Účinky vodného extraktu Cistanche Tubulosa na střevní mikroflóru myší se střevními poruchami

Xiaowei Bao, Dongwen Bai, Xiaolu Liu, Ying Wang, Lanjun Zeng, Chenye Wei a Weiquan Jin

College of Food Science and Pharmacy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, Čína

Korespondence by měla být adresována Xiaowei Bao; xiaoweibao0723@xjau.edu.cn

Přijato 29. dubna 2021; Přijato 30. června 2021; Publikováno 14. července 2021

Toto je článek s otevřeným přístupem distribuovaný pod licencí Creative Commons Attribution License, která umožňuje neomezené použití, distribuci a reprodukci na jakémkoli médiu za předpokladu, že je původní dílo řádně citováno.

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Abstraktní

Poruchy střevní mikroflóry jsou spojeny s mnoha nemocemi. Vodný extrakt zCistanchetubulosa(CT), tradiční čínská bylinná receptura, údajně hraje roli při ochraně lidského střeva. Málo se však ví o jeho účincích na střevní mikroflóru. Tato studie byla provedena s cílem zjistit, zdaCistancheTubulosavodný extrakt může modulovat střevní mikrobiom u myší se střevními poruchami. Zjistili jsme, že poškozenou střevní morfologii vyplývající z léčby cefiximem lze zachránit pomocíCistancheTubulosavodný extrakt. Srovnání mikrobiální diverzity mezi myšmi léčenými extraktem z Cistanche Tubulosa a kontrolními myšmi také ukázalo, že porucha v mikrobiální komunitě modelových skupin by mohla být obnovena léčbou vysokými a středními koncentracemiCistancheTubulosavodný extrakt. Léčba cefiximem vedla k významnému poklesu bakterií mléčného kvašení; nicméně, doplněníCistancheTubulosavodný extrakt obnovil růst těchto bakterií mléčného kvašení. Kromě toho,CistancheTubulosavodný extrakt byl schopen zmírnit dramatické změny v metabolických drahách střevního mikrobiomu vyvolané cefiximem. Tato zjištění poskytla pohled na blahodárné účinky vodného extraktu Cistanche Tubulosa na střevní mikroflóru a poskytla také důležitou referenci pro budoucí vývoj souvisejících léků.

Cistanchetubulosamá mnoho efektů, klikněte sem a dozvíte se více

1. Úvod

Střevní mikroorganismy kolonizují především střevní lumen a slizniční vrstvu a vzájemně se spojují s hostitelem prostřednictvím výměny materiálu a energie, transformace a dalších procesů [1]. *jsou to signální centra, která integrují environmentální zprávy, jako je strava, s genetickými a imunitními signály, což následně ovlivňuje metabolismus hostitele, imunitu, nervový systém a reakci na infekce [2]. Normálně existuje dynamická rovnováha mezi střevní flórou a hostiteli; střevní dysbióza však může mít za následek změny v rovnováze zdraví/nemoci, poruchy imunity a řadu nemocí [3]. Mírné změny střevní mikroflóry jsou pro hostitele přijatelné; to však může stále poskytovat příležitosti k zesílení změn dalších zhoršujících faktorů, jako jsou bakteriofágy, bakteriociny a oxidační stres [4].

Předchozí studie ukázaly, že etanolový extrakt z Cistanche tubulosa (CT), tradiční čínská bylinná receptura, může regulovat střevní mikrobiální složení u potkanů ​​[5] a celkové glykosidy Cistanche Tubulosa upravují neuspořádanou střevní mikrobiotu [6]. Druhy Cistanche, které parazitují hlavně na kořenech druhů Tamarix, se také nazývají „ženšen pouště“ a jako bylinný prostředek se používá tonikum sestávající ze stonků Cistanche deserticola (CD) a Cistanche tubulosa (CT) [7 ]. Bylo zjištěno, že hlavní chemické složky fenylethanolových glykosidů (PHGs) Cistanche Tubulosa, což jsou antioxidační látky [8, 9], zlepšují reprodukční dysfunkci [10], potlačují aktivaci jaterních hvězdicových buněk, blokují vedení signálních drah v TGF{{6 }}/SMAD [11] a zabránit jaterní fibróze indukované hovězím sérovým albuminem u potkanů ​​[12]. Mezi více než 100 složkami v Cistanche Tubulosa patří mezi významné látky s hojným obsahem také polysacharid [13, 14]. Předchozí studie prokázaly, že polysacharidy C. deserticola indukují melanogenezi v melanocytech, snižují oxidační stres[15], zmírňují kognitivní dysfunkci regulací antioxidačních a protizánětlivých procesů u potkanů ​​[16], chrání buňky PC12 před poškozením vyvolaným OGD/RP [17] zvyšují absorpci echinakosidu in vivo a ovlivňují střevní mikroflóru [18].

Probiotika jsou živé nepatogenní mikroorganismy, které jsou prospěšné pro zdraví a poskytují mikrobiální rovnováhu v gastrointestinálním traktu, jsou-li podávány v adekvátním množství [19]. *mohou zesílit nespecifické buněčné imunitní reakce charakterizované aktivací makrofágů, přirozených zabíječských (NK) buněk a antigenní specificitou vůči toxickým T lymfocytům a uvolňováním různých cytokinů kmenově specifickým a na dávce závislým způsobem [20 ]. Probiotické kmeny zlepšují vlastnosti střevního epitelu prostřednictvím TJ modulace a bylo prokázáno, že specifické probiotické kmeny regulují expresi mucinu, čímž ovlivňují vlastnosti slizové vrstvy a nepřímo regulují imunitní systém střev [21]. Kmeny bakterií mléčného kvašení (LAB) a Bifidobacterium jsou hlavními probiotiky, která se používají v mnoha oblastech [22–26]. Jejich zdravotní přínosy jsou četné, přičemž jejich antioxidační kapacita je důležitým faktorem v jejich funkcích souvisejících se zdravím[27]. Probiotika mohou chelatovat kovové ionty, aby jim zabránily katalyzovat oxidaci [28, 29]; mohou také zvýšit expresi antioxidačních enzymů [30, 31], produkovat různé metabolity s antioxidační aktivitou [32, 33], zprostředkovávat antioxidační signální dráhy [34–36] a regulovat enzymy produkující reaktivní formy kyslíku (ROS) a tzv. reakce střevních mikroorganismů na oxidační stres[37].

cistanche květina

Nedávná studie prokázala, že polysacharidy Cistanche Deserticola by mohly stimulovat růst některých bakterií mléčného kvašení, což by mohlo být přínosem pro lidské zdraví [38]. Obsah polysacharidů v Cistanche Deserticola je však odlišný od obsahu v Cistanche Tubulosa [7, 39] a tento rozdíl může vést k různým účinkům na střevní mikroorganismy. Kromě toho, ačkoli polysacharidy Cistanche Deserticola mohou snižovat oxidační stres aktivací NRF2/HO-1 dráhy [15], účinky jednoho polysacharidu se mohou lišit od celkového účinku více kompozic v Cistanche Tubulosa. Je tedy nutné přesně definovat účinky vodných extraktů Cistanche Tubulosa na střevní mikroorganismy. Kromě toho mohou PHG také odolávat oxidativnímu stresu [40] a potlačovat zánětlivé reakce zprostředkované lipopolysacharidy aktivací dráhy Keap1/Nrf2/HO-1 [41]. Stanovení účinku vodného extraktu Cistanche Tubulosa má proto velkou hodnotu. Kromě toho účinky určitých složek vodného extraktu Cistanche Deserticola na oxidační stres a střevní flóru naznačují, že odolnost vůči oxidativnímu stresu by mohla souviset se změnami střevní flóry.

Abychom zaplnili mezery ve znalostech o výše uvedených tématech, zkoumali jsme účinky vodného extraktu Cistanche Tubulosa na střevní mikroflóru myší s poruchami střevní flóry. Tyto výsledky poskytnou cenné informace o možných mechanismech, kterými Cistanche Tubulosa mění střevní flóru a propůjčuje střevní rezistenci vůči oxidativnímu stresu.

2. Materiály a metody

2.1. Pokusná zvířata.

Celkem 18 samců myší C57BL/6J třídy SPF o hmotnosti 18–22 g bylo zakoupeno z Centra experimentálních zvířat Lékařské univerzity Xinjiang s licenčním číslem SCXK (nové) 2018-0003. Byli umístěni v klecích za standardizovaných podmínek: 12 h fotoperioda světlo/tma, teplota 23 ± 2 stupně a vlhkost 55 ± 5 procent. *Zvířata byla krmena komerční stravou (51 procent bezdusíkového extraktu, 25 procent hrubých bílkovin, 4,6 procent hrubého tuku, 6,5 procent hrubého popela, 4,{20}} procent hrubé vlákniny a 8,9 procent vlhkosti) a vody z vodovodu . *Zvířata byla léčena podle doporučení popsaných v Příručce pro péči a použití laboratorních zvířat Národního institutu zdraví.

2.2. Extrakce vodného extraktu.

Sušené plátky C. tubulosa, kterou poskytuje Hotan Dichen PharmaceuticalBiotechnology Co., Ltd., byly rozemlety na prášek a byly vybrány granule s velikostí částic mezi 20 a 40 síty. Podmínky extrakce byly následující: poměr pevná látka-kapalina 1:19, teplota 80 stupňů, doba mikrovln 6 minut, doba ultrazvuku 16 minut, mikrovlnný výkon 40}0 W a ultrazvukový výkon 400 W. Obsah hlavních složek vodného extraktu byl měřen pomocí HPLC (Agilent 1260 Infinity II, California, USA). Stručně řečeno, standardní látky echinakosidu (0,2 mg/ml) a akteosidu (0,2 mg/ml) byly rozpuštěny v 50% methanolu, aby sloužily jako roztok referenční látky. Poté se 1 g vodného extraktu CT rozpustil ve 100 ml 50% methanolu a nechal se 30 min. Roztok extraktu byl ošetřen ultrazvukem při 250 W a 35 kHz po dobu 10 minut a následně centrifugován při 12,000 ot./min. Supernatant byl infiltrován 0,45 um mikroporézní filtrační membránou. Roztok referenční látky a filtrát byly poté detekovány pomocí HPLC za následujících podmínek: oktadecylsilanem vázaný silikagel jako plnivo, methanol jako mobilní fáze A a 0,1% kyselina mravenčí jako mobilní fáze B. Teplota kolony byla nastavena na 30 °C. stupně byla detekční vlnová délka nastavena na 330 nm a injekční objem byl 10 μl.

2.3. Experimenty.

Po jednom týdnu adaptace bylo 18 myší náhodně rozděleno do šesti skupin: A (normální s přidanou střední dávkou vodného extraktu Cistanche Tubulosa), B (normální bez vodného extraktu Cistanche Tubulosa), C (model bez vodného extraktu), D (model s přidanou vysokou dávkou vodného extraktu Cistanche Tubulosa), E (model s přidanou střední dávkou vodného extraktu Cistanche Tubulosa) a F (model s přidanou nízkou dávkou vodného extraktu Cistanche Tubulosa). Skupiny byly ošetřeny následovně: normální skupina byla namočena normálním fyziologickým roztokem, modelová skupina byla namočena cefiximem (30 mg/kg, Shiyao Group OuyiPharmaceutical Co., Ltd., Shijiazhuang, Čína) a normálním fyziologickým roztokem, vysokým -skupina s dávkou byla zalita cefiximem a 221,14 mg/kg vodného extraktu Cistanche Tubulosa, skupina se střední dávkou byla zalita cefiximem a 165,54 mg/kg vodného extraktu a skupina s nízkou dávkou byla zalita cefiximem a 110,57 mg/kg vodného extraktu. Skupina A byla zalita 165,54 mg/kg vodného extraktu a nebyl přidán žádný cefixim. Cefixim byl podáván denně ve 12:{18} h a další látky byly podávány denně ve 15:{20}} h. Během experimentů byly skupiny C, D, E a F udržovány v modelovém stavu střevních poruch. *Výkaly byly odebírány každých sedm dní na sterilním operačním stole a skladovány při -20 stupních.

2.4. Histopatologické pozorování myšího tlustého střeva.

Na konci experimentu byly myši usmrceny cervikální dislokací a jejich obsah tlustého střeva byl shromážděn na sterilním operačním stole a skladován při -80 stupních; současně byly vzorky tkáně tlustého střeva fixovány v 10% neutrálním formalínu. Poté byly vzorky dehydratovány použitím gradientové koncentrace ethanolu, hyalinizovány pomocí xylenu, zality do parafínu, nařezány a obarveny hematoxylinem-eosinem. Morfologické změny na sliznici tlustého střeva byly pozorovány a porovnávány pomocí optického mikroskopu. Byla měřena délka klků a hloubka krypt v tlustém střevě a byl vypočten poměr délky klků k hloubce krypt (hodnota V/C) (51).

2.5. Extrakce DNA a konstrukce knihovny. DNA byla extrahována z výkalů pomocí EZNA®Soil DNA Kit (Omega Bio-Tek, Norcross, GA, USA) podle protokolu výrobce. Kvalita DNA byla stanovena pomocí fluorometru (QuantiFluor™–ST, Promega Corporation, USA). Párové primery v oblasti V3-V4 16s rDNA byly navrženy tak, aby amplifikovaly oblast a produkovaly fragmenty DNA o velikosti 466 bp. *e dopředný primer byl 341F (-5-CCTACGGGNGGCWGCAG-3-) a zpětný primer byl 806R (-5-GGACTACHVGGGTATCTAAT-3-). Každý objem PCR byl 25 μl, obsahující 2,5 μl 10 × PCR pufru, 2 μl dNTP, 1 μl každého primeru a 20–30 ng templátové DNA. *cs, indexované adaptéry byly připojeny na konec amplikonů pro generování sekvenačních knihoven. Knihovny byly validovány pomocí fluorometru QuantiFluor™ a kvantifikovány na 10 nmol.

akteosid v cistanche může posílit imunitní systém

2.6. 16s rRNA genové sekvenování a analýza mikrobiální komunity.

Platforma Illumina (Illumina MiSeq) byla použita k získání 2 × 250 bp dat na párovém konci. Operační taxonomické jednotky (OTU) byly získány pomocí softwaru Uparse prostřednictvím standardního shlukování s 97procentní podobností. K porovnání OTU s databází Greengene Release 13.5 a provedení druhové anotace byl použit naivní Bayesovský algoritmus přiřazení klasifikátoru RDP. Alfa diverzita střevní mikroflóry byla vypočtena pomocí Shannonových a Simpsonových indexů a rozdíly mezi skupinami byly analyzovány lineární diskriminační analýzou Effect Size (LEfSe). Diverzita beta byla analyzována hlavní souřadnicovou analýzou (PCoA) Brady-Curtisových odlišností. PICRUST2 byl použit k odhadu mikrobiální metabolické kapacity střevního mikrobiomu [42].

2.7. Statistická analýza dat.

SPSS 20 byl použit pro jednocestnou ANOVA a experimentální data byla vyjádřena jako X ± S; X označuje průměrnou hodnotu a S označuje směrodatnou odchylku.

3. Výsledky

3.1. Vliv vodného extraktu Cistanche Tubulosa na morfologii tlustého střeva.

Reprezentativní sloučeniny (echinakosid a akteosid) a jejich koncentrace extraktu Cistanche Tubulosa byly validovány pomocí HPLC (obrázek S1). Abychom určili účinek vodného extraktu na střevo, zkoumali jsme délku klků tlustého střeva a hloubku prohlubní po ošetření vodným extraktem Cistanche Tubulosa. Klky tlustého střeva ve skupinách s normální a vysokou dávkou (A, B a D) byly delší a podobné prstům, zatímco klky tlustého střeva v modelové skupině a skupině s nízkou dávkou (C a F) byly krátké a špičky tlustého střeva klky byly zlomeny (obrázek 1). V souladu s tím vysokodávkovaný vodný extrakt Cistanche Tubulosa významně prodloužil délku klků tlustého střeva a snížil hloubku prohlubně u myší se střevními poruchami ve srovnání s myšmi v modelové skupině (P < 0.01).="" naproti="" tomu="" hloubka="" recesu="" se="" významně="" nelišila="" mezi="" skupinou="" s="" vysokou="" dávkou="" a="" normální="" skupinou="" (p=""> 0,05) (tabulka S1). Tyto výsledky ukázaly, že vysoká dávka vodného extraktu Cistanche Tubulosa může zlepšit morfologii uvnitř tlustého střeva myší se střevními poruchami.

3.2. Vliv vodného extraktu Cistanche Tubulosa na rozmanitost střevní mikroflóry.

Provedli jsme 16s sekvenování genu rRNA, abychom prozkoumali potenciální příčinu morfologických změn uvnitř tlustého střeva a prozkoumali změny střevní mikroflóry po léčbě vodným extraktem CT. Z nezpracovaných dat bylo získáno v průměru 100 553 efektivních značek v rozmezí od 77 734 do 125 144 (tabulka S2). Tyto značky byly seskupeny do 4932 OTU (tabulka S3). Poté jsme analyzovali diverzitu střevní mikroflóry na základě Theseus. Shannonovy a Simpsonovy indexy nevykazovaly žádný rozdíl mezi skupinou A (normální s vodným extraktem Cistanche Tubulosa) a skupinou B (normální bez vodného extraktu CT) (obrázek 2(a)). *ukazuje se, že u myší bez léčby cefiximem by vodný extrakt CT nemusel mít žádné další příznivé nebo škodlivé účinky na rozmanitost střevní mikroflóry. Diverzita v modelové skupině (C) však vykazovala klesající trend ve srovnání s normálními skupinami. * Myši ošetřené vysokými a středními dávkami CT vodného extraktu vykazovaly známky zotavení z rozmanitosti, zatímco takový jev nebyl pozorován u myší léčených vodným extraktem CT s nízkou dávkou (obrázek 2(a)). Mezitím PCoA odhalilo, že normální skupiny (A a B) a skupiny s poruchami střev, kterým byly podávány vysoké dávky (D) a střední dávky (E) CTvodné extrakty, měly tendenci mít kratší vzdálenosti mezi vzorky než ty v modelové skupině a v skupina doplňku CT s nízkou dávkou vodného extraktu (F) (obrázek 2(b)). Tyto výsledky ukázaly, že vodný extrakt CT by mohl pomoci zlepšit rozmanitost střevní mikroflóry u myší se střevními poruchami.

3.3. Změny ve složení střevní mikrobioty ošetřené vodným extraktem Cistanche Tubulosa.

Profily složení mikrobioty byly porovnány mezi různými skupinami. Na úrovni kmene byla relativní četnost Proteobakterií v modelové skupině vyšší než v ostatních skupinách (obrázek 3(a)). Nárůst proteobakterií naznačuje, že mikrobiom modelových myší byl změněn cefiximem a že vodný extrakt CT by mohl prospět střevní mikrobiotě, protože zvýšená prevalence Proteobakterií je hlavním markerem narušené střevní flóry [43–45]. Kromě toho na úrovni rodu se relativní četnost Lactobacillus v modelové skupině snížila ve srovnání s normálními skupinami a skupinami s vysokou dávkou; zvýšil se však ve srovnání se skupinou se střední a nízkou dávkou (obrázek 3(b)). Tyto výsledky ukázaly, že vysokodávkovaný CTvodný extrakt může podporovat růst některých bakterií z rodu Lactobacillus.

Diferenciální mikroflóra mezi studovanými skupinami byla dále stanovena pomocí analýzy LEfSe. Tato analýza ukázala, že po léčbě cefiximem se relativní abundance Turicibacter, Alphaproteobacteria, Acidobacteria, Betaproteobacteriales a Chloroflflexi významně zvýšily, zatímco relativní abundance Lactobacillus, Eubacterium{0}}nodatum_skupiny, Pseudon cardiales a Christensenellaceae_R-7_skupiny se významně snížily ve srovnání se skupinami v normální skupině (obrázek 4(a)). Překvapivě, když byla modelová skupina doplněna o vysokodávkový vodný extrakt CT, relativní abundance Muribaculaceae, Lactobacillus, Kineosporiaceae, Eubacterium no data group a Pedobacter byly významně zvýšeny ve srovnání s těmi v modelové skupině. Mezitím relativní abundance Rhodobacter, Ruminococcaceae UCG_013, Roseburia, Ruminiclostridium_9 a Candidatus Stoquefifichus významně poklesly ve srovnání s těmi v modelové skupině (obrázek 4(b)).

3.4. Funkce střevní mikrobioty související s léčbou vodným extraktem Cistanche Tubulosa.

Použili jsme software PICRUST2 k predikci metabolických drah střevní mikroflóry a normální skupina byla použita jako reference pro analýzu změn v jiných skupinách. Při léčbě cefiximem se zvýšila relativní četnost degradace ethylbenzenu, biosyntéza neribozomálních peptidů ze sideroforové skupiny a metabolismus xenobiotik cestou cytochromu P450; po ošetření vysokými a středními dávkami vodných extraktů Cistanche Tubulosa se jejich relativní množství vrátilo na normální úroveň. Mezitím relativní četnost metabolické dráhy kyanoaminokyselin klesla při léčbě cefiximem; po léčbě vysokodávkovaným vodným extraktem CT se však zvýšil. Kromě toho obecně byly změny v různých metabolických drahách po léčbě cefiximem významné ve srovnání se změnami v normální skupině; přidání vodného extraktu Cistanche Tubulosa však dokázalo zabránit nadměrným změnám (obrázek 5).

4. Diskuze

Morfologie tlustého střeva může být změněna růstem, trávením a absorpcí, imunitní regulací a opravou střevního poranění [46–50]. Poměr V/C může komplexně odrážet trávicí stav střevního traktu a je přímo úměrný trávicí a absorpční kapacitě střevního traktu [51, 52]. V této studii biopsie klků a recesus a statistická data ukázaly, že vysokodávkovaný vodný extrakt by mohl částečně zlepšit defektní morfologii uvnitř tlustého střeva. Abychom prozkoumali, jak vodný extrakt mění morfologii střev a ovlivňuje střevní mikroflóru, postupovali jsme zpětně od změn ve střevní flóře. Zjistili jsme, že relativní množství Proteobakterií, hlavního markeru narušené střevní flóry, se při léčbě cefiximem zvýšilo ve srovnání s výskytem bez léčby cefiximem.* Relativní množství jiných hub markerů, Bacteroidetes a Firmicutes, nemělo žádné významné změny, ačkoli tyto antioxidační aktivity in vitro [56] a může podporovat růst některých bakterií mléčného kvašení, což by mohlo prospět zdraví hostitele [43]. Paralelně jsou Muribaculaceae probiotické organismy spojené s dlouhověkostí [57]. Ty naznačovaly, že mechanismem, kterým vodný extrakt CT zlepšuje střevní mikroflóru, může být podpora nebo ochrana růstu probiotických organismů. Další bakterií hodnou zmínky byla bakterie YE57. Ačkoli vysokodávkovaný CTvodný extrakt podporoval relativní hojnost bakterie YE57 v této studii (obrázek 4), předchozí studie zjistily, že její zastoupení bylo vyšší v normálním střevě než ve střevě ošetřeném zbytky bylinného čaje s vysokou koncentrací [ 58] a že jeho abundance byla snížena po intervenci Bacillus licheniformis v kombinaci s XOS (xylooligosacharidy) [59]. Role této bakterie ve střevní mikrobiotě si tedy zaslouží další studium. Kromě toho může relativně malý počet vzorků v této studii způsobit míru falešně pozitivních a falešně negativních a budoucí studie na větších vzorcích by měla potvrdit identifikované bakteriální markery.

Složení vodného extraktu Cistanche Tubulosa může být důležité pro své účinky na složení a funkční změny ve střevní mikrobiotě myší se střevními poruchami. PHG jsou běžné aktivní složky nalezené v Cistanche Deserticola a Cistacnche Tubulosa a echinakosid byl identifikován jako hlavní PNG v Cistache. Tubulosa [60]. V posledních desetiletích bylo prokázáno, že echinakosid má mnoho farmakologických aktivit, jako jsou antiaging a neuroprotektivní účinky, zlepšení srdeční funkce, snížení hyperlipidemie a hyperglykémie a prevence obezitou indukovaného diabetu a metabolického syndromu [53, 61–65]. . Ve skutečnosti jsme detekovali změny v metabolických drahách střevní mikroflóry.*e léčba cefiximem vedla k obohacení bakterií souvisejících s degradací ethylbenzenu a biosyntézou neribozomálních peptidů ze sideroforové skupiny, zatímco léčba vysoko- a střední dávkou Cistanche Vodný extrakt Tubulosa by mohl zmírnit tyto změny, což naznačuje, že tento extrakt zmírnil bakteriální komunitu související s těmito funkcemi. Kromě toho zvýšené bakteriální obohacení související s metabolickou cestou kyanoaminokyseliny při ošetření vysokodávkovým vodným extraktem a jeho snížené obohacení u modelových myší ukázalo, že vodný extrakt Cistanche Tubulosa může podporovat metabolismus kyanoaminokyseliny. * Změny v relevantních metabolitech mohou tomuto vodnému extraktu poskytnout farmakologické aktivity.

bylina cistanche

Ačkoli mechanismus, kterým vodný extrakt Cistanche Tubulosa mění složení a funkci střevní mikroflóry, je složitý, existují určité vodítka ke spekulacím o potenciálním mechanismu. Bylo popsáno, že jak bakterie mléčného kvašení, tak vodné extrakty Cistanche Tubulosa mohou antagonizovat oxidační stres. Oxidační stres vyskytující se během zánětu je běžným faktorem, který zhoršuje střevní poruchy tím, že silně snižuje diverzitu střevních mikrobů a podporuje nárůst specifických bakterií (4). Naopak reaktivní formy kyslíku také podporují selektivní růst bakteriálních skupin prostřednictvím dýchání dusičnanů a tetrathionátů. [66–68]; například bakterie z čeledi Enterobacteriaceae mohou rychle růst v důsledku změn ve složení střevní flóry za oxidačních podmínek během zánětu [69, 70]. Většina živých organismů si vyvine enzymatickou obranu, neenzymatickou antioxidační obranu a opravné mechanismy k vychytávání kyslíkových radikálů [71]. Tyto nativní antioxidační systémy však obecně nepostačují k prevenci oxidačního poškození v živých organismech. Několik dalších syntetických antioxidantů, včetně butylovaného hydroxyanisolu a butylovaného hydroxytoluenu, bylo široce používáno ke snížení oxidace, ale jejich bezpečnost byla zpochybněna [72, 73]. Vědci se proto obrátili na hledání bezpečnějších a přirozenějších antioxidantů získaných z přirozeně se vyskytujících látek. Vzhledem ke schopnosti jak polysacharidů, tak bakterií mléčného kvašení eliminovat oxidační stres, vyžaduje stanovení přesného antioxidačního mechanismu vodných extraktů Cistanche Tubulosa na střevní mikrobiotu v budoucnu další výzkum.

Na závěr jsme zjistili, že vodný extrakt Cistanche Tubulosa byl schopen zlepšit střevní mikroflóru u myší se střevními poruchami tím, že podporuje rozmanitost, zmírňuje metabolické změny a remodeluje strukturu střevní mikroflóry, a tyto výsledky mohou poskytnout reference pro vývoj souvisejících drog v budoucnu.

Dostupnost dat

Statistika provozních taxonomických jednotek mezi každým vzorovým údajem použitým k podpoře zjištění této studie je zahrnuta v doplňkových informačních souborech a data sekvenování 16s rRNA použitá k podpoře zjištění této studie budou zveřejněna po zveřejnění.

Střet zájmů

Autoři prohlašují, že nejsou ve střetu zájmů.

Poděkování

Tato studie byla finančně podpořena granty od The National Natural Science Foundation of China (81860766).

Doplňkové materiály

Obrázek S1: HPLC detekce vodného extraktu Cistanche tubulosa. (a) Pík echinakosidu a akteosidu v referenčním materiálu se objeví samostatně v 5,066 min a 9,988 min. (b) *e pík echinakosidu a akteosidu ve vodném extraktu se objeví samostatně v 5,097 min a 10,076 min a koncentrace jsou 236 mg/g a 12,7 mg/g odděleně. Tabulka S1: délka klků tlustého střeva a hloubka vybrání. Tabulka S2: Statistické informace o sekvenačních datech 16S rRNA. Tabulka S3: statistika provozních taxonomických jednotek v každém vzorku. (doplňkový materiál).

Reference

[1] A. Heintz-Butchart a P. Wilmes, "Lidský střevní mikrobiom: na funkci záleží," Trends in Microbiology, sv. 26, č. 7, s. 563–574, 2018.

[2] CA Thaiss, N. Zmora, M. Levy a E. Elinav, "Mikrobiom a vrozená imunita," Nature, sv. 535, č.p. 7610, s. 65–74, 2016.

[3] G. Quaranta, M. Sanguinetti a L. Masucci, "Transplantace fekální mikrobioty: potenciální nástroj pro léčbu nemocí ženského reprodukčního traktu u lidí," Frontiers in Immunology, sv. 10, str. 2653, 2019.

[4] GA Weiss a T. Hennet, "Mechanismy a důsledky střevní dysbiózy," Cellular and Molecular Life Sciences, sv. 74, č.p. 16, s. 2959–2977, 2017.

[5] Y. Li, Y. Peng, P. Ma a kol., "Antidepresivní účinky extraktu Cistanche tubulosa na potkany s chronickým nepředvídatelným stresem prostřednictvím obnovení homeostázy střevní mikroflóry," Frontiers in Pharmacology, sv. 9, str. 967, 2018.

[6] L. Fan, Y. Peng, J. Wang, P. Ma, L. Zhao a X. Li, „Celkové glykosidy ze stonků Cistanche tubulosa zmírňují chování podobné depresi: obousměrná interakce fytochemikálií a střevní mikroflóry, "Fytomedicína, sv. 83, ID článku 153471, 2021.

[7] Y. Li, Y. Peng, M. Wang, P. Tu a X. Li, „Lidský gastrointestinální metabolismus vodního extraktu cistanche herba invitro: objasnění metabolického profilu založeného na komplexní identifikaci metabolitů v žaludeční šťávě, střevní šťáva, lidské střevní bakterie a střevní mikrozomy," Journal of Agricultural and Food Chemistry, sv. 65, č.p. 34, s. 7447–7456, 2017.

[8] H. Wang, Y. Sun, W.-C. Ye a kol., "Antioxidační fenylethanoid a fenolické glykosidy z Picrorhiza Scrophularia flora," Chemical and Pharmaceutical Bulletin, sv. 52, č.p. 5, s. 615–617, 2004.

[9] S.-L. Ji, K.-K. Cao, X.-X. Zhao a kol., "Antioxidační aktivita fenylethanoidních glykosidů na glutamátem indukovanou neurotoxicitu," Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, sv. 83, č.p. 11, s. 2016–2026, 2019.

[10] Q. Wang, J. Dong, W. Lu a kol., "Fenylethanolové glykosidy z Cistanche tubulosa zlepšily reprodukční dysfunkci regulací testikulárních steroidů cestou CYP450-3 -HSDpathway," Journal of Ethnopharmacology, sv. 251, ID článku 112500, 2020.

[11] S.-P. Vy, L. Ma, J. Zhao, S.-L. Zhang a T. Liu, "Fenylethanolové glykosidy z Cistanche tubulosa potlačují aktivaci jaterních hvězdicových buněk a blokují vedení signálních drah v TGF- 1/smad jako potenciální činidla proti jaterní fibróze," Molecules, sv. 21, č. 1, str. 102, 2016.

[12] S.-P. Vy, J. Zhao, L. Ma, M. Tudimat, S.-L. Zhang a T. Liu, "Preventivní účinky fenylethanoidových glykosidů z Cistanche tubulosa na jaterní fibrózu u potkanů ​​vyvolanou hovězím sérovým albuminem", DARU Journal of Pharmaceutical Sciences, sv. 23, č. 1, str. 52, 2015.

[13] T. Morikawa, H. Xie, Y. Pan a kol., "Přehled biologicky aktivních přírodních produktů z pouštní rostliny Cistanche tubulosa," Chemical and Pharmaceutical Bulletin, sv. 67, č.p. 7, s. 675–689, 2019.

[14] J. Li, J. Li, A. Aspire a kol., „Fenylethanoidové glykosidy z Cistanche tubulosa inhibují růst buněk B16-F10 in vitro i in vivo indukcí apoptózy prostřednictvím mitochondriálních závislá cesta," Journal of Cancer, sv. 7, č. 13, s. 1877–1887, 2016.

[15] Y. Hu, J. Huang, Y. Li a kol., "Cistanche deserticola polysaccharide indukuje melanogenezi v melanocytech a snižuje oxidační stres prostřednictvím aktivace NRF2/HO-1 dráhy," Journal of Cellular and Molecular Medicine, sv. 24, č. 7, s. 4023–4035, 2020.

[16] S. Peng, P. Li, P. Liu a kol., "Cistanches zmírňuje kognitivní dysfunkci vyvolanou sevofluranem regulací PPAR-c-dependentního antioxidantu a protizánětlivého účinku u potkanů," Journal of Cellular and Molecular Medicine, sv. 24, č. 2, s. 1345–1359, 2020.

[17] Y. Liu, H. Wang, M. Yang a kol., "Polysacharidy Cistanche deserticola chrání buňky PC12 proti poškození vyvolanému OGD/RP," Biomedicine & Pharmacotherapy, sv. 99, s. 671–680,2018.

[18] Z. Fu, L. Han, P. Zhang a kol., "Cistanche polysacharidy zvyšují absorpci echinakosidu in vivo a ovlivňují střevní mikrobiotu," International Journal of Biological Macromolecules, sv. 149, s. 732–740, 2020.

[19] NT Williams, "Probiotics," American Journal of Health-System Pharmacy, sv. 67, č.p. 6, s. 449–458, 2010.

[20] R. Ashraf a NP Shah, "Stimulace imunitního systému probiotickými mikroorganismy," Critical Reviews in Food Science and Nutrition, sv. 54, č.p. 7, s. 938–956, 2014.

[21] G. La Fata, P. Weber a MH Mohajeri, "Probiotika a imunitní systém střev: nepřímá regulace," Probiotika a antimikrobiální proteiny, sv. 10, č. 1, s. 11–21, 2018.

[22] MA Zocco, LZ dal Verme, F. Cremonini a kol., "Účinnost lactobacillus GG při udržování remise ulcerózní kolitidy," Alimentary Pharmacology and 8erapeutics, sv. 23, č. 11, s. 1567–1574, 2006.

[23] MJ Saez-Lara, C. Gomez-Llorente, J. Plaza-Diaz a A. Gil,"*e role probiotických bakterií mléčného kvašení a bifidobakterií v prevenci a léčbě zánětlivých onemocnění střev a dalších souvisejících onemocnění: systematický přehled randomizovaných klinických studií na lidech," BioMed Research International, sv. 2015, ID článku 505878, 15 stran, 2015.

[24] MAO Dawood, S. Koshio, M. Ishikawa, et al., "Účinky doplňování stravy Lactobacillus rhamnosus nebo/a Lactococcus lactis na růst, střevní mikroflóru a imunitní reakce pražmy rudé, Pagrus major," Ryby & ShellfifishImmunology, sv. 49, s. 275–285, 2016.

[25] A. Sivan, L. Corrales, N. Hubert a kol., "Commensal bifidobacterium podporuje protinádorovou imunitu a usnadňuje anti-PD-L1 účinnost," Science, sv. 350, č. 6264, s. 1084–1089,2015.

[26] PJ Whorwell, L. Altringer, J. Morel a kol., "Účinnost enkapsulovaného probiotického Bifidobacterium kojence je 35 624 u žen se syndromem dráždivého tračníku," 8e American Journal of Gastroenterology, sv. 101, č.p. 7, s. 1581–1590, 2006.

[27] Y. Wang, Y. Wu, Y. Wang a kol., "Antioxidační vlastnosti probiotických bakterií," Nutrients, sv. 9, č. 5, str. 521, 2017.

[28] JMC Gutteridge, R. Richmond a B. Halliwell, "Inhibice železem katalyzované tvorby hydroxylových radikálů ze superoxidu a peroxidace lipidů desferrioxaminem," Biochemical Journal, sv. 184, č.p. 2, s. 469–472, 1979.

[29] E. Deriu, JZ Liu, M. Pezeshki a kol., "Probiotické bakterie snižují kolonizaci střev salmonelou Typhimurium soutěží o železo," Cell Host & Microbe, sv. 14, č. 1, s. 26–37, 2013.

[30] T. Kullisaar, M. Zilmer, M. Mikelsaar a kol., "Dva antioxidační kmeny laktobacilů jako slibné probiotika," International Journal of Food Microbiology, sv. 72, č.p. 3, s. 215–224, 2002.

[31] JG LeBlanc, S. del Carmen, A. Miyoshi, et al., "Použití bakterií mléčného kvašení produkujících superoxiddismutázu a katalázu v TNBS indukované Crohnově nemoci u myší," Journal of Biotechnology, sv. 151, č.p. 3, s. 287–293, 2011.

[32] M. Rossi, A. Amaretti a S. Raimondi, "Produkce folátu probiotickými bakteriemi," Nutrients, sv. 3, č. 1, s. 118–134,2011.

[33] A. Pompei, L. Cordisco, A. Amaretti a kol., "Administrace bifidobakterií produkujících folát zvyšuje stav folátu u potkanů ​​Wistar", 8e Journal of Nutrition, sv. 137, č.p. 12, s. 2742–2746, 2007.

[34] L.-X. Wang, K. Liu, DW Gao a JK Hao, "Ochranné účinky dvou kmenů Lactobacillus Plantarum u hyperlipidemických myší," World Journal of Gastroenterology, sv. 19, č. 20, s. 3150–3156, 2013.

[35] EO Petrof, K. Kojima, MJ Ropeleski a kol., "Probiotika inhibují nukleární faktor-κB a indukují proteiny tepelného šoku v buňkách epitelu tlustého střeva prostřednictvím inhibice proteazomu," Gastroenterology, sv. 127, č.p. 5, s. 1474–1487, 2004.

[36] A. Seth, F. Yan, DB Polk a RK Rao, "Probiotika zlepšují narušení epiteliální bariéry vyvolané peroxidem vodíku mechanismem závislým na PKC a MAP kináze," American Journal of Physiology-Gastrointestinal and liver Physiology , sv. 294, č.p. 4, s. G1060–G1069, 2008.

[37] M. G'omezGuzm'an, M. Toral, M. Romero a kol., "Antihypertenzní účinky probiotických kmenů Lactobacillus u spontánně hypertenzních potkanů", Molecular Nutrition & FoodResearch, sv. 59, č.p. 11, s. 2326–2336, 2015.

[38] H. Zeng, L. Huang, L. Zhou, P. Wang, X. Chen a K. Ding, "Galaktoglukan izolovaný z Cistanchedeserticola YC Ma. a jeho bioaktivita na kmeny střevních bakterií," Carbohydrate Polymers, sv. 223, Article ID 115038, 2019.

[39] S. Zheng, X. Jiang, L. Wu, Z. Wang a L. Huang, "Chemická a genetická diskriminace cistanche herba založená na UPC-QTOF/MS a DNA barcoding," PLoS One, sv. 9, č. 5, ID článku e98061, 2014.

[40] M. Li, T. Xu, F. Zhou a kol., „Neuroprotektivní účinky čtyř fenylethanoidních glykosidů na H2O2-indukovanou apoptózu buněk PC12 prostřednictvím dráhy Nrf2/ARE“, International Journal of Molecular Sciences , sv. 19, č. 4, str. 1135, 2018.

[41] A. Wu, Z. Yang, Y. Huang a kol., "Přírodní fenylethanoidní glykosidy izolované z Callicarpa kwangtungensis potlačily zánětlivou odpověď zprostředkovanou lipopolysacharidy prostřednictvím aktivace Keap1/Nrf2/HO-1 dráhy v RAW 264.7.7. macrophages cell," Journal of Ethnopharmacology, sv. 258, ID článku 112857, 2020.

[42] GM Douglas, VJ Maffffei, JR Zaneveld, et al., "PICRUSt2 pro predikci funkcí metagenomu," Nature Biotechnology, sv. 38, č.p. 6, s. 685–688, 2020.

[43] H.-L. Li, L. Lu, X.-S. Wang et al., "Změna střevní mikroflóry a profilů zánětlivých cytokinů/chemokinů u 5-fluorouracilem indukované střevní mukositidy," Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, sv. 7, str. 455, 2017.

[44] M. Pammi, J. Cope, PI Tarr a kol., "Intestinální dysbióza u předčasně narozených dětí před nekrotizující enterokolitidou: systematický přehled a metaanalýza," Microbiome, sv. 5, č. 1, str. 31, 2017.

[45] N.-R. Shin, TW When a J.-W. Bae, "Proteobacteria: mikrobiální podpis dysbiózy ve střevní mikrobiotě," Trends in Biotechnology, sv. 33, č. 9, s. 496–503, 2015.

[46] M. de Oliveira Bel´em, CP Cirilo, AP de Santi-Rampazzoet al., "Úpravy střevní morfologie způsobené dietním omezením zlepšuje nutriční stav během procesu stárnutí krys," Experimental Gerontology, sv. 69, s. 85–93,2015.

[47] B. Potsic, N. Holliday, P. Lewis, D. Samuelson, V. DeMarco a J. Neu, "Glutaminová suplementace a deprivace: účinek na morfologii tenkého střeva uměle chovaných potkanů," Pediatric Research, sv. 52, č.p. 3, s. 430–436, 2002.

[48] ​​JL Daniels, RJ Bloomer, M. van der Merwe, SL Davis, KK Buddington a RK Buddington, „Intestinální adaptace na kombinaci různých diet s vytrvalostním cvičením a bez něj“, Journal of the International Society of Sports Nutrition, sv. 13, č. 1, str. 35, 2016.

[49] L. Muñoz, MJ Borrero, M. ´Ubeda a kol., "Dysregulace střevní imunity způsobená dysbiózou podporuje narušení bariéry a bakteriální translokaci u krys s cirhózou," Hepatology, sv. 70, č. 3, s. 925–938, 2019.

[50] X. Li, Y. Wu, Z. Xu a kol., "Účinky odvaru hetiao Jianping na poranění a nápravu střevních poranění u krys s průjmem spojeným s antibiotiky," Medical Science Monitor, sv. 26, ID článku 921745, 2020.

[51] Y. Xie, F. Ding, W. Di a kol., "Vliv stravy s vysokým obsahem tuku na střevní kmenové buňky a funkci epiteliální bariéry u samic myší středního věku," Molecular Medicine Reports, sv. 21, č. 3, s. 1133–1144, 2020.

[52] BL Bivolarski a EG Vachková, "Morfologické a funkční události spojené s odstavením králíků", Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, sv. 98, č.p. 1, s. 9–18, 2014.

[53] H. Shimoda, J. Tanaka, Y. Takahara, K. Takemoto, S.-J. Shan a M.-H. Su, "*e hypocholesterolemické účinky extraktu Cistanchetubulosa, čínské tradiční surové medicíny, u myší," 8e American Journal of Chinese Medicine, sv. 37, č.p. 6, s. 1125–1138, 2009.

[54] RE Ley, PJ Turnbaugh, S. Klein a JI Gordon, "Lidské střevní mikroby spojené s obezitou," Nature, sv. 444, č.p. 7122, str. 1022-1023, 2006.

[55] J.-Y. Kim, YM Kwon, I.-S. Kim et al., "Účinky suplementace hnědé mořské řasy laminaria japonica na sérové ​​koncentrace IgG, triglyceridů a cholesterolu a složení střevní mikroflóry u potkanů," Frontiers in Nutrition, sv. 5, str. 23, 2018.

[56] W. Zhang, J. Huang, W. Wang a kol., "Extrakce, čištění, charakterizace a antioxidační aktivity polysacharidů z Cistanche tubulosa," International Journal of BiologicalMacromolecules, sv. 93, s. 448–458, 2016.

[57] M. Sibai, E. Altuntas¸, B. Yıldırım, G. ¨Ozt¨urk, S. Yıldırım a T. Demircan, "Mikrobiom a dlouhověkost: vysoké množství dlouhověkosti vázaných Muribaculaceae ve střevě dlouho žijícího hlodavce Spalax leucodon," OMICS: A Journal of IntegrativeBiology, sv. 24, č. 10, s. 592–601, 2020.

[58] Y. Xie, Z. Chen, D. Wang a kol., "Efekty zbytků fermentovaného bylinného čaje na vlastnosti střevní mikroflóry holštýnských jalovic pod tepelným stresem," Frontiers in Microbiology, sv. 11, str. 1014, 2020.

[59] Y. Li, M. Liu, H. Liu a kol., "Ústní doplňky kombinovaných Bacillus licheniformis zhengchangsheng a xylooligosacharidů zlepšují obezitu vyvolanou dietou s vysokým obsahem tuků a modulují střevní mikroflóru u potkanů," BioMed Research International, sv. . 2020, ID článku 9067821, 17 stran, 2020.

[60] Y. Jiang a P.-F. Tu, "Analýza chemických složek v cistanche species," Journal of Chromatography A, sv. 1216, č.p. 11, s. 1970–1979, 2009.

[61] F. Li, Y. Yang, P. Zhu a kol., "Echinakosid podporuje regeneraci kostí zvýšením poměru OPG/RANKL v buňkách MC3T3-E1", Fitoterapia, sv. 83, č.p. 8, s. 1443–1450, 2012.

[62] F. Tang, Y. Hao, X. Zhang a J. Qin, „Účinek echinakosidu na fibrózu ledvin inhibicí signální dráhy TGF- 1/Smads v modelu diabetické nefropatie u myší DB/DB ," Drug Design, Development and 8erapy, sv. 11, s. 2813–2826, 2017.

[63] W.-T. Xiong, L. Gu, C. Wang, H.-X. Sun a X. Liu, "Antihyperglykemické a hypolipidemické účinky Cistanche tubulosa u myší DB/DB s diabetem typu 2," Journal of Ethnopharmacology, sv. 150, č. 3, s. 935–945, 2013.

[64] X.-x. Bao, H.-h. Ma, H. Ding, W.-w. Li a M. Zhu, "Předběžná optimalizace vzorce čínské bylinné medicíny založené na neuroprotektivních účincích u potkaního modelu Parkinsonovy choroby vyvolané rotenonem," Journal of IntegrativeMedicine, sv. 16, č. 4, s. 290–296, 2018.

[65] Y. Chen, Y.-Q. Li, J.-Y. Fang, P. Li a F. Li, "Zavedení souběžného experimentálního modelu osteoporózy kombinované s Alzheimerovou chorobou u potkanů ​​a duální účinky echinakosidu a akteosidu z Cistanche tubulosa," Journal of Ethnopharmacology, sv. 257, ID článku 112834, 2020.

[66] M. Hensel, AP Hinsley, T. Nikolaus, G. Sawers a B. C. Berks, "*e genetický základ dýchání tetrathionátu u Salmonella Typhimurium," Molecular Microbiology, sv. 32, č. 2, s. 275–287, 1999.

[67] SE Winter, P. Thiennimitr, MG Winter a kol., "Zánět střev poskytuje respirační akceptor elektronů pro salmonelu," Nature, sv. 467, č.p. 7314, s. 426–429, 2010.

[68] SE Winter, MG Winter, MN Xavier, et al., „dusičnan získaný z hostitele zvyšuje růst E. coli v zaníceném střevě“, Science, sv. 339, č.p. 6120, s. 708–711, 2013.

[69] C. Lupp, ML Robertson, ME Wickham a kol., "Hostitelem zprostředkovaný zánět narušuje střevní mikrobiotu a podporuje přerůstání Enterobacteriaceae," Cell Host & Microbe, sv. 2, č. 2, s. 119–129, 2007.

[70] B. Stecher, R. Robbiani, AW Walker a kol., "Salmonellaenterica serovar Typhimurium využívá zánět ke konkurenci se střevní mikroflórou," PLoS Biology, sv. 5, č. 10, s. e244–2189, 2007.

[71] V. Mishra, C. Shah, N. Mokashe, R. Chavan, H. Yadav a J. Prajapati, "Probiotika jako potenciální antioxidanty: systematický přehled," Journal of Agricultural and Food Chemistry, sv. 63, č.p. 14, s. 3615–3626, 2015.

[72] JMP Mart´ın, PF Freire, L. Daimiel, et al., "Antioxidant butylovaný hydroxyanisol potencuje toxické účinky propylparabenu v kultivovaných savčích buňkách," Food and Chemical Toxicology, sv. 72, s. 195–203, 2014.

[73] RS Lanigan a TA Yamarik, "Závěrečná zpráva o hodnocení bezpečnosti BHT", International Journal of Toxicology, sv. 21, č. 2, s. 19–94, 2002.