Frontiers кишкова мікробіота Метаболіт бореться з дієтичним полісорбатом 80-посилене випромінювання

Мікробні симбіози

Ця стаття є частиною Теми дослідження

Ризик дієтичних шкідливих речовин та вплив на мікробіоти людини: можлива роль у кількох фенотипах дисбіозу Переглянути всі 7 статей

Редаговано
Маргарита Агілера

Університет Гранади, Іспанія

Переглянуто
Емілі В'єннуа

INSERM U1149 Центр вивчення запалення, Франція

Алекс Родрігес-Паласіос

Медичний факультет, Університет Кейс Вестерн Резерв, США

Приналежності редактора та рецензентів є останніми, наданими в їхніх дослідницьких профілях Loop, і вони не можуть відображати їх ситуацію на момент огляду.

мікробіота

  • Завантажити статтю
    • Завантажте PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Додаткові
      Матеріал
  • Експортне посилання
    • EndNote
    • Довідковий менеджер
    • Простий текстовий файл
    • BibTex
ПОДІЛИТИСЯ НА

СТАТТЯ Оригінального дослідження

  • 1 Тяньцзіньська ключова лабораторія радіаційної медицини та молекулярної ядерної медицини, Інститут радіаційної медицини, Китайська академія медичних наук та Медичний коледж Пекінського союзу, Тяньцзінь, Китай
  • 2 Кафедра екстреної медицини, Університетська лікарня Норт-Шор, Манхасет, Нью-Йорк, США
  • 3 Лабораторія екстреної медицини, Інститут медичних досліджень імені Фейнштейна, Манхасет, Нью-Йорк, США

Вступ

Рак малого таза та черевної порожнини є загальними злоякісними захворюваннями, що впливають на шлунково-кишкові (ШКТ), сечостатеві та гінекологічні функції (Pal et al., 2019). Через великі розміри та легкість поширення на інші органи черевної порожнини та лімфатичну систему рак тазу та черевної порожнини все частіше регулярно лікується за допомогою променевої терапії (Liauw et al., 2013; Citrin, 2017). Після променевої терапії багато пацієнтів з раком малого тазу та черевної порожнини страждають на синдроми ШКТ (ГІС) (Peterson et al., 2010; Hauer-Jensen et al., 2014), такі як мальабсорбція, бактеріальний ентерит та діарея, які негативно впливають на лікування та можуть навіть призвести до смерті. Ці гострі та хронічні ускладнення стали серйозними проблемами для онкологів та медичних фізиків. Тому терміново необхідне виявлення потенційних факторів ризику, які можуть негативно вплинути на прогноз онкологічних хворих після променевої терапії, та розробка нових терапевтичних підходів.

Емульгатори - це клас молекул, подібних до миючих засобів, які зазвичай додають до оброблених харчових продуктів, фармацевтичних препаратів та косметики. До часто вживаних дієтичних емульгаторів належать Твін, Спан, стеариллактат натрію (SSL) та складні ефіри пропіленгліколю жирних кислот. Наприклад, Tween 80 (або полісорбат-80, P80) - це широко використовувана харчова добавка, яка надає гладку і стабільну консистенцію тортам, шоколаду, морозиву та іншим закусковим закускам. Крім того, P80 також використовується як диспергуючий засіб, солюбілізатор та стабілізатор для нерозчинних лікарських препаратів (наприклад, ін'єкції етопозиду та доцетакселу) для терапії раку (Iusuf et al., 2015; Al-Ali et al., 2018). Через потенційну токсичність та канцерогенність Р80 застосовували в обмежених дозах (до 1,0%) (Комісія з безпеки харчових продуктів [Японія], 2007; Робертс та ін., 2013). Однак зростання споживання Р80 за останні півстоліття пов'язане зі збільшенням частоти різних хронічних запальних та метаболічних захворювань (Chassaing et al., 2015), особливо в поєднанні зі змінами складу та транслокацією кишкової мікробіоти ( Робертс та ін., 2010). Як не дивно, хворим на рак під час променевої терапії давали б їжу та ліки, що містять Р80. Отже, чи споживає Р80 негативно погіршує ефективність променевої терапії, залишається недостатньо зрозумілим.

Шлунково-кишковий тракт населений спільнотою з трильйонів мікробів, яких спільно називають мікробіотою кишечника (Gopalakrishnan et al., 2018). Мікробіота кишечника забезпечує вирішальну користь для господарів, включаючи полегшення перетравлення їжі та розвиток метаболічної та імунної систем (Holmes et al., 2012; Wrzosek et al., 2013). Тим часом, збурення або транслокація кишкових мікробів може також призвести до низки патологічних процесів (Clemente et al., 2012; Lichtman et al., 2016), таких як хронічний коліт (Gevers et al., 2014), Clostridium difficile-асоційована хвороба (Ghose, 2013; Peng et al., 2018) та хвороба Крона (Mottawea et al., 2016). Порушення мікробіоти кишечника також супроводжуються низкою психічних захворювань та системних метаболічних захворювань, таких як тривога (Heijtz et al., 2011), зараження вірусом імунодефіциту людини (ВІЛ) (Sun et al., 2016) та неалкогольні жирова хвороба печінки (Chu et al., 2019). Дійсно, суттєві факти свідчать про позитивну зв'язок між променевою терапією та розвитком коліту (Kirsch et al., 2010; Andreyev et al., 2013), а також про значні зміни складу мікробіоти кишечника після радіотерапії (Cui et al., 2016, 2017а).

У цьому дослідженні ми мали на меті визначити, чи призводить споживання P80 до шкідливих змін мікробіоти кишечника та посилює радіаційно-індуковану травму кишечника (RIII). Наші спостереження продемонстрували, що споживання Р80 змінило склад мікробіоти кишечника та погіршило індуковану радіацією токсичність ШКТ. Важливо, що введення бутирату перорально пом’якшило шкідливий вплив Р80 на опромінених тварин. У сукупності наші результати виявили, що Р80 є фактором ризику для онкологічних хворих під час променевої терапії, і вказали, що бутират може застосовуватися як терапевтичний варіант для захисту від радіаційно-асоційованої токсичності шлунково-кишкового тракту в доклінічних умовах.

Матеріали і методи

Тварини

Цей експеримент тестував групи (12 мишей на групу) самців мишей C57BL/6J віком 6–8 тижнів, яких утримували з використанням індивідуальної вентиляційної клітини як шість мишей на клітку, щоб забезпечити потужність дослідження 80%. Експериментальних мишей обробляли 200 мкл P80 (1,0% у стерильній воді), що вводили перорально протягом 7 днів, стерильну воду використовували як контроль. Спеціальне обладнання не використовувалось. Циклічні упередження контролювались наступним чином. Мишей випадковим чином розподіляли по лікувальних групах, не більше шести мишей на клітку, щоб забезпечити активну площу кожної миші не менше 0,01 м 2. Мишей утримували на чистих субстратах тирси і годували автоклавом (60 хв вологого циклу) гранульованої їжі (Cat # 1022, HFK Bioscience, Пекін, Китай, ≤5% CHO, ≥18% PRO, ≥4% FAT/кг) та автоклавували відфільтрована вода (рН близько 5) ad libitum. Щоб запобігти забрудненню постільної білизни, матеріал постільної білизни міняли кожні 2 дні, а мишей в тій самій когорті змішували та повторно розділяли кожні 2 дні протягом усіх експериментів, щоб уникнути впливу копрофагії на мікробіом кишечника. Їжу/воду замінювали кожні 4 дні. Перед початком усіх експериментів був використаний протокол спільного розміщення. Свіжий мишачий кал збирали регулярно вранці на наступний день після заміни клітки і зберігали близько 30 днів при -80 ° C до аналізу.