- Introduction
- Anyagok és módszerek
- Etikai nyilatkozat
- A vizsgálat felépítése és a betegek felvétele
- Kísérleti protokoll
- Teljes bakteriális genomiális DNS extrakció és nagy áteresztőképességű szekvenálás
- Adatelemzés
- Eredmények
- Páciensek alapjellemzői
- A bélkészítmény hatása a bélmikrobákra
- A probiotikus készítmény hatása a bél mikrobiális egyensúlyára
- A mikrobiális változások a CA csoport és a PA csoport között
- Diszkusszió
- Adatok elérhetőségi nyilatkozata
- Etikai nyilatkozat
- A szerzők hozzájárulása
- Finanszírozás
- érdekellentét
Introduction
A kolonoszkópia a legtöbb betegnél a bélrendszer egészségének értékelésére preferált módszer, és a kolorektális rák diagnózisának arany standardja, amely egyértelműen felfedezi a bélrendszeri elváltozásokat (1). A kolonoszkópia előtt általában bélelőkészítést alkalmaznak annak biztosítására, hogy a bélfalban ne maradjanak olyan maradványok, amelyek befolyásolhatják a vizsgálati folyamatot és az eredményeket a beállított étrend és a kapcsolódó gyógyszerek felhasználásával, és a bélelőkészítés megfelelősége közvetlenül befolyásolhatja a kolonoszkópia végső hatását (2). Jelenleg a polietilénglikolt (PEG) széles körben használják a kolonoszkópia előtti béltisztításra hatékonysága és széles körű elfogadhatósága miatt (3).
Amint tudjuk, a bél mikrobióta fontos az emberi egészség fenntartásában. Fiziológiás körülmények között a béltraktusban stabil arányban léteznek együtt szimbiózisban lévő fiziológiás anaerob baktériumok, szimbiózisban lévő kondicionális patogén baktériumok és egyéb káros baktériumok. Ha azonban a bélmikrobióta megváltozik, vagy a bélmikrobióta aránya kibillen az egyensúlyból, megfelelő patofiziológiai változások következnek be (4). A bélelőkészítő eljárás során nagy mennyiségű folyadék kerül a bélrendszerbe, és jelentősen megzavarja a normál bélüreg környezetét, a hashajtók szedése pedig fokozhatja a bélmozgást és a bélperisztaltikát, ami miatt a baktériumok nem tudnak megtapadni a bélnyálkahártyán (5). Ezenkívül a bélkészítmény által a bélkörnyezetbe bevitt nagy mennyiségű oxigén erősen csökkenti az anaerob baktériumok számát, és elősegíti az aerob baktériumok szaporodását, ami a bél mikrobiális rendellenességéhez vezet (6).
A probiotikumok “élő mikroorganizmusok, amelyek megfelelő adagok bevitele esetén jótékony hatással lehetnek a gazdaszervezetre” (7), korábbi vizsgálatok szerint a probiotikumok aktív szerepet játszanak számos emberi betegségben, beleértve az irritábilis bél szindrómát, a gyulladásos bélbetegséget és a vastagbélrákot (8, 9). Korábbi vizsgálataink azt mutatták, hogy a probiotikus készítményeknek fontos hatásuk van a gasztrosztómiát követő gyulladásos válasz csökkentésében és a posztoperatív betegek gyomor-bélrendszeri tüneteinek javításában (10), és a probiotikus készítmények jelentősen enyhítették a orrgarat karcinómában szenvedő betegek orrnyálkahártya sugárterápia által okozott szájnyálkahártya-gyulladását is (11). Bár figyelmet fordítottak a bélkészítmények mellékhatásaira, pl, a bélmikrobióta kiegyensúlyozatlanságára és a bélnyálkahártya károsodására tudományos körökben, kevés munkát végeztek a bélkészítmény mellékhatásainak probiotikus kiegészítéssel történő csökkentésére.
A jelen vizsgálatban a Bifidobacterium Tetragenous viable Bacteria tabletta klinikai probiotikus gyógyszerét használták a bélkészítményt kapó önkéntesekre gyakorolt hatásának értékelésére, és nagy áteresztőképességű szekvenálást alkalmaztak annak felmérésére, hogy a probiotikumok pozitív hatással vannak-e a bélkészítmény által okozott bélmikrobióta-zavarra.
Anyagok és módszerek
Etikai nyilatkozat
A jelen vizsgálatot a Nanchang Egyetem második kapcsolt kórházának (Nanchang, Kína) intézményi felülvizsgálati bizottsága hagyta jóvá. A betegek írásbeli tájékozott beleegyezésüket adták a mintavételhez. A projektet a Kínai Klinikai Kísérletek Regisztrációs Központja is regisztrálta és jóváhagyta (ChiCTR1900022539).
A vizsgálat felépítése és a betegek felvétele
A vizsgálatot a kínai Nanchang Egyetem második kapcsolt kórházában végezték 2018 decembere és 2019 novembere között. Harminckét alany (29 férfi, 3 nő), átlagéletkoruk 51 év (tartomány 30-70 év), magasságuk 1,66 m, testsúlyuk 61,78 kg, testtömegindexük (BMI) 22,39 volt. Öt résztvevőnek volt a kórtörténetében magas vérnyomás, négynek cukorbetegség, háromnak pedig magas vérnyomás és cukorbetegség. Az előírásoknak megfelelően a gyógyszeres kezelést nem függesztették fel a vizsgálat ideje alatt. Továbbá egyetlen résztvevő sem szedett antibiotikumot a téma során, és nem alakult ki fertőzés a közelmúltban, és nem szedtek más probiotikumokat és joghurtokat sem. Az önkéntesek egyike sem volt vegetáriánus (1. táblázat).
1. táblázat. A betegek demográfiai alapadatai és jellemzői.
Kísérleti protokoll
A 32 önkéntest két csoportra osztották: placebocsoport (C csoport, n = 16) és probiotikus csoport (P csoport, n = 16). A probiotikum (Bifidobacterium Tetragenous életképes baktérium tabletta (SiLianKang), Hangzhou Grand Biologic Pharmaceutical Inc., Hangzhou, Kína. SFDA jóváhagyási szám: S20060010, amely >0,5 × 106 CFU/tabletta Bifidobacterium infantis, >0,5 × 106 CFU/tabletta Lactobacillus acidophilus, >0,5 × 106 CFU/tabletta Enterococcus faecalis és >0,5 × 105 CFU/tabletta Bacillus cereus). A résztvevőknek azt javasolták, hogy a bélkészítményt megelőző napon zabkását, tésztát és egyéb rostszegény étrendet fogyasszanak, a kolonoszkópia után pedig normális étrendet ettek. A kezelési folyamat alatt tilos volt az antibiotikumok, valamint az ivás és a savanyúság fogyasztása. Mindannyian a kolonoszkópia után kezdtek placebót vagy probiotikus készítményeket szedni 5-7 napig (három tabletta és naponta háromszor).
A résztvevők 2 L polietilénglikolt (PEG, SFDA engedélyszám: H20020031, amely az A csomagban 0,74 g kálium-kloridot és 1,68 g nátrium-bikarbonátot, a B csomagban 1,46 g nátrium-kloridot és 5.68 g nátrium-szulfát, C csomag: 60 g polietilén-glikol 4,000) 4-5 órával a kolonoszkópia előtt, és a PEG-et 1 órán belül teljesen be kell venni. 1 ml lidokain-hidroklorid injekcióval (SFDA engedélyszám: H37021309), 1 ml nalbufin-hidroklorid injekcióval (SFDA engedélyszám: H20130127) és 20 ml propofol emulziós injekcióval (SFDA engedélyszám: H20051843) végzett intravénás érzéstelenítést követően a résztvevők kolonoszkópiát végeztek. Ha a résztvevők a kolonoszkópia során intoleranciát mutattak, megfelelő érzéstelenítőket adtak hozzá. A székletet 3 időpontban (3 nappal a kolonoszkópia előtt, a bélkészítéssel egy napon közvetlenül a kolonoszkópia előtt és 7 nappal az eljárás után) gyűjtötték. Az összegyűjtött mintákat 50%-os glicerinben (Cat#56-81-5; Sengon Biotech, Kína) tároltuk, és a további felhasználásig azonnal -80°C-on tároltuk.
Teljes bakteriális genomiális DNS extrakció és nagy áteresztőképességű szekvenálás
Egyenként 96 székletmintát gyűjtöttünk, és a genomiális DNS-kittel (Tiangen Biotech Co., Ltd., Peking, Kína) kombinált bead blasting módszert használtuk a széklet mikrobiális DNS-ének extrakciójára (12). A tisztított DNS koncentrációját és tisztaságát 230 nm-en (A 230) és 260 nm-en (A 260) spektrofotométerrel határoztuk meg (NanoDrop; Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA). A 16S rDNS gén V4 régióját minden egyes mintában 515F/806R primerrel amplifikáltuk (515F, 5′-GCACCTAAYTGGGYDTAAAGNG-3′; 806R, 5′- TACNVVGGGTATCTAATCC-3′), és a PCR-termékeket IlluminaHiSeq 2000 platformon szekvenáltuk (GenBank hozzáférési szám: PRJNA597277) (13).
Adatelemzés
A nagy áteresztőképességű szekvenálási adatok elemzéséhez a Cutadapt (1.9.1 verzió, http://cutadapt.readthedocs.io/en/stable/), az UCHIME algoritmus http://www.drive5.com/usearch/manual/uchime_algo.html, az UPARSE szoftvercsomag (7. verzió.0.100), a QIIME szoftver (1.9.1 verzió), a QIIME szoftvercsomag (1.8.0 verzió) és a SIMCA-P szoftver (11. verzió).5; Umetrics; Sartorius Stedim Biotech, Malmö, Svédország) használtuk az α diverzitás (mintákon belül, a megfigyelt OTU-k indexei, Chao1, Shannon, Simpson, ACE és áruk lefedettsége) és a β diverzitás (minták között, PCA, PCoA és NMDS) meghatározására (14, 15).
Az adatokat átlag ± standard eltérés (SD) formában mutatjuk be. A statisztikai elemzéseket a Prism szoftver (7.0 verzió; GraphPad Software, San Diego, CA, USA) és az SPSS 17.0 szoftver (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) segítségével végeztük. A statisztikai szignifikanciát egyirányú varianciaanalízissel (ANOVA), majd Tukey többszörös összehasonlító teszttel és F-tesztekkel határoztuk meg. A P < 0,05 hibavalószínűséget statisztikailag szignifikánsnak tekintettük.
Eredmények
Páciensek alapjellemzői
2018 decembere és 2019 novembere között 32 önkéntest vettek fel a placebocsoportba (C csoport, 16 önkéntes) és a probiotikumcsoportba (P csoport, 16 önkéntes), akiknek nemét, életkorát, BMI-jét, alapjellemzőit, kórtörténetét és gyomor-bélrendszeri reakcióit a bélkészítmény előtt és után az 1. táblázatban foglaltuk össze. A C csoport és a P csoport között nem volt szignifikáns különbség.
A bélkészítmény hatása a bélmikrobákra
A bélkészítmény hatással lehet-e a bélmikroorganizmusokra, a baktériumok V4 hipervariábilis régióját 16S rDNS amplikon szekvenálási módszerrel 16 önkéntes székletéből amplifikálták 16 önkéntes székletéből a bélkészítmény előtt (CB csoport), alatt (CM csoport) és után (CA csoport).
Az 1A-C ábrákon a Shannon-index, a Simpson-index és a megfigyelt fajok azt jelezték, hogy a bélkészítmény előfordulása kismértékben befolyásolta a bél mikrobiális közösségének α-diverzitását a CB és a CM csoport, a CB és a CA csoport között, míg a CM és a CA csoport között jelentősen befolyásolta a mikrobiális diverzitást (P < 0,05). A főkoordináták elemzése (PCoA) pedig azt mutatta, hogy a CM-csoport és a CA-csoport mikrobiális diverzitása különbözött a CB-csoportéhoz képest (1D ábra). Emellett a Venn-index (1E ábra) eredményei azt mutatták, hogy a CB, CM és CA csoportokban 2 068, 3 426 és 1 695 OTU volt, és a közös OTU-k aránya 27,71% (573/2 068), 16,73% (573/3 426) és 33,81% (573/1 695) volt.
1. ábra. A bélkészítmény hatása a bélmikrobiótára. (A), Shannon-index; (B), Simpson-index; (C), megfigyelt fajok; (D), β diverzitásindex PCoA; (E), skalár-Venn ábrázolás. CB, kontrollcsoport 3 nappal a bélkészítés előtt (n = 16); CM, kontrollcsoport a bélkészítés alatt (n = 16); CA, kontrollcsoport 5-7 nappal a bélkészítés után (n = 16). Az adatok átlag ± SD-ben vannak feltüntetve. ns, P > 0,05; *P < 0,05.
Továbbá tovább elemeztük a domináns baktériumokat törzs szinten (2A-E ábrák), és azt találtuk, hogy a Proteobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes és Actinobacteria voltak a domináns törzsek ebben a 3 csoportban. Az eredmények azt mutatták, hogy a bélpreparátum növelte a Proteobacteria relatív abundanciáját (0,266 vs. 0,410), míg csökkentette az Actinobacteria relatív abundanciáját (0,044 vs. 0,029), és kismértékben befolyásolta a Firmicutes (0,462 vs. 0,408) és a Bacteroidetes (0,194 vs. 0,136) relatív abundanciáját a CB csoporthoz képest. Hét nappal a bélkészítmény elkészítése után a Proteobacteria relatív abundanciája 0,410-ről 0,335-re csökkent. Furcsa módon az Actinobacteria relatív abundanciája 0,029-ről 0,119-re nőtt, míg a Firmicutes (0,409 vs. 0,389) és a Bacteroidetes (0,136 vs. 0,126) relatív abundanciája továbbra is csökkenő tendenciát mutatott a CM csoporthoz képest. Genusszinten (2F-J. ábra) a bélkészítmény során megfigyelhető volt, hogy a Bacteroides és az Acinetobacter relatív abundanciája domináns baktérium volt, az Acinetobacter relatív abundanciája (0,042 vs. 0,176) jelentősen megnövekedett, a Streptococcus (0,020 vs. 0,008), a Bifidobacterium (0,036 vs. 0,022) és a Faecalibacterium (0,075 vs. 0,065) relatív abundanciája pedig enyhén megváltozott a CB csoporthoz képest. Hét nappal a bélkészítmény elkészítése után azonban szignifikánsan nőtt a Streptococcus (0,007 vs. 0,068) és a Bifidobacterium (0,022 vs. 0,068) aránya.109), valamint a Faecalibacterium (0,065 vs. 0,031) és az Acinetobacter (0,176 vs. 0,136) relatív gyakoriságának csökkenése a CM-csoporthoz képest.
2. ábra. A bélkészítmény hatása a mikrobiális összetételre törzs- és nemzetségszinten. (A), a bélmikrobióta relatív abundanciája törzs szinten; (B), Proteobacteria; (C), Bacteroidetes; (D), Firmicutes; (E), Actinobacteria. (F), a bélmikrobióta relatív abundanciája nemzetségszinten; (G), Acinetobacter; (H), Bifidobacterium; (I), Streptococcus; (J), Faecalibacterium. CB, kontrollcsoport 3 nappal a bélkészítés előtt (n = 16); CM, kontrollcsoport a bélkészítés alatt (n = 16); CA, kontrollcsoport 5-7 nappal a bélkészítés után (n = 16). Az adatok átlag ± SD-ben vannak feltüntetve. ns, P > 0,05; *P < 0,05.
A probiotikus készítmény hatása a bél mikrobiális egyensúlyára
A probiotikumok bélkészítményt kapó önkéntesek bélmikrobiótájára gyakorolt hatásának értékeléséhez 7 napon keresztül bélkészítmény előtt (PB csoport), közben (PM csoport) és után (PA csoport) gyűjtöttek székletet (5-7 napig szedtek probiotikus készítményt).
Megfigyeltük, hogy a bélkészítmény jelentősen befolyásolta a mikrobiális közösség α-diverzitását a Shannon-index (3A ábra) és a Simpson-index (3B ábra, P < 0,05) alapján a PB és a PM csoport között. Érdekes módon a megfigyelt fajok egyértelmű növekedést kaptak a bélpreparátum után, de 7 nappal a kezelés után nyilvánvaló csökkenést (3C ábra). Továbbá a PCoA eredmények azt mutatták, hogy a probiotikumok szedése nagymértékben helyreállította a megzavart mikrobiótát a normál szintre a PM csoportban és a PA csoportban (3D ábra), és a közös OTU-k az összes OTU 28,68%-át (508/1 771), 23,67%-át (508/2 146) és 36,92%-át (508/1 376) foglalták el a PB, PM és PA csoportokban.
3. ábra. A probiotikumok hatása a bél mikrobiótára. (A), Shannon-index; (B), Simpson-index; (C), megfigyelt fajok; (D), β diverzitásindex PCoA; (E), skalár-Venn ábrázolás. PB, probiotikus csoport 3 nappal a bélkészítés előtt (n = 16); PM, kontrollcsoport a bélkészítés alatt (n = 16); PA, probiotikus csoport 5-7 nappal a bélkészítés után (a Bifidobacterium Tetragenous életképes baktérium tabletták kiegészítése a kolonoszkópia után 5-7 napig, három tabletta és naponta háromszor) (n = 16). Az adatok átlag ± SD-ben vannak feltüntetve. ns, P > 0,05; *P < 0,05.
Ezután tovább vizsgáltuk a probiotikus beavatkozás hatását a mikrobiális összetételre, és megállapítottuk, hogy a probiotikumok kiegészítése jelentősen csökkentette a Proteobaktériumok (0.515 vs. 0,173) és erőteljesen megnövelte a Bacteroides relatív abundanciáját (0,166 vs. 0,338) a PM csoportban a PA csoporthoz képest törzs szinten (P < 0,05). A nemzetség szintjén a kiegészített probiotikumok nyilvánvalóan csökkentették az Acinetobacter arányát (0,204 vs. 0,071) a PM csoportban a PA csoporthoz képest, és jelentősen növelték a Bifidobacterium arányát (0.017 vs. 0,110), Bacteroides (0,095 vs. 0,155) és Faecalibacterium (0,028 vs. 0,060) a PM csoportban a PA csoporthoz képest (4F-J. ábra).
4. ábra. A probiotikumok hatása a mikrobiális összetételre törzs- és nemzetségszinten. (A), a bél mikrobióta relatív abundanciája törzs szinten; (B), Proteobacteria; (C), Bacteroidetes; (D), Firmicutes; (E), Actinobacteria. (F), a bélmikrobióta relatív abundanciája nemzetségszinten; (G), Acinetobacter; (H), Bifidobacterium; (I), Bacteroides; (J), Faecalibacterium. PB, probiotikus csoport 3 nappal a bélkészítés előtt (n = 16); PM, kontrollcsoport a bélkészítés alatt (n = 16); PA, probiotikus csoport 5-7 nappal a bélkészítés után (a Bifidobacterium Travis életképes baktérium tabletták kiegészítése a kolonoszkópia után 5-7 napig, három tabletta és naponta háromszor) (n = 16). Az adatok átlag ± SD-ben vannak feltüntetve. ns, P > 0,05; *P < 0,05; **P < 0,01.
A mikrobiális változások a CA csoport és a PA csoport között
A probiotikumok bélpreparációra gyakorolt hatásának jobb megértése érdekében összehasonlítottuk a mikrobiális diverzitást a CA és PA csoportba tartozó önkéntesek között. Amint az 5A-C ábrákon látható, a probiotikumok pótlása jelentősen növelte a Shannon-indexet és a Simpson-indexet (P < 0,05), miközben csökkent a megfigyelt fajok száma. A PCoA eredmények azt mutatták, hogy a CA csoport és a PA csoport mintái egymástól messze szóródtak (5D ábra). A CA csoportban és a PA csoportban 1695 és 1376 OTU volt, és a közös OTU szám 570 volt (5E ábra). Ezenkívül a Lefse-elemzés azt mutatta, hogy a Bacteroidia (osztályban), Bacteroidetes (törzsben), Bacteroidaceae (családban), Bacteroides (nemzetségben), Fusobacteriaceae (családban), Porphyromonadaceae (családban) és Parabacteroides (nemzetségben) jelentősen magasabb volt a PA csoportban, mint a CA csoportban (5F ábra).
5. ábra. A mikrobiális változások a CA és PA csoportok között. (A), Shannon-index; (B), Simpson-index; (C), megfigyelt fajok; (D), PCoA of β diverzitásindex; (E), skalár-Venn ábrázolás; (F), Lefse-index. CA, kontrollcsoport 5-7 nappal a bélelőkészítés után (n=16); PA, probiotikus csoport 5-7 nappal a bélelőkészítés után (a Bifidobacterium Tetragenous életképes baktérium tabletta kiegészítése a kolonoszkópia után 5-7 napig, három tabletta és naponta háromszor) (n = 16). Az adatok átlag ± SD értékben vannak feltüntetve. *P < 0,05.
Ezután összehasonlítottuk a CA csoport és a PA csoport specifikus baktériumait. A probiotikumok kiegészítése jelentősen gazdagította a Bacteroidetes (0,126 vs. 0,338), míg a Proteobacteria (0,335 vs. 0,173) és Firmicutes (0,389 vs. 0,330) százalékos arányát a PA csoporthoz képest törzsszinten csökkentette (P < 0,05). A nemzetségek szintjén (6E-K. ábra) a probiotikumok kiegészítése csökkentette az Acinetobacter (0,136 vs. 0,071) és a Streptococcus (0,068 vs. 0,023) relatív abundanciáját, míg növelte a Bacteroides (0.068 vs. 0,155), Roseburia (0,02 vs. 0,04), Faecalibacterium (0,031 vs. 0,060) és Parabacteroides (0,16 vs. 1,92%).
6. ábra. A probiotikumok hatása a mikrobiális összetételre a CA és PA csoportok között törzs és nemzetség szinten. (A), a bélmikrobióta relatív abundanciája törzs szinten; (B), Proteobacteria; (C), Bacteroidetes; (D), Firmicutes. (E), a bélmikrobióta relatív abundanciája nemzetségszinten; (F), Acinetobacter; (G), Bacteroides; (H), Streptococcus; (I), Roseburia; (J), Faecalibacterium; (K), Parabacteroides. CA, kontrollcsoport 5-7 nappal a bélkészítmény után (n = 16); PA, probiotikus csoport 5-7 nappal a bélkészítmény után (a Bifidobacterium Tretragenous életképes baktérium tabletták kiegészítése a kolonoszkópia után 5-7 napig, három tabletta és naponta háromszor) (n = 16). Az adatok átlag ± SD értékben vannak feltüntetve. *P < 0,05.
Diszkusszió
A béltisztítás szükséges a kolonoszkópia során, és a hosszú ideig tartó biztonságos alkalmazása miatt az emberek figyelmen kívül hagyják a bél mikroorganizmusokra gyakorolt negatív hatását (16). Mint tudjuk, a vastagbél mikroorganizmusai az emlősök normális élettani funkcióinak elősegítésének alapját képezik, beleértve az angiogenezist, az anyagcserét, az emésztést és az immunrendszer fejlődését (17). Mi több, különböző betegségek, köztük az elhízás, a 2-es típusú cukorbetegség, a vastagbélrák és a gyulladásos bélbetegségek akkor lépnek fel, ha a bélmikrobióta nincs egyensúlyban (8, 9, 18).
A normális bél mikroökoszisztéma fő összetevői az obligát anaerobok (Bacteroidetes és Firmicutes), és a fakultatív anaerobok (például Proteobacteria) általában csak kis arányt képviselnek, és a bél mikrobióta egyensúlyhiányát gyakran a fakultatív anaerobok növekvő száma okozza (19). A bélkészítmény nagy mennyiségű oxigént juttathat a bélüregbe, károsíthatja a bélüreg anaerob környezetét, és jó növekedési környezetet biztosíthat a fakultatív anaerob vagy aerob baktériumok számára. Korábbi vizsgálatok és a jelen munka is azt mutatta, hogy a bélkészítmény nagymértékben növelte a Proteobacteria bőségét .
Ebben a vizsgálatban azt találtuk, hogy a bélkészítmény jelentősen csökkentette a Bacteroidetes és Firmicutes törzseket (2. ábra), és a probiotikumok szedése kevés hatással volt a Firmicutes törzsre, míg a Bacteroidetes bőségét jelentősen növelte (4. ábra). Korábbi vizsgálatok kimutatták, hogy a Firmicutes bőségének növekedése és a Bacteroidetes bőségének csökkenése szorosan összefüggött az egészségtelen körülményekkel. Ezért a Firmicutes/Bacteroidetes növekedése potenciális kockázatot jelenthet a betegek egészségére (20-22). Jelen vizsgálatban azt találtuk, hogy a Firmicutes/ Bacteroidetes aránya a CA csoportban (3,08) magasabb volt, mint a PA csoportban (0,98), ami arra utal, hogy a probiotikumok szedése csökkentheti a potenciális betegségkockázatokat a bélkészítmény által. Ezenkívül az emberi szervezet általában nem képes lebontani a legtöbb komplex poliszacharidot (a napi étrendünk fő összetevőjét és fő tápanyagforrását), amíg el nem éri a vastagbelet, és a Bacteroidetesek létfontosságú szerepet játszanak a cellulóz, pektin és xilán komplex poliszacharidok lebontásában, ami segíthet az embereknek több energiát felszívni az étrendből (23). Ezenkívül a Bacteroidetes által termelt butirát fontos szerepet játszik a gazdaszervezet bélrendszeri egészségének fenntartásában, immunitást és tumorellenes hatást fejt ki (24).
Nemzedéki szinten a probiotikumok pótlása jelentősen csökkentette az Acinetobacter bőségét, amely a természetben gyakori aerob és gram-negatív baktérium, amely egy létfontosságú kórokozóhoz tartozik, amely különösen az alacsony immunfunkciójú betegeknél kórházi fertőzést okoz (Acinetobacter baumannii) (25). Az Acinetobacter a dél-koreai kórházak intenzív osztályán a harmadik leggyakoribb humán patogénként szerepelt, és a különböző antibiotikumokkal szembeni eredendő gyógyszerrezisztenciája miatt a különböző antibakteriális gyógyszerekkel szembeni gyógyszerrezisztencia meghatározó tényezői közé került (26). Ezenkívül a bélkészítmény jelentősen csökkentette a Bacteroides szintjét, és a probiotikumok nyilvánvalóan visszaszerezték a bőségét. Vizsgálatok kimutatták, hogy a Bacteroides képes csökkenteni a bél oxigénszintjét, hogy elősegítse a szigorú anaerobok növekedését (23), és a Bifidobacterium egyes törzseit probiotikumként alkalmazták az élelmiszerekben és a gyógyászatban (10, 27). A Bacteroides és a Bifidobacterium stabil és hosszú távú kapcsolatot létesíthet a gazdaszervezettel, és jótékonyan hat az emberi szervezet egészségére, képes az élelmi rostokat rövidláncú zsírsavakká (SCFA) lebontani, ami energiaforrást biztosít a sejtek számára, elősegíti a barrierfunkciót és csökkenti a gyulladásos reakciók előfordulását (28, 29).
Végeredményben összehasonlítottuk a CA és a PA mikrobiális diverzitását, és megállapítottuk, hogy a probiotikumok szedése túlnyomórészt növelte a jótékony baktériumok, például a Roseburia bőségét (elsősorban vagy kizárólag butirátot termel, ami csökkentheti a gyulladás szintjét az egészben, különösen a vérben, tovább csökkenti az ateroszklerózis mértékét. Szív- és érrendszeri betegségekben szenvedő embereknél alacsonyabb szinten marad) (30, 31), Faecalibacterium (szimbiózisban élő baktérium, amely széles körben megtalálható az állatok és az emberek gyomor-bélrendszerében. Crohn-betegekben jelentősen csökkent, és probiotikumként felhasználható a Crohn-betegség kezelésére) (32-34) és Parabacteroides (képes ellenállni a bélgyulladásnak, fő metabolikus végtermékei a hasznos ecetsav és a borostyánkősav, amelyek a vastagbélgyulladásban szenvedő betegek bélrendszerében a normál tartománynál alacsonyabbak) (35-37) nemzetség szinten. Mindazonáltal a káros baktériumok, például a Streptococcus baktériumok száma feltűnően csökkent (5., 6. ábra). A Streptococcus gyakori opportunista kórokozó, beleértve a Streptococcus pyogenes-t, a Streptococcus viridans-t és a Streptococcus pneumoniae-t, amelyek gennyes gyulladást, endocarditist és szeptikémiát okozhatnak, tovább veszélyeztetve az emberi egészséget és életet (38, 39). Haenni és munkatársai jelezték, hogy a tetraciklin, makrolid és lincosamid antibiotikumok széles körű használata miatt a globális állattenyésztésben megjelent a Streptococcus zooepidermidis antibiotikum-rezisztenciája, ami a kezelés kudarcához vezet (40, 41).
A jelen vizsgálatban azt találtuk, hogy az orális probiotikumok valóban enyhítették a bélkészítmény által okozott bélmikrobiális zavart, nagymértékben csökkentették a Proteobacteria (törzs szinten), Acinetobacter (nemzetség szinten) kórokozókat, Streptococcus (nemzetség szinten), és fokozta a Bacteroidetes (törzs szinten), Bacteroides (nemzetség szinten), Roseburia (nemzetség szinten), Faecalibacterium (nemzetség szinten) és Parabacteroides (nemzetség szinten) probiotikumokat. Ezért okunk van feltételezni, hogy a probiotikus készítmények kiegészítése felgyorsítja a béltisztítás után a bél mikrobiális egyensúlyának kialakulását, elnyomja a káros baktériumok szaporodását és előnyös a bélrendszer egészségének megőrzése szempontjából.
Adatok elérhetőségi nyilatkozata
A tanulmányhoz létrehozott adatkészletek megtalálhatók az NCBI-ban: GenBank accession number PRJNA597277.
Etikai nyilatkozat
A humán résztvevőkkel végzett vizsgálatokat a Nanchang Egyetem második kapcsolt kórházának (Nanchang, Kína) intézményi felülvizsgálati bizottságai vizsgálták és hagyták jóvá. A projektet a Kínai Klinikai Kísérletek Regisztrációs Központja is regisztrálta és jóváhagyta (ChiCTR1900022539). A betegek/résztvevők írásbeli beleegyezésüket adták a vizsgálatban való részvételhez.
A szerzők hozzájárulása
TC és XD tervezték a kísérleteket, elemezték az adatokat és írták a kéziratot. CZ, HT, RY, ZL, YH és KW végezték a kísérleteket. Minden szerző megvitatta az eredményeket és véleményezte a végleges kéziratot.
Finanszírozás
Ezt a munkát a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány (Grant No. 81960103 XD-nek), a Jiangxi tartomány Természettudományi Alapítványa (Grant No. 20192ACBL20034 ZL-nek), a Jiangxi Tudományos és Technológiai Projekt (Grant No. 20181BBG70028, 20181BCB24003 és 20194BCJ22032 TC-nek), valamint Jiangxi tartomány dupla 10 ezres terve TC-nek (innovációs és technológiai szakemberek, mint csúcstehetségek).
érdekellentét
A szerzők kijelentik, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezték, amelyek potenciális összeférhetetlenségként értelmezhetők.
1. Kim MS, Park J, Park JH, Park JH, Kim HJ, Jang HJ, Joo HR, et al. Does polyethylene glycol. (PEG) plusz aszkorbinsav több nyálkahártya-sérülést okoz, mint az osztott dózisú 4-L PEG a bélelőkészítés során? Gut Liver. (2016) 10:237-43. doi: 10.5009/gnl14439
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
2. A gyomor és a gyomorfertőzés vizsgálata. Schoenfeld P, Dominitz JA. Nem marad polip hátra: A bélelőkészítés megfelelőségének meghatározása a kihagyott polipok elkerülése érdekében. Gastroenterology. (2016) 150:303-6. doi: 10.1053/j.gastro.2015.12.024
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
3. Parra-Blanco A, Ruiz A, Alvarez-Lobos M, Amoros A, Gana JC, Ibanez P, et al. A legjobb bélelőkészítés elérése kolonoszkópiához. World J Gastroentero. (2014) 20:17709-26. doi: 10.3748/wjg.v20.i47.17709
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
4. Hofer U. Microbiome:bacterial imbalance in Crohn’s disease. Nat Rev Microbiol. (2014) 12:312-3. doi: 10.1038/nrmicro3255
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
5. Gyógyszerészi vizsgálat. Rea K, O’Mahony SM, Dinan TG, Cryan JF. A gasztrointesztinális mikrobióta szerepe a zsigeri fájdalomban. Handb Exp Pharmacol. (2017) 239:269-87. doi: 10.1007/164_2016_115
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
6. Google Scholar
. Jalanka J, Salonen A, Salojarvi J, Ritari J, Immonen O, Marciani L, et al. A béltisztítás hatása a bél mikrobiótára. Gut. (2015) 64:1562-8. doi: 10.1136/gutjnl-2014-307240
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
7. Bron PA, Kleerebezem M, Brummer RJ, Cani PD, Mercenier A, MacDonald TT, et al. Can probiotics modulate human disease by impacting intestinal barrier function? Brit J Nutr. (2017) 117:93-107. doi: 10.1017/S000711451600404037
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
8. Tojo R, Suarez A, Clemente MG, de los Reyes-Gavilan CG, Margolles A, Gueimonde M, et al. Intestinal microbiota in health and disease:role of bifidobacteria in gut homeostasis. World J Gastroentero. (2014) 20:15163-76. doi: 10.3748/wjg.v20.i41.15163
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
9. Nie P, Li Z, Wang Y, Zhang Y, Zhao M, Luo J, et al. Gut microbiome interventions in human health and diseases. Med Res Rev. (2019) 39:2286-313. doi: 10.1002/med.21584
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
10. Med Res Rev. (2019) 39:2286-313. dok. Zheng C, Chen T, Wang Y, Gao Y, Kong Y, Liu Z, et al. A probiotikumok randomizált vizsgálata a részleges gasztrektómia által kiváltott fiziológiai és mikrobiális rendellenességek súlyosságának csökkentésére gyomorrákos betegeknél. J Cancer. (2019) 10:568-76. doi: 10.7150/jca.29072
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
11. Gyógyszerészi szakvélemény | Google Scholar
. Jiang C, Wang H, Xia C, Dong Q, Chen E, Qiu Y, et al. A randomizált, kettős vak, placebo-kontrollált probiotikumokkal végzett vizsgálat a kemoradioterápia által kiváltott orális mukozitisz súlyosságának csökkentésére orrgarati karcinómás betegeknél. Cancer. (2019) 125:1081-90. doi: 10.1002/cncr.31907
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
12. Gyógyszerészi vizsgálat. Meng F, Chen T, Wang X, Wang X, Wei H, Tian P, et al. A nagy áteresztőképességű szekvenálási technológia pontosságának és érzékenységének értékelése ismert mikrobióta felhasználásával. Mol Med Rep. (2018) 17:408-13. doi: 10.3892/mmr.2017.7849
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
13. A Mol Med Rep. Liu Z, Kong Y, Gao Y, Ren Y, Zheng C, Deng X, et al. Az intrauterin adhézió és a hüvelyi mikrobióta közötti kölcsönhatás feltárása nagy áteresztőképességű szekvenálással. Mol Med Rep. (2019) 19:4167-74. doi: 10.3892/mmr.2019.10092
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
14. A Mol Med Rep. Bolger AM, Lohse M, Usadel B. Trimmomatic: rugalmas trimmer illumina szekvencia adatokhoz. Bioinformatics. (2014) 30:2114-20. doi: 10.1093/bioinformatics/btu170
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
15. Bioinformatika. Edgar RC. UPARSE: nagy pontosságú OTU szekvenciák mikrobiális amplikon olvasatokból. Nat Methods. (2013) 10:996-8. doi: 10.1038/nmeth.2604
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
16. 16. PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
. Moon W. Optimális és biztonságos bélelőkészítés kolonoszkópiához. Clin Endosc. (2013) 46:219-23. doi: 10.5946/ce.2013.46.3.219
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
17. A végbéltükrözés és a végbélnyálkahártya-vizsgálat. Drago L, Toscano M, De Grandi R, Casini V, Pace F. A bélmikrobióta tartós változásai bélmosást és kolonoszkópiát követően. Eur J Gastroenterol Hepatol. (2016) 28:532-7. doi: 10.1097/MEG.00000000000000000581
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
18. Vö. Nelson MH, Diven MA, Huff LW, Paulos CM. A mikrobiom hasznosítása a rák immunterápiájának fokozására. J Immunol Res. (2015) 2015:368736-48. doi: 10.1155/2015/368736
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
19. J immunol res. Litvak Y, Byndloss MX, Tsolis RM, Baumler AJ. Diszbiotikus proteobaktériumok terjeszkedése: az epithelialis diszfunkció mikrobiális aláírása. Curr Opin Microbiol. (2017) 39:1-6. doi: 10.1016/j.mib.2017.07.003
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
20. Vö. Forbes JD, Van Domselaar G, Bernstein CN. A bél mikrobióta az immunmediált gyulladásos betegségekben. Front Microbiol. (2016) 7:1081. doi: 10.3389/fmicb.2016.01081
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
21. A mikrobiális baktériumok és a mikrobiális mikrobák vizsgálata, valamint a mikrobák és a mikroorganizmusok vizsgálata. Xue B, Xie J, Huang J, Chen L, Gao L, Ou S, et al. A növényi polifenolok megváltoztatják az energiaanyagcsere egyik útvonalát a széklet bacteroidetes és firmicutes in vitro gátlásával. Food Funct. (2016) 7:1501-7. doi: 10.1039/C5FO01438G
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
22. Google Scholar
. Dwivedi M, Ansarullah, Radichev I, Kemp EH. Az immunmechanizmusok megváltoztatása a humán mikrobióta által és a humán betegségek kialakulása és megelőzése. J Immunol Res. (2017) 2017:6985256-8. doi: 10.1155/2017/6985256
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
23. J immunol res. Wexler AG, Goodman AL. Egy bennfentes nézőpontja: Bacteroides mint ablak a mikrobiomra. Nat Microbiol. (2017) 2:17026-50. doi: 10.1038/nmicrobiol.2017.26
PubMed Abstract | CrossRef Full Text
24. The Bactrobiosimus. Thomas F, Hehemann JH, Rebuffet E, Czjzek M, Michel G. Environmental and gut bacteroidetes:the food connection. Front Microbiol. (2011) 2:93. doi: 10.3389/fmicb.2011.00093
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
25. 25. A baktériumok és a baktériumtörzsek vizsgálata a baktériumokban. Bergogne-Berezin E, Towner KJ. Acinetobacter spp. mint nosocomiális patogének: mikrobiológiai, klinikai és epidemiológiai jellemzők. Clin Microbiol Rev. (1996) 9:148-65. doi: 10.1128/CMR.9.2.148-165.1996
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
26. Clin Microbiol Rev. 9:148-65. Gurung M, Nam HM, Tamang MD, Chae MH, Jang GC, Jung SC, et al. Prevalence and antimicrobial susceptibility of Acinetobacter from raw bulk tank milk in Korea. J Dairy Sci. (2013) 96:1997-2002. doi: 10.3168/jds.2012-5965
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
27. J Dairy Sci. (2013) 96:1997-2002. Allen AP, Clarke G, Cryan JF, Quigley EMM, Dinan TG. Bifidobacterium infantis 35624 és más probiotikumok az irritábilis bél szindróma kezelésében. törzs-specifikusság, tünetek és mechanizmusok. Curr Med Res Opin. (2017) 33:1349-51. doi: 10.1080/03007995.2017.1322571
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
28. Gyógyszerészi szakfolyóirat. Hamer HM, Jonkers D, Venema K, Vanhoutvin S, Troost FJ, Brummer RJ. Áttekintő cikk: A butirát szerepe a vastagbélműködésben. Aliment Pharm Ther. (2008) 27:104-19. doi: 10.1111/j.1365-2036.2007.03562.x
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
29. Beszámoló a baktériumokról és a baktériumokról. Carlson JL, Erickson JM, Hess JM, Gould TJ, Slavin JL. Prebiotikus élelmi rostok és a bélrendszer egészsége: a béta-glükán, az inulin és a xiloligoszacharid in vitro fermentációjának összehasonlítása. Nutrients. (2017) 9:1-17. doi: 10.3390/nu9121361
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
30. Google Scholar
. Kasahara K, Krautkramer KA, Org E, Romano KA, Kerby RL, Vivas EI, et al. A Roseburia intestinalis és az étrend közötti kölcsönhatások modulálják az aterogenezist egy egérmodellben. Nat Microbiol. (2018) 3:1461-71. doi: 10.1038/s41564-018-0272-x
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
31. Vö. Rohde KH, Dyer DW. A neisseria meningitidis és a neisseria gonorrhoeae humán patogének vasszerzési mechanizmusai. Front Biosci Landmrk. (2003) 8:d1186-218. doi: 10.2741/1133
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
32. Benevides L, Burman S, Martin R, Robert V, Thomas M, Miquel S, et al. New insights into the diversity of the genus faecalibacterium. Front Microbiol. (2017) 8:1790. doi: 10.3389/fmicb.2017.01790
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
33. A baktériumos baktériumok és a baktériumtörzsek vizsgálata a baktériumok és a baktériumok között. Tap J, Mondot S, Levenez F, Pelletier E, Caron C, Furet JP, et al. Towards the human intestinal microbiota phylogenetic core. Environ Microbiol. (2009) 11:2574-84. doi: 10.1111/j.1462-2920.2009.01982.x
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
34. Vö. Sokol H, Pigneur B, Watterlot L, Lakhdari O, Bermudez-Humaran LG, Gratadoux JJ, et al. Faecalibacterium prausnitzii is an anti-inflammatory commensal bacterium identified by gut microbiota analysis of Crohn disease patients. Proc Natl Acad Sci USA. (2008) 105:16731-6. doi: 10.1073/pnas.0804812105
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
35. Vö. Sinha R, Ahn J, Sampson JN, Shi J, Yu G, Xiong X, et al. Fecal microbiota, fecal metabolome, and colorectal cancer interrelations. PLoS ONE. (2016) 11:e0152126. doi: 10.1371/journal.pone.0152126
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
36. Gao B, Wang R, Peng Y, Li X. A Sijunzi főzetből származó homogén poliszacharid hatása az emberi bél mikrobákra és a rövid láncú zsírsavakra in vitro. J Ethnopharmacol. (2018) 224:465-73. doi: 10.1016/j.jep.2018.06.006
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
37. Vö. Gomez-Arango LF, Barrett HL, Wilkinson SA, Callaway LK, McIntyre HD, Morrison M, et al. Az alacsony élelmi rostbevitel növeli a collinsella bőségét a túlsúlyos és elhízott terhes nők bélmikrobiótájában. Gut Microbes. (2018) 9:189-201. doi: 10.1080/19490976.2017.1406584
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
38. PhD. Nguyen CT, Park SS, Rhee DK. Streptococcus fajok stresszválaszai és a gazdaszervezetre gyakorolt hatásuk. J Microbiol. (2015) 53:741-9. doi: 10.1007/s12275-015-5432-6
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
39. Vö. Turner AG, Ong CY, Walker MJ, Djoko KY, McEwan AG. Átmeneti fém homeosztázis a Streptococcus pyogenes és a Streptococcus pneumoniae szervezetében. Adv Microb Physiol. (2017) 70:123-91. doi: 10.1016/bs.ampbs.2017.01.002
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
40. Beszélgetés a baktériumokról és a baktériumokról, valamint a baktériumokról és a baktériumokról. Baracco GJ. C és G csoportú Streptococcus okozta fertőzések. (Streptococcus dysgalactiae subsp. equisimilis és mások): epidemiológiai és klinikai szempontok. Microbiol Spectr. (2019) 7:1-11. doi: 10.1128/microbiolspec.GPP3-0016-2018
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
41. 41. Gyógyszerészi szakfolyóirat. Haenni M, Lupo A, Madec JY. Antimikrobiális rezisztencia Streptococcus spp. Microbiol Spectr. (2018) 6:1-25. doi: 10.1128/microbiolspec.ARBA-0008-2017
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar