Дієта цільнозернової кіноа компрометує зміни мікробіоти кишечника та коліту товстої кишки, викликані

Вей Лю

1 Шаньдунський центр ресурсів рослинних зародків, Академія сільськогосподарських наук Шаньдун, Цзинань, 250100 Китай

2 Інститут агропродовольчої науки та технології Академії сільськогосподарських наук Шаньдун, Цзінань, 250100 Китай

3 Школа громадського здоров'я та наук про здоров'я, Університет штату Массачусетс, Амхерст, 01003 США

Ю Чжан

Бін Цю

2 Інститут агропродовольчої науки та технологій Академії сільськогосподарських наук Шаньдун, Цзинань, 250100 Китай

Шоуджин Вентилятор

4 Коледж наук про життя, Університет штату Шаньдун, Цзінань, 250014 Китай

Ханфен Дін

1 Центр сільськогосподарських зародкових культур Шаньдун Академії сільськогосподарських наук Шаньдун, Цзинань, 250100 Китай

4 Коледж наук про життя, Університет штату Шаньдун, Цзінань, 250014 Китай

Чженхуа Лю

3 Школа громадського здоров'я та наук про здоров'я, Університет штату Массачусетс, Амхерст, 01003 США

Пов’язані дані

Анотація

Безліч доказів підкреслює, що дисбіоз мікробіоти кишечника є критичним фактором при запальних захворюваннях кишечника (ВЗК). Дослідження in vivo та in vitro продемонстрували, що лобода має потенційні пребіотичні ефекти. Це дослідження має на меті вивчити потенціал використання лободи для полегшення дисбіозу та коліту, викликаних декстраном натрію сульфатом (DSS). Всього 40 мишей C57BL/6 годували окремо дієтою AIN-93M або дієтою на основі лободи. Коліт був індукований у 10 тварин/дієтичної групи при 5-денному впливі 2,5% DSS. Клінічні симптоми спостерігали через день, а мікробіота кишечника характеризувалась секвенуванням генів 16S рРНК. Результати показали, що споживання кіноа зменшило клінічні симптоми, що вказує на знижений показник активності захворювання та ступінь гістологічного пошкодження (Р 1, 2, досягло рівня епідемії у всьому світі 3, 4. ВЗК безпосередньо пов'язане з підвищеним ризиком колоректального раку, але все ще немає ефективних засобів для його лікування. Насправді, тривале використання традиційних імунодепресивних засобів для лікування ВЗК, наприклад азатіоприн, може призвести до більшої частоти різних видів раку 5. Таким чином, критично важливо розробити стратегії для запобігання виникненню IBD 6, 7 .

Хоча жодне дослідження не переконливо визначило будь-яку конкретну бактеріальну групу або штам, який безумовно спричиняє ВЗК, є загальновизнаним, що дисбіоз мікробіоти кишечника є вирішальним фактором, що сприяє етіопатогенезу ВЗК 8. Хворі на ВЗК виявляють значне зниження біорізноманіття та стабільності мікробіоти кишечника 4. Вони також мають знижену кількість речовин phyla Firmicutes і Bacteriodetes, що супроводжується значно збільшеним вмістом протеобактерій та актинобактерій 9, 10. Встановлено, що деякі специфічні бактеріальні групи, такі як Enterobacteriaceae та Desulfovibrio, були розширені у пацієнтів із ВЗК 11, 12. Дослідження на тваринних моделях дали більш прямі докази: після щеплення мікробіоти мишами з колітом у здорового реципієнта може розвинутися кишкове запалення 13 .

Дієта є прямим посередником мікробіоти кишечника і, отже, пропонує привабливий засіб для профілактики ВЗК. Chenopodium quinoa Willd (кіноа), їстівна зерноподібна культура з регіону Анд, що в Південній Америці, багата високоякісними білками, вітамінами та мінералами і, зокрема, має широкий спектр різноманітних полісахаридів 14. Дослідження in vitro показали, що лобода має пребіотичний ефект, включаючи сприяння росту корисних бактерій та виробленню SCFA (коротколанцюгових жирних кислот) 15. Полісахариди з лободи показали імунорегулюючу активність в дослідженнях на тваринах 16. Усі дані свідчать про те, що лобода може мати сприятливий вплив на здоров’я кишечника.

У цьому дослідженні, використовуючи модель тваринного коліту, спричинену декстраном натрію сульфатом (DSS), ми дослідили, наскільки споживання лободи полегшувало дисбіоз кишкової мікробіоти та зменшувало симптоми коліту, спричиненого DSS. Це було зроблено з урахуванням розробки дієтичних стратегій для профілактики ВЗК.

Результати

Фізіологія тіла та патологічні показники

У цьому дослідженні у груп мишей, які зазнали DSS, розвинулися клінічні симптоми, включаючи втрату маси тіла, діарею та ректальну кровотечу. Як показано на рис. 1а, б, маса тіла та оцінки DAI у контролів, що не належать до DSS, залишалися стабільними протягом усіх 10 днів, тоді як маса тіла груп, які отримували DSS, значно зменшилася з 4-го дня, а DAI значно зросла з 2-го дня При порівнянні двох індукованих DSS груп (MDSS проти QDSS) було встановлено, що втрата маси тіла мишей QDSS була меншою, ніж у мишей MDSS з 6 по 10 день, і різниця була статистично значущою на 8 день Миші QDSS також демонстрували нижчі показники DAI, ніж миші MDSS, з 2-го дня до кінця дослідження, зі статистичними значеннями, показаними на 2-й, 6-й, 8-й та 10-й дні (P * Показує суттєву різницю з P ** Позначає P *** Позначає P 1c, d, групи, які отримували DSS, демонстрували зменшену довжину товстої кишки (рис. 1c, P 1d, P = 0,0076). При порівнянні двох груп, які отримували DSS, вага селезінки мишей на стандартній дієті AIN-93M ( MDSS) був значно вищим, ніж у мишей на дієті з лободою (QDSS) (P = 0,0288). різниця в довжині товстої кишки спостерігалася між групами MDSS та QDSS. Гістологічна оцінка показала, що лікування DSS значно збільшувало запалення товстої кишки (рис. 1д), тоді як споживання лободи зменшувало пошкодження тканин, на що вказує нижчий гістологічний бал для групи QDSS порівняно з групою MDSS (рис. 1f, P 2a, b, суттєве зменшення як багатства мікробних видів (Chao1), так і різноманітності (Shannon) спостерігали у мишей, які лікувались DSS, у порівнянні з контрольними групами, що не належали до DSS (Chao1: P 2c (незважене) та Рис. 2d (зважене), як зважені, так і незважені показники UniFrac показали чітке розділення чотирьох груп лікування, що означає, що вплив DSS та дієта є ключовими факторами впливу на склад мікробіоти кишечника.

Аналіз таксономічної структури мікробів

Таксономічний склад мікробів та деталі порівняння таксономії бактерій на рівні типу продемонстровано на рис. 3а, в відповідно. Філогенетична класифікація OTU показала, що Firmicutes та Bacteroidetes є переважним типом у контрольних групах, що не належать до DSS (групи MC та QC). Відносна чисельність Firmicutes у мишей MC та QC становила 49,2% та 49,7%, а кількість Bacteroidetes у MC та QC - 26,1% та 35,8%, відповідно. Після обробки DSS відносна кількість Firmicutes та Bacteroidetes значно зменшилася порівняно з аналогами, що не належать до DSS. Відносна чисельність твердих речовин зменшилася до 28,0% (MDSS) та 39,5% (QDSS), а кількість бактеріоїдетів зменшилася до 18,2% (MDSS) та 27,6% (QDSS). Величина зменшення була набагато меншою у групах дієти лободи (QC проти QDSS), порівняно з контрольними групами дієт AIN-93M (MC проти MDSS), і відносна кількість цих двох типів у мишей QDSS була значно вище, ніж у мишей MDSS (Firmicutes: P 17 і, можливо, завдяки деяким бактеріям у Verrucomicrobia може деполімеризувати DSS і, отже, здатний рости в середовищі, багатому DSS 17, 18 .