Vedeți toți Ascundeți autorii și afilierile

dietei

  • Găsiți acest autor pe Google Scholar
  • Găsiți acest autor pe PubMed
  • Căutați acest autor pe acest site
  • Pentru corespondență: [email protected]

În prezent, vizualizați rezumatul.

Conectați-vă pentru a vizualiza textul complet

Conectarea AAAS oferă acces la Science pentru membri AAAS și acces la alte reviste din familia Science pentru utilizatorii care au achiziționat abonamente individuale.

Ca serviciu pentru comunitate, acest articol este disponibil gratuit. Utilizatorii existenți se conectează.

Conectați-vă prin instituția dvs.

Conectați-vă prin instituția dvs.

Mai multe opțiuni

Descărcați și tipăriți acest articol pentru utilizare personală, științifică și educativă.

Cumpărați un singur număr de Science pentru doar 15 USD.

Dieta modelează fitnessul microbului gazdei și intestinului

Microbiota intestinală umană este extrem de diversă, multe variante de tulpini având o multitudine de efecte asupra metabolismului gazdei și a imunității. Pentru a defini unele dintre aceste funcții, Wu și colab. a făcut biblioteci de mutanți ai speciilor Bacteroides cunoscute pentru capacitatea lor de a procesa fibre dietetice altfel intratabile. Șoarecii fără germeni colonizați cu comunități definite de microbiote intestinale care conțin mutanți au fost hrăniți cu diete specifice care conțin diferite rapoarte de grăsimi și fibre. Au fost identificate gene, tulpini și specii asociate cu căi metabolice specifice. Răspunsurile comunității la schimbările dietetice au fost manipulate în încercarea de a caracteriza speciile pentru potențialul lor probiotic sau terapeutic.

Rezumat structurat

INTRODUCERE

Se știe relativ puțin despre factorii genetici care permit membrilor microbiotei intestinului uman să își ocupe nișele. Identificarea acestor factori este importantă pentru înțelegerea mecanismelor care determină asamblarea și perturbarea microbiotei prin dietă, boli și tratamente clinice. Descoperirea acestor factori ar trebui să permită noi abordări pentru intervenția terapeutică în proprietățile funcționale ale microbiotei intestinului uman. Prezentăm o abordare generalizată prin care să identificăm factorii determinanți de fitness pentru mai multe tulpini bacteriene simultan într-un model de microbiotă intestinală umană, să obținem caracterizarea la nivel de genă a răspunsurilor la schimbarea dietei și să proiectăm prebiotice pentru manipularea microbiotei de precizie.

RATIONALE

REZULTATE

Multi-taxon INSeq (i) a furnizat o citire digitală a modelului remarcabil de consistent al adunării comunității; (ii) au identificat determinanți de fitness adecvați, precum și specii, tulpini și diete, asociate cu o varietate de căi metabolice sau de procesare a nutrienților, inclusiv cele care implică aminoacizi, glucide și vitamine/cofactori; (iii) a permis măsurarea cantitativă la nivel de genă a rezistenței răspunsurilor la perturbațiile dietei; (iv) a dezvăluit că arabinoxilanul, cel mai frecvent hemiceluloză din cereale, ar putea fi utilizat în mod deliberat pentru a manipula reprezentarea Bacteroides cellulosilyticus; și (v) a definit ajustările de nișă ale acestei și ale celorlalte bacteroide la suplimentarea arabinoxilană a dietei bogate în grăsimi.

CONCLUZIE

În principiu, abordarea descrisă poate fi utilizată pentru a obține o înțelegere mai cuprinzătoare a modului în care genotipul gazdei, dieta, factorii fiziologici, metabolici și imuni, precum și stările patologice afectează nișele din habitatele intestinale și nongut, precum și pentru a facilita dezvoltarea. a intervențiilor terapeutice pentru modificarea structurii/funcției comunității.

(Stânga) Cele patru biblioteci mutante au fost reunite împreună cu alte 11 tulpini de tip sălbatic filogenetic diverse, iar acest consorțiu, reprezentând o microbiotă artificială a intestinului uman, a fost introdus în șoareci fără germeni. Asamblarea comunității, efectele dietei și recuperarea după oscilațiile dietei au fost caracterizate la nivel de comunitate, tulpină și genă la aceste animale gnotobiotice prin utilizarea INSeq multi-taxon. (Mijloc) INSeq multi-taxon a dezvăluit un locus de utilizare a arabinoxilanului în B. cellulosilyticus, care este esențial pentru fitnessul organismului în contextul dietelor bogate în grăsimi/zahăr simplu (D1), dar nu și în contextul D2. Un locus omolog de utilizare a arabinoxilanului în B. ovatus nu a fost un factor determinant al aptitudinii în ambele diete. (Dreapta) În concordanță cu această constatare, suplimentarea apei potabile cu arabinoxilan la șoarecii care consumă D1 a crescut selectiv abundența B. cellulosilyticus, dar nu și a B. ovatus.

  • Descărcați imagini de înaltă rezoluție
  • Deschideți într-o filă nouă
  • Descărcați Powerpoint

(Stânga) Cele patru biblioteci mutante au fost reunite împreună cu alte 11 tulpini de tip sălbatic filogenetic diverse, iar acest consorțiu, reprezentând o microbiotă artificială a intestinului uman, a fost introdus în șoareci fără germeni. Asamblarea comunității, efectele dietei și recuperarea după oscilațiile dietei au fost caracterizate la nivel de comunitate, tulpină și genă la aceste animale gnotobiotice prin utilizarea INSeq multi-taxon. (Mijloc) INSeq multi-taxon a dezvăluit un locus de utilizare a arabinoxilanului în B. cellulosilyticus, care este esențial pentru fitnessul organismului în contextul dietelor bogate în grăsimi/zahăr simplu (D1), dar nu și în contextul D2. Un locus omolog de utilizare a arabinoxilanului în B. ovatus nu a fost un factor determinant de fitness în ambele diete. (Dreapta) În concordanță cu această constatare, suplimentarea apei potabile cu arabinoxilan la șoarecii care consumă D1 a crescut selectiv abundența B. cellulosilyticus, dar nu și a B. ovatus.

Abstract

Biblioteci de zeci de mii de mutanți transposoni generați din fiecare dintre cele patru tulpini Bacteroides intestinale umane, două reprezentând aceeași specie, au fost introduse simultan în șoareci gnotobiotici împreună cu alte 11 tulpini de tip sălbatic pentru a genera o microbiotă intestinală artificială cu 15 membri Șoarecii au primit monoton una din cele două diete distincte sau ambele în secvențe ordonate diferite. Cuantificarea abundenței mutanților în diferite contexte dietetice a permis caracterizarea la nivel de genă a factorilor determinanți de fitness, nișă, stabilitate și rezistență și a dat un prebiotic (arabinoxilan) care a permis manipularea țintită a comunității. Abordarea descrisă este generalizabilă și ar trebui să fie utilă pentru definirea mecanismelor critice pentru susținere și/sau abordări pentru reconfigurarea deliberată a relației extrem de adaptabile și durabile dintre microbiota intestinului uman și gazdă în moduri care promovează sănătatea.