A fehérje- és cinkhiányos étrend modulálja az egér mikrobiómáját és metabolikus fenotípusát

Hovatartozások

1 Számítástechnikai és Rendszergyógyászati Osztály, Sebészeti és Ráktudományi Osztály, Imperial College London, London, Egyesült Királyság.
2 Virginia Egyetem Globális Egészségügyi Központja és.
3 Állatorvos-tudományi Kar, Surrey Egyetem, Guildford, Egyesült Királyság.
4 Orvosbiológiai Orvostudományi Tanszék, Virginia Egyetem, Charlottesville, VA; és.
5 Számítástechnikai és Rendszergyógyászati Osztály, Sebészeti és Daganat Tanszék, Imperial College London, London, Egyesült Királyság; [email protected].

PMID: 27733402
PMCID: PMC5081716
DOI: 10.3945/ajcn.116.131797

Ingyenes PMC cikk

Szerzői

Hovatartozások

1 Számítástechnikai és Rendszergyógyászati Osztály, Sebészeti és Ráktudományi Osztály, Imperial College London, London, Egyesült Királyság.
2 Virginia Egyetem Globális Egészségügyi Központja és.
3 Állatorvos-tudományi Kar, Surrey Egyetem, Guildford, Egyesült Királyság.
4 Orvosbiológiai Orvostudományi Tanszék, Virginia Egyetem, Charlottesville, VA; és.
5 Számítástechnikai és Rendszergyógyászati Osztály, Sebészeti és Daganat Tanszék, Imperial College London, London, Egyesült Királyság; [email protected].

Absztrakt

Háttér: Az alultápláltsághoz és a krónikus fertőzésekhez kapcsolódó környezeti enteropátia világszerte befolyásolja a fejlődő területeken élő gyermekek testi és szellemi növekedését. Kulcs annak megértéséhez, hogy ezek a tényezők miként alakítják a fejlődési eredményeket, először is meg kell érteni a táplálkozási hiányosságoknak az emlős rendszerre gyakorolt hatásait, beleértve a bél mikrobiotájára gyakorolt hatást is.

Célkitűzés: A környezeti enteropátia táplálkozási összetevőit boncolgattuk a cink- vagy fehérjehiány elválasztott egér modelljeiben előforduló specifikus metabolikus és bél-mikrobiota változások elemzésével a jól táplált kontrollokkal összehasonlítva.

Tervezés: 1 H magmágneses rezonancia spektroszkópián alapuló metabolikus profilalkotás és 16S mikrobiota analízis alkalmazásával egér modellben egymástól függetlenül vizsgálták a fehérje és a cink hiány metabolikus következményeit és specifikus hatásait a széklet mikrobiotájára.

Eredmények: Jelentős elmozdulásokat mutattunk ki a bél mikrobiotájában a 14-24 d utáni elválasztástól egereken, akiket normál étrenden tartottak (beleértve a proteinobaktériumok növekedését és a Bacterioidetes feltűnő csökkenését). Noha a cinkhiányos mikrobiota összehasonlítható volt az életkornak megfelelő, jól táplált profilral, a fehérjével korlátozott mikrobiota összetételében közelebb maradt az elválasztott enterotípushoz, a Bacteroidetes retenciójával. A jól táplált és fehérjehiányos egerekben 14 nappal az elválasztás után figyelemre méltó növekedést figyeltek meg a Verrucomicrobia (túlnyomórészt Akkermansia muciniphila) tekintetében. Megmutattuk, hogy a fehérje alultápláltság károsította a növekedést, és jelentős metabolikus következményekkel járt (sokkal inkább, mint cinkhiány esetén), amelyek magukban foglalták a megváltozott energiát, a poliaminot, valamint a purin és a pirimidin metabolizmusát. A bél mikrobiotájában bekövetkezett jelentős változásokkal összhangban a mikrobiális proteolízis csökkenését és a mikrobiális diétás kolin feldolgozásának növekedését figyelték meg.

Következtetések: Ezek a megállapítások összhangban vannak az anyagcsere-változásokkal, amelyeket korábban alultáplált gyermekeknél észleltünk. Az eredmények azt mutatják, hogy modellezhetjük az alultápláltság anyagcsere-következményeit az egérben, hogy elősegítsük az alultápláltság hatásaiban szerepet játszó releváns utak és azok hozzájárulását a környezeti enterális diszfunkcióhoz.

Kulcsszavak: alultápláltság; metabolom metabolikus fenotípus; metabolom metabonómia; mikrobioma mikrobiota; fehérjehiány; alultápláltság; cinkhiány.