forstyrrelser i tarmmikrobiotaener assosiert med mange sykdommer. *E vandig ekstrakt fra Cistanche tubulosa (CT), tradisjonell kinesisk urteformel, har blitt rapportert å spille en rolle i å beskytte den menneskelige tarmen. Imidlertid er lite kjent om effekten på tarmmikrobiotaen. *Den nåværende studien ble utført for å bestemme om det vandige CT-ekstraktet kan modulere tarmmikrobiomet hos mus med tarmsykdommer. Vi fant at den skadede tarmmorfologien som følge av behandling med cefixim kunne reddes ved å bruke det vandige CT-ekstraktet. *en sammenligning av mikrobiell mangfold mellom mus behandlet med CT-ekstraktet og kontrollmus indikerte også at forstyrrelsen i mikrobiomfellesskapet av modellgrupper kunne gjenopprettes ved behandling med høye og middels konsentrasjoner av det vandige ekstraktet. Behandling med cefixim førte til en betydelig reduksjon i melkesyresure bakterier; Tilskuddet av det vandige CT-ekstraktet gjenopprettet imidlertid veksten av disse melkesyrebakteriene. Videre var det vandige CT-ekstraktet i stand til å moderere de dramatiske endringene i de metabolske banene til tarmmikrobiomet indusert av cefixim. *disse funnene ga et innblikk i de gunstige effektene av det vandige CT-ekstraktet på tarmmikrobiota, og de ga også en viktig referanse for utviklingen av relaterte legemidler i fremtiden.
1. Introduksjon
Intestinale mikroorganismer koloniserer hovedsakelig tarmens lumen og slimhinnelag og mutualiserer seg med verten gjennom material- og energiutveksling, transformasjon og andre prosesser [1]. *de er signalknutepunkter som integrerer miljømeldinger, som kosthold, med genetiske og immunsignaler, som følgelig påvirker vertens metabolisme, immunitet, nervesystem og respons på infeksjoner [2]. Normalt er det en dynamisk balanse mellom tarmfloraen og vertene; tarmdysbiose kan imidlertid resultere i endringer i helse/sykdomsbalanse, immunforstyrrelser og en rekke sykdommer [3]. Moderate endringer i tarmmikrobiotaen er akseptable for verten; Dette kan imidlertid fortsatt gi muligheter til å forsterke endringene i andre forverrende faktorer, som bakteriofager, bakteriociner og oksidativt stress [4]. Tidligere studier har vist at etanolekstraktet av Cistanche tubulosa (CT), en tradisjonell kinesisk urteformel, kan regulere tarmens mikrobielle sammensetning hos rotter [5], og de totale glykosidene av CT justerte den uordnede tarmmikrobiotaen [6]. Cistanche-arter, som hovedsakelig parasitterer på røttene til Tamarix-arter, kalles også "ørkenens ginseng", og en tonic som består av stilkene tilCistanchedeserticola(CD) ogCistanche tubulosa(CT) brukes som enUrtemedisin[7]. *e viktigste kjemiske komponentene i CTfenyletanolglykosider(PHG), som er antioksidantstoffer [8, 9], ble funnet å forbedre reproduktiv dysfunksjon [10], undertrykke aktivering av leverstjerneceller, blokkere ledning av signalveier i TGF- 1/SMAD [11], og forhindrer bovint serumalbumin-indusert leverfibrose hos rotter [12]. Blant mer enn 100 komponenter i CT er polysakkaridet også et av de viktige stoffene med rikelig innhold [13, 14]. Tidligere studier har vist at C. deserticola-polysakkarider induserer melanogenese i melanocytter, reduserer oksidativt stress[15], lindrer kognitiv dysfunksjon ved å regulere antioksidant- og antiinflammatoriske prosesser hos rotter [16], beskytter PC12-celler mot OGD/RP-indusert skade [17] , forbedrer absorpsjon av ekinakosid in vivo, og påvirker tarmmikrobiotaen [18]. Probiotika er levende ikke-patogene mikroorganismer som har helsemessige fordeler og gir mikrobiell balanse i mage-tarmkanalen når de administreres i tilstrekkelige mengder [19]. *ey kan forsterke uspesifikke cellulære immunresponser karakterisert ved aktivering av makrofager, naturlige dreperceller (NK) og antigenspesifikke cytotoksiske T-lymfocytter og frigjøring av ulike cytokiner på en stammespesifikk og doseavhengig måte [20]. Probiotiske stammer forbedrer egenskapene til tarmepitelet via TJ-modulasjon, og spesifikke probiotiske stammer har vist seg å regulere mucinekspresjon, og dermed påvirke egenskapene til slimlaget og indirekte regulere tarmens immunsystem [21]. Stammer av melkesyrebakterier (LAB) og Bifidobacterium er viktige probiotika som har blitt brukt på mange felt [22–26]. *helsefordelene deres er mange, og deres antioksidantkapasitet er en viktig faktor i deres helserelaterte funksjoner[27]. Probiotika kan chelatere metallioner for å hindre dem i å katalysere oksidasjon [28, 29]; de kan også øke ekspresjonen av antioksidantenzymer [30, 31], produsere ulike metabolitter med antioksidantaktivitet [32, 33], mediere antioksidantsignalveier [34–36], og regulere enzymene som produserer reaktive oksygenarter (ROS) og respons fra tarmmikroorganismer på oksidativt stress[37]. En nylig studie viste at polysakkaridene til CD kan stimulere veksten av noen melkesyrebakterier, noe som kan være til fordel for menneskers helse [38]. Imidlertid er innholdet av polysakkarider i CD forskjellig fra det i CT [7, 39], og denne forskjellen kan føre til ulike effekter på tarmmikroorganismer. Videre, selv om CD-polysakkarider kan redusere oksidativt stress ved å aktivere NRF2/HO-1-veien [15], kan effekten av et enkelt polysakkarid avvike fra den generelle effekten av flere sammensetninger i CT. *oss, det er nødvendig å nøyaktig definere effekten av CT-vannekstrakter på tarmmikroorganismer. I tillegg kan fans også motstå oksidativt stress [40] og undertrykke lipopolysaccha ride-medierte inflammatoriske responser ved å aktivere theKeap1/Nrf2/HO-1-banen [41]. *før er det av stor verdi å bestemme effekten av det vandige CT-ekstraktet. I tillegg antyder effekten av visse bestanddeler av det vandige CD-ekstraktet på oksidativt stress og tarmflora at motstanden mot oksidativt stress kan være korrelert med endringer i tarmfloraen. For å fylle hullene i kunnskapen om emnene nevnt ovenfor, undersøkte vi effekten av det vandige ekstraktet på tarmmikrobiotaen til mus med tarmfloraforstyrrelser. *Disse resultatene vil gi verdifull informasjon om mulige mekanismer som endrer tarmfloraen og gir tarmresistens mot oksidativt stress.https://www.xjcistanche.com/news/what-s-the-effect-of-cistanche-tubulosa-effec-54312367.html
2. Materialer og metoder
administrert daglig kl. 12:00 timer, og andre stoffer ble administrert daglig kl. 15:00 timer. Under eksperimentene ble C-, D-, E- og F-gruppene holdt i modelltilstanden for tarmlidelser. *e avføring ble samlet hver syvende dag på et sterilt operasjonsbord og lagret ved -20 grader 0,2.4. Histopatologisk observasjon av musetarm. På slutten av eksperimentet ble musene drept ved cervikal dislokasjon, og deres koloninnhold ble samlet på et sterilt operasjonsbord og lagret ved -80 grader; samtidig ble tykktarmsvevsprøver fiksert i 10 prosent nøytral formalin.*en, prøvene ble dehydrert ved bruk av gradientkonsentrasjon av etanol, hyalinisert ved bruk av xylen, innebygd i parafin, snittet og farget med hematoksylin-eosin. Morfologiske endringer i tykktarmsslimhinnen ble observert og sammenlignet ved bruk av et optisk mikroskop. Villuslengde og kryptdybde i tykktarmen ble målt, og forholdet mellom villuslengde og kryptdybde (V/C-verdi) ble beregnet (51).2.5. DNA-ekstraksjon og bibliotekkonstruksjon. DNA ble ekstrahert fra avføringen ved å bruke EZNA ®Soil DNA Kit (Omega Bio-Tek, Norcross, GA, USA) i henhold til produsentens protokoll. DNA-kvaliteten ble bestemt ved bruk av et fluorometer (QuantiFluor™–ST, Promega Corporation, USA). Parede primere i V3-V4-regionen av 16s rDNA ble designet for å amplifisere regionen og produsere 466 bp DNA-fragmenter. *e forward primer var 341F (-5-CCTACGGGNGGCWGCAG-3-), og den reverse primeren var 806R (-5-GGACTACHVGGGTATCTAAT-3-). Hvert PCR-volum var 25 μL, inneholdende 2,5 μL 10 × PCR-buffer, 2 μL dNTP-er, 1 μL av hver primer og 20–30 ng mal-DNA. *no, de indekserte adapterne ble festet til enden av amplikonene for å generere sekvenseringsbiblioteker. *bibliotekene ble validert med et QuantiFluor™-fluorometer og kvantifisert til 10 nmol.2.6. 16s rRNA-gensekvensering og mikrobiell fellesskapsanalyse. *e Illumina-plattformen (Illumina MiSeq) ble brukt til å skaffe 2 × 250 bp parede data. Operasjonelle taksonomiske enheter (OTUs) ble oppnådd ved bruk av Uparse-programvare gjennom standard clustering med 97 prosent likhet. *Den naive Bayesian-tilordningsalgoritmen til RDP-klassifikatoren ble brukt til å justere OTU-ene med Greengene-databasen Release 13.5 og utføre artskommentarer. *e alfa-diversitet av tarmmikrobiota ble beregnet ved å bruke Shannon- og Simpson-indeksene, og forskjellene mellom gruppene ble analysert ved lineær diskriminantanalyse Effektstørrelse (LEfSe). *e beta-diversitet ble analysert ved prinsipiell koordinatanalyse (PCoA) av Brady-Curtis-forskjeller. PICRUST2 ble brukt til å estimere den mikrobielle metabolske kapasiteten til tarmmikrobiomet [42].2.7. Statistisk dataanalyse. SPSS 20 ble brukt for enveis ANOVA, og de eksperimentelle dataene ble uttrykt som X ± S; X indikerer gjennomsnittsverdien, og S indikerer standardavviket.
3. Resultater
3.1. 8e Effekten av det vandige CT-ekstraktet på kolonmorfologi.*e representative forbindelser (echinakosid og acetonid) og deres konsentrasjoner av CT-ekstraktet ble validert ved HPLC (figur S1). For å bestemme effekten av det vandige ekstraktet på tarmen, undersøkte vi lengden på colon villi og dybden på fordypningene etter behandlingen med det vandige ekstraktet. *e colon villi i normal- og høydosegruppene (A, B og D) var lengre og fingerlignende, mens colon villi i modellen og lavdosegruppene (C og F) var korte, og tuppene til colon villi ble ødelagt (figur 1). Følgelig økte høydose vandig CT-ekstrakt signifikant lengden på tykktarmsvilli og reduserte fordypningsdybden hos mus med tarmsykdommer sammenlignet med musene i modellgruppen (P < 0.01).="" i="" motsetning="" var="" utsparingsdybden="" ikke="" signifikant="" forskjellig="" mellom="" høydosegruppen="" og="" normalgruppen="" (p=""> 0,05) (tabell S1). *Disse resultatene indikerte at den høye dosen av det vandige CT-ekstraktet kan forbedre morfologien inne i tykktarmen hos mus med tarmsykdommer.3.2. 8e Effekten av CT-vannekstraktet på mangfoldet av tarmmikrobiota. Vi utførte 16s rRNA-gensekvensering for å undersøke den potensielle årsaken til de morfologiske endringene inne i tykktarmen og undersøke endringene i tarmmikrobiota etter behandling med det vandige CT-ekstraktet. Et gjennomsnitt på 100 553 effektive tagger, fra 77 734 til 125 144, ble hentet fra rådataene (tabell S2). * hjortene ble gruppert i 4932 OTU-er (tabell S3). Vi analyserte deretter mangfoldet av tarmmikrobiota basert på Theseus. *e Shannon- og Simpson-indekser viste ingen forskjell mellom A-gruppen (normal med det vandige CT-ekstraktet) og B-gruppen (normalt uten det vandige CT-ekstraktet) (Figur 2(a)). *indikeres at hos musene uten cefixim-behandling, kan det vandige CT-ekstraktet ikke ha hatt noen ytterligere gunstige eller skadelige effekter på mangfoldet av tarmmikrobiota. Men -diversiteten i modellgruppen (C) viste en synkende trend sammenlignet med normalgruppene. *e mus behandlet med høy- og mellomdose CT vandige ekstrakter viste tegn på -diversitetsgjenoppretting, mens et slikt fenomen ikke ble observert hos mus behandlet med lavdose CT vandig ekstrakt (Figur 2(a)). I mellomtiden avslørte PCoA at de normale gruppene (A og B) og tarmlidelsesgruppene administrert høydose (D) og middeldose (E) CTaqueous ekstrakter hadde en tendens til å ha kortere intersample avstander enn de i modellgruppen og i den lave -dose CTaqueous extract supplement group (F) (Figur 2(b)). *resultatene indikerte at det vandige CT-ekstraktet kunne bidra til å forbedre mangfoldet av tarmmikrobiotaen hos mus med tarmsykdommer.3.3. Endringer i sammensetningen av tarmmikrobiota behandlet med CT-vannekstrakt. *E mikrobiotasammensetningsprofiler ble sammenlignet mellom forskjellige grupper. På filumnivå var den relative forekomsten av proteobakterier i modellgruppen høyere enn i de andre gruppene.https://www.xjcistanche.com/news/protective-effects-of-taxifolin-on-pazopanib-i-54206149.html
(Figur 3(a)). *e økningen i Proteobacteria antydet at mikrobiomet til modellmus ble endret av cefixim og at det vandige CT-ekstraktet kan være til nytte for tarmmikrobiotaen ettersom den økte prevalensen av Proteobacteria er en navmarkør for forstyrret tarmflora [43–45]. I tillegg, på slektsnivå, reduserte den relative forekomsten av Lactobacillus i modellgruppen sammenlignet med den i normal- og høydosegruppene; den økte imidlertid sammenlignet med den i middels- og lavdosegruppen (Figur 3(b)). *Disse resultatene indikerte at høydose CTaqueous ekstrakt kan fremme veksten av noen bakterier fra slekten Lactobacillus. Differensiell mikrobiota mellom de studerte gruppene ble videre bestemt i henhold til LEfSe-analysen. *analyse viste at etter behandlingen med cefixim økte den relative forekomsten av Turicibacter, Alphaproteobacteria, Acidobacteria, Betaproteobacteriales og Chloroflflexi signifikant, mens den relative forekomsten av lactobacillus, Eubacterium_nogrodatum{{9} Pseudono cardiales og Christensenellaceae_R-7_gruppen reduserte signifikant sammenlignet med de i normalgruppen (Figur 4(a)). Påfallende nok, når modellgruppen ble supplert med høydose CT-vannekstrakt, var den relative forekomsten av Muribaculaceae, Lactobacillus, Kin eosporiaceae, Eubacterium no datum group og Pedobacter signifikant økt sammenlignet med de i modellgruppen. I mellomtiden reduserte den relative forekomsten av Rhodobacter, Ruminococcaceae UCG_013, Roseburia, Ruminiclostri dium_9 og Candidatus Stoquefifichus signifikant sammenlignet med de i modellgruppen (Figur 4(b)).
3.4. Funksjoner av tarmmikrobiota relatert til behandling med CT-vannekstrakt. Vi brukte PICRUST2-programvare for å forutsi de metabolske banene til tarmmikrobiotaen, og den normale gruppen ble brukt som referanse for å analysere endringene i andre grupper. Under cefixim-behandlingen økte den relative overfloden av etylbenzen-nedbrytning, biosyntese av sideroforgruppe-non-ribosomale peptider og metabolisme av xenobiotika ved cytokrom P450-veier; etter behandlingen med høy- og mellomdose vandige ekstrakter, returnerte deres relative overflod til normale nivåer. I mellomtiden ble den relative overfloden av metabolismen av cyanoaminosyrer redusert under cefifixim-behandlingen; den økte imidlertid etter behandlingen med høydose CT-ekstraktet. Videre generelt var endringene i forskjellige metabolittveier etter behandlingen med cefixim signifikante sammenlignet med de i normalgruppen; Imidlertid var tilsetningen av det vandige ekstraktet i stand til å forhindre overdreven endringer (figur 5).
4. Diskusjon
grupper er dominerende i menneskets tarm; forholdet mellom Bacteroidetes/Firmicutes ble funnet å være redusert hos overvektige personer sammenlignet med det hos magre personer, og dette forholdet ble funnet å øke med vekttap hos personer på to typer lavkaloridiett [38, 41, 43–45, 48 , 53, 54]. I mellomtiden var Turicibacter, som er assosiert med fedme [55], signifikant forhøyet i modellgruppen sammenlignet med den i de andre gruppene. Spesielt ble mangfoldet av tarmmikrobiota i modellmusene forbedret ved tilsetning av det vandige ekstraktet. Vi noterte noen spesifikke tarmbakterier hos mus under forskjellige behandlinger; for eksempel var Lactobacillus og Muribaculaceae de to viktigste bakterieslektene som økte i gruppen behandlet med høydose vandig ekstrakt sammenlignet med de i modellgruppen (Figur 4). Nyere studier har indikert at polysakkaridene av vandige CT-ekstrakter har betydelige antioksidantaktiviteter in vitro [56] og kan fremme veksten av noen melkesyrebakterier, noe som kan være til fordel for vertshelsen [43]. Parallelt er Muribaculaceae probiotiske organismer knyttet til lang levetid [57]. *ese foreslo at mekanismen som det vandige CT-ekstraktet forbedrer tarmmikrobiotaen kan være fremme eller beskyttelse av veksten av probiotiske organismer. En annen bakterie som er verdt å merke seg var bakterien YE57. Selv om høydose CTaqueous ekstrakt fremmet den relative overfloden av bakterie YE57 i denne studien (Figur 4), har tidligere studier funnet at dens overflod var høyere i normal tarm enn i tarmen behandlet med høykonsentrasjoner av urtete-rester [ 58] og at dens overflod ble redusert etter intervensjonen med Bacillus licheniformis kombinert med XOS(xylooligosakkarider) [59]. *oss, rollen til denne bakterien i tarmmikrobiotaen fortjener videre studier. Dessuten kan det relativt lave prøveantallet i denne studien forårsake et mål på falske positive og falske negative, og fremtidige studier på større prøver foreslås for å validere de identifiserte bakteriemarkørene.
CT vandig ekstraktsammensetning kan være viktig for dens effekt på sammensetningen og funksjonelle endringer i tarmmikrobiotaen til mus med tarmsykdommer. PSG er vanlige aktive komponenter som finnes i CD og CT, og echinacoside ble identifisert som den viktigste PNG i [60]. I de siste tiårene har echinakosid vist seg å ha mange farmakologiske aktiviteter, som antialdring og nevrobeskyttende effekter, forbedring av hjertefunksjon, reduksjon av hyperlipidemi og hyperglykemi, og forebygging av fedme-indusert diabetes og metabolsk syndrom [53, 61–65] . Faktisk oppdaget vi endringer i de metabolske banene til tarmmikrobiotaen.*e-behandling av cefixim førte til anrikning av bakterier relatert til etylbenzen-nedbrytning og biosyntese av sideroforgruppe ikke-ribosomale peptider, mens behandlingene med høy- og mellomdose CT vandig ekstrakt kunne lindre disse endringene, noe som indikerer at dette ekstraktet modererte bakteriesamfunnet relatert til disse funksjonene. I tillegg indikerte den økte bakterieanrikelsen relatert til cyanoaminosyremetabolismeveien under behandlingen med det høydose vandige ekstraktet og dets reduserte berikelse i modellmus at det vandige CT-ekstraktet kan fremme metabolismen av cyanoaminosyre. *endringer i relevante metabolitter kan gi dette vandige ekstraktet farmakologiske aktiviteter.
Selv om mekanismen som det vandige CT-ekstraktet endrer sammensetningen og funksjonen til tarmmikrobiota med er kompleks, er det noen ledetråder å spekulere på om den potensielle mekanismen. Det er rapportert at både melkesyrebakterier og vandige CT-ekstrakter kan motvirke oksidativt stress. Oksidativt stress som oppstår under betennelse er en vanlig faktor som forverrer tarmsykdommer ved sterkt å redusere tarmmikrobielle mangfold og fremme bølgen av spesifikke bakterier (4). Tvert imot fremmer reaktive oksygenarter også den selektive veksten av bakteriegrupper gjennom nitrat- og tetrationatrespirasjon [66–68]; for eksempel kan bakterier fra familien Enterobacteriaceae vokse raskt som følge av endringer i sammensetningen av tarmfloraen under oksidative forhold under betennelse [69, 70]. De fleste levende organismer utvikler enzymatiske forsvar, ikke-enzymatiske antioksidantforsvar og reparasjonsmekanismer for å fjerne oksygenradikaler [71].
Imidlertid er disse innfødte antioksidantsystemene generelt ikke tilstrekkelige til å forhindre oksidativ skade i levende organismer. Flere syntetiske antioksidanter, inkludert butylert hydroksyanisol og butylert hydroksytoluen, har blitt mye brukt for å redusere oksidasjon, men deres sikkerhet har blitt stilt spørsmål ved [72, 73]. *tidligere har forskere vendt seg for å finne tryggere og mer naturlige antioksidanter hentet fra naturlig forekommende stoffer. På grunn av evnen til både polysakkarider og melkesyrebakterier til å eliminere oksidativt stress, krever bestemmelse av den nøyaktige antioksidative mekanismen til CT-vannekstrakter på tarmmikrobiotaen ytterligere undersøkelser i fremtiden.
For å konkludere,vi fant at det vandige CT-ekstraktet var i stand til å forbedre tarmmikrobiota hos mus med tarmlidelser ved å fremme mangfold, moderere metabolske endringer og remodellere strukturen til tarmmikrobiota, og disse resultatene kan gi en referanse for utvikling av relaterte legemidler i fremtiden. Datatilgjengelighet*e-statistikk over de operative taksonomiske enhetene blant hver prøvedata som brukes for å støtte funnene i denne studien er inkludert i tilleggsinformasjonsfilene, og 16s rRNA-sekvenseringsdataene som brukes til å støtte funnene i denne studien vil bli utgitt ved publisering. Interessekonflikter*e forfattere erklærer at de ikke har noen interessekonflikter.Anerkjennelser*studien ble økonomisk støttet av tilskudd fra Kinas National Natural Science Foundation (81860766). Supplerende materialer Figur S1: HPLC-deteksjon av Cistanche tubulosaaqueous ekstrakt. (a) *e topp av echinacosid og acteosid i referansematerialet vises ved 5,066 min og 9,988 min hver for seg. (b) *topp av echinakosid og acetonid i det vandige ekstraktet vises ved 5,097 min og 10,076 min hver for seg, og konsentrasjonene er 236 mg/g og 12,7 mg/separat. Tabell S1: lengden på kolon villi og dybden på fordypningene. Tabell S2: Statistisk informasjon om 16S rRNA-sekvenseringsdata. Tabell S3: statistikk over de operasjonelle taksonomiske enhetene blant hver prøve. (Tilleggsmateriale)
Artikkelen kommer fra Hindawi Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine Volume 2021, Artikkel ID 4936970, 11 sider https://doi.org/10.1155/2021/4936970
