Jaký je účinek Cistanche Tubulosa, účinky vodného extraktu Cistanche Tubulosa na střevní mikroflóru myší se střevními poruchami
Feb 25, 2022
Prosím kontaktujteoscar.xiao@wecistanche.comvíce
Poruchy střevní mikroflóryjsou spojeny s mnoha nemocemi. * Vodný extrakt z Cistanche tubulosa (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, zda vodný extrakt CT může modulovat střevní mikrobiom u myší se střevními poruchami. Zjistili jsme, že poškozenou střevní morfologii vyplývající z léčby cefiximem lze zachránit pomocí vodného extraktu CT. *Porovnání mikrobiální diverzity mezi myšmi léčenými CT extraktem a kontrolními myšmi také ukázalo, že porucha v mikrobiální komunitě modelových skupin by mohla být obnovena ošetřením vysokými a středními koncentracemi vodného extraktu. Léčba cefiximem vedla k výraznému poklesu mléčného sacharidukyselé bakterie; avšak doplnění vodného extraktu CT obnovilo růst těchto bakterií mléčného kvašení. Kromě toho byl vodný extrakt CT schopen zmírnit dramatické změny v metabolických drahách střevního mikrobiomu vyvolané cefiximem. *Tato zjištění poskytla pohled na příznivé účinky vodného extraktu CT na střevní mikroflóru a poskytla také důležitou referenci pro budoucí vývoj souvisejících léků.
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 složení střevních mikrobů u potkanů [5] a celkové glykosidy CT upravily neuspořádanou střevní mikroflóru [6]. Druhy Cistanche, které parazitují hlavně na kořenech druhu Tamarix, se také nazývají „ženšen pouště“ a tonikum sestávající ze stonkůCistanchedeserticola(CD) aCistanche tubulosa(CT) se používá jako anbylinný lék[7]. *hlavní chemické složky CTfenylethanolové glykosidy(PHG), což jsou antioxidační látky [8, 9], zlepšují reprodukční dysfunkci [10], potlačují aktivaci hvězdicovitých buněk jater, blokují vedení signálních drah v TGF- 1/SMAD [11] a zabránit jaterní fibróze indukované hovězím sérovým albuminem u potkanů [12]. Mezi více než 100 složkami v CT 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 zabíječů (NK) buněk a antigenně specifických cytotoxických T lymfocytů 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]. Nedávná studie prokázala, že polysacharidy CD by mohly stimulovat růst některých bakterií mléčného kvašení, což by mohlo být přínosem pro lidské zdraví [38]. Obsah polysacharidů v CD je však odlišný od obsahu v CT [7, 39] a tento rozdíl může vést k různým účinkům na střevní mikroorganismy. Kromě toho, ačkoli CD polysacharidy mohou snížit oxidační stres aktivací NRF2/HO-1 dráhy [15], účinky jednoho polysacharidu se mohou lišit od celkového účinku více kompozic v CT. *us, je nutné přesně definovat účinky CT vodných extraktů na střevní mikroorganismy. Kromě toho mohou ventilátory také odolávat oxidačnímu stresu [40] a potlačovat zánětlivé reakce zprostředkované lipopolysaccha tím, že aktivují dráhu Keap1/Nrf2/HO-1 [41]. *dříve má velkou hodnotu stanovení účinku vodného extraktu CT. Kromě toho účinky některých složek vodného extraktu CD 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 na střevní mikroflóru myší s poruchami střevní flóry. *Tyto výsledky poskytnou cenné informace o možných mechanismech, jejichž prostřednictvím mění střevní flóru a propůjčují střevní odolnost vůči oxidativnímu stresu.https://www.xjcistanche.com/news/what-s-the-effect-of-cistanche-tubulosa-effec-54312367.html
2. Materiály a metody
podávány denně v 12:00 h a další látky byly podávány denně v 15:00 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.*en, vzorky byly 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.2.6. 16s rRNA genové sekvenování a analýza mikrobiální komunity. *e 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. *Pro srovnání OTU s databází Greengene Release 13.5 a provedení druhové anotace byl použit naivní Bayesovský algoritmus přiřazení klasifikátoru RDP. *e alfa diverzita střevní mikroflóry byla vypočítána pomocí Shannonových a Simpsonových indexů a rozdíly mezi skupinami byly analyzovány lineární diskriminační analýzou Effect Size (LEfSe). *e beta diverzita 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. 8e Vliv CT vodného extraktu na morfologii tlustého střeva.*e Reprezentativní sloučeniny (echinakosid a acetonid) a jejich koncentrace CT extraktu byly validovány pomocí HPLC (obrázek S1). Abychom určili účinek vodného extraktu na střeva, zkoumali jsme délku klků tlustého střeva a hloubku prohlubní po ošetření vodným extraktem. *e 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 klky tlustého střeva byly zlomeny (obrázek 1). V souladu s tím vysokodávkovaný vodný extrakt CT 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 CT může zlepšit morfologii uvnitř tlustého střeva myší se střevními poruchami.3.2. 8e Vliv CT vodného extraktu na diverzitu 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). *Stagy byly seskupeny do 4932 OTU (tabulka S3). Poté jsme analyzovali diverzitu střevní mikroflóry na základě Theseus. *e Indexy Shannon a Simpson neukázaly žádný rozdíl mezi skupinou A (normální s vodným extraktem CT) 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) CTvodných extraktů, měly tendenci mít kratší vzdálenosti mezi vzorky než ty v modelové skupině a ve skupině s nízkou -dávka Cdoplňku skupiny (F) s vodným extraktem (obrázek 2(b)). *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 CT. *Profily složení mikrobioty byly porovnány mezi různými skupinami. Na úrovni kmene byla relativní četnost Proteobakterií v modelové skupině vyšší než v ostatních skupinách.https://www.xjcistanche.com/news/protective-effects-of-taxifolin-on-pazopanib-i-54206149.html
(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. *analýza ukázala, že po léčbě cefiximem se relativní výskyty Turicibacter, Alphaproteobacteria, Acidobacteria, Betaproteobacteriales a Chloroflflexi signifikantně zvýšily, zatímco relativní abundance Lactobacillus, Eubacterium_nodatum{{9} Skupina Pseudono cardiales a Christensenellaceae_R-7_ významně poklesla 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, Kin eosporiaceae, Eubacterium no data group a Pedobacter byly významně zvýšeny ve srovnání s modelovou skupinou. Mezitím relativní abundance Rhodobacter, Ruminococcaceae UCG_013, Roseburia, Ruminiclostri dium_9 a Candidatus Stoquefifichus významně poklesly ve srovnání s těmi v modelové skupině (obrázek 4(b)).
3.4. Funkce střevní mikroflóry související s léčbou vodným extraktem CT. 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 se jejich relativní množství vrátilo na normální úroveň. Mezitím se relativní četnost metabolické dráhy kyanoaminokyseliny snížila při léčbě cefifiximem; 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; přidáním vodného extraktu však bylo možné zabránit nadměrným změnám (obrázek 5).
4. Diskuze
skupiny jsou převládající v lidském střevě; bylo zjištěno, že poměr Bacteroides/Firmicutes byl snížen u obézních lidí ve srovnání s poměrem u štíhlých lidí a bylo zjištěno, že tento poměr se zvyšuje se ztrátou hmotnosti u lidí na dvou typech nízkokalorické diety [38, 41, 43–45, 48 , 53, 54]. Mezitím Turicibacter, který je spojován s obezitou [55], byl významně zvýšen v modelové skupině ve srovnání s ostatními skupinami. Je pozoruhodné, že diverzita střevní mikroflóry u modelových myší se zlepšila přidáním vodného extraktu. Zaznamenali jsme některé specifické střevní bakterie u myší při různé léčbě; například Lactobacillus a Muribaculaceae byly dva hlavní bakteriální rody, které se zvýšily ve skupině léčené vysokými dávkami vodného extraktu ve srovnání s těmi v modelové skupině (obrázek 4). Nedávné studie ukázaly, že polysacharidy vodných extraktů CT mají významné antioxidační aktivity in vitro [56] a mohou podporovat růst některých bakterií mléčného kvašení, což by mohlo prospět zdraví hostitele [43]. Paralelně jsou Muribaculaceae probiotické organismy spojené s dlouhověkostí [57]. *ese navrhl, 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]. *us, role této bakterie ve střevní mikrobiotě si 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 CT může být důležité pro své účinky na složení a funkční změny ve střevní mikrobiotě myší se střevními poruchami. PSG jsou běžné aktivní složky nalezené v CD a CT a echinakosid byl identifikován jako hlavní PNG v [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 pomocí CT s vysokou a střední dávkou vodný extrakt 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 CT může podporovat metabolismus kyanoaminokyseliny. * Změny v relevantních metabolitech mohou tomuto vodnému extraktu poskytnout farmakologické aktivity.
Ačkoli mechanismus, kterým vodný extrakt CT mění složení a funkci střevní mikrobioty, je složitý, existují určité vodítka ke spekulacím o potenciálním mechanismu. Bylo popsáno, že jak bakterie mléčného kvašení, tak vodné extrakty CT 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]. *dříve se výzkumníci zaměřili na nalezení 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 CT vodných extraktů na střevní mikrobiotu v budoucnu další výzkum.
Závěrem,zjistili jsme, že vodný extrakt CT byl schopen zlepšit střevní mikroflóru u myší se střevními poruchami podporou rozmanitosti, zmírněním metabolických změn a remodelací struktury střevní mikroflóry, a tyto výsledky mohou poskytnout reference pro vývoj souvisejících léků v budoucnost. Statistika dostupnosti dat*e 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. Autoři konfliktu zájmů*e prohlašují, že nemají žádný střet zájmů. Poděkování* tato studie byla finančně podpořena granty Čínské národní přírodní vědy (81860766). Doplňkové materiály Obrázek S1: HPLC detekce tubulosavodného extraktu Cistanche. (a) *e pík echinakosidu a akteosidu v referenčním materiálu se objeví samostatně v 5,066 min a 9,988 min. (b) *e pík echinakosidu a acetonidu ve vodném extraktu se objeví samostatně po 5,097 min a 10,076 min a koncentrace jsou 236 mg/g a 12,7 mg/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)
Článek pochází z Hindawi Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine Volume 2021, Article ID 4936970, 11 pages https://doi.org/10.1155/2021/4936970
