Ukr.Biochem.J. 2021; Том 93, № 4, липень-серпень, c. 77-92

doi: doi: https://doi.org/10.15407/ubj93.04.077

Персоніфікована дієта покращує мікробіоту кишечника та метаболізм щурів з ожирінням

20.12.2021   Uncategorized   No comments

В. В. Баті1*, Т. В. Мелешко1, О. В. Паллаг1, І. П. Заячук2, Н. В. Бойко1

1НДНЦ молекулярної мікробіології та імунології слизових оболонок, Ужгородський національний університет, Україна;
2Кафедра фізіології та патофізіології, Ужгородський національний університет, Україна;
*e-mail: victoria.bati@uzhnu.edu.ua

Отримано: 25 квітня 2020; Затверджено: 07 липня 2021

Сучасні дослідження мікробіому людини уможливлюють конструювання функціональних продуктів харчування нового покоління, здатних регулювати кишкову мікробіоту та біохімічний статус індивідууму. Метою дослідження було з’ясувати вплив індивідуально розробленого харчування на мікробіоту кишечника та показники метаболізму в щурів. Безпородних щурів із ожирінням було випадковим чином розділено на дев’ять груп (n = 12) залежно від типу перорально вживаних протягом трьох місяців інгредієнтів харчування. Визначали співвідношення основних груп кишкових коменсальних мікроорганізмів, а також ліпідний профіль та вміст глюкози, сечовини, кальцію у сироватці крові тварин. Встановлено зниження рівня холестеролу в сироватці крові  дослідних тварин після випоювання їм суспензії лактобактерій,  соку чорниці, кисломолочного напою на основі лактобактерій, кисломолочного напою з соком чорниці, квашеної капусти. У більшості випадків кишковий мікробіом експериментальних тварин характеризувався стабільно високим рівнем лакто- та інших корисних бактерій та зменшенням кількості умовно-патогенних мікроорганізмів наприкінці експерименту порівняно з тваринами контрольної групи. На основі одержаних даних нами вперше запропоновано принципи створення функціональних продуктів нового покоління шляхом синергідного поєднання компонентів їстівних рослин (що діють, як пребіотики) та мікроорганізмів (що діють, як пробіотики) з метою їх прогностичного та персоніфікованого застосування для попередження виникнення некомунікативних захворювань, шляхом спрямованої корекції мікробіому кишечника макроорганізму, а відтак і його біохімічного статусу.

Ключові слова: , , , , ,

Посилання:

  1. D’Argenio V, Salvatore F. The role of the gut microbiome in the healthy adult status. Clin Chim Acta. 2015;451(Pt A):97-102. PubMed, CrossRef
  2. Dickerson F, Severance E, Yolken R. The microbiome, immunity, and schizophrenia and bipolar disorder. Brain Behav Immun. 2017;62:46-52. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Ascher S, Reinhardt C. The gut microbiota: An emerging risk factor for cardiovascular and cerebrovascular disease. Eur J Immunol. 2018;48(4):564-575. PubMed, CrossRef
  4. Virgin HW, Todd JA. Metagenomics and personalized medicine. Cell. 2011;147(1):44-56. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  5. Round JL, Mazmanian SK. Inducible Foxp3+ regulatory T-cell development by a commensal bacterium of the intestinal microbiota. Proc Natl Acad Sci USA. 2010;107(27):12204-12209. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  6. Atarashi K, Tanoue T, Shima T, Imaoka A, Kuwahara T, Momose Y, Cheng G, Yamasaki S, Saito T, Ohba Y, Taniguchi T, Takeda K, Hori S, Ivanov II, Umesaki Y, Itoh K, Honda K. Induction of colonic regulatory T cells by indigenous Clostridium species. Science. 2011;331(6015):337-341. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  7. Isolauri E, Rautava S, Collado MC, Salminen S. Role of probiotics in reducing the risk of gestational diabetes. Diabetes Obes Metab. 2015;17(8):713-719.
    PubMed, CrossRef
  8. Sanz Y, Santacruz A, Gauffin P. Gut microbiota in obesity and metabolic disorders. Proc Nutr Soc. 2010;69(3):434-441. PubMed, CrossRef
  9. Furet JP, Kong LC, Tap J, Poitou C, Basdevant A, Bouillot JL, Mariat D, Corthier G, Doré J, Henegar C, Rizkalla S, Clément K. Differential adaptation of human gut microbiota to bariatric surgery-induced weight loss: links with metabolic and low-grade inflammation markers. Diabetes. 2010;59(12):3049-3057. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  10. Lloyd-Price J, Abu-Ali G, Huttenhower C. The healthy human microbiome. Genome Med. 2016;8(1):51. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Sassone-Corsi M, Raffatellu M. No vacancy: how beneficial microbes cooperate with immunity to provide colonization resistance to pathogens. J Immunol. 2015;194(9):4081-4087. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  12. Pat. № 90789 A Technique for the prevention of purulent complications and wound infection after tooth extraction with bacterial suspension based on Bacillus subtilis 090/ Petrov V. O., Rusyn V. I., Boiko N. V. Publ. 10.06.2014 Bul. №11. (In Ukrainian).
  13. Pat. № 93301. Composite biological product for the treatment of inflammation of periodontal tissues and correction of associated gastroduodenal disorders of the intestine in children. / Melnyk V. S, Diachuk E. Y., Bati V. V., Levchuk O. B., Boiko N. V. Publ. 25.09.2014, Bul. №18. (In Ukrainian).
  14. Ercolini D, Fogliano V. Food Design To Feed the Human Gut Microbiota. J Agric Food Chem. 2018;66(15):3754-3758. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  15. Kasubuchi M, Hasegawa S, Hiramatsu T, Ichimura A, Kimura I. Dietary gut microbial metabolites, short-chain fatty acids, and host metabolic regulation. Nutrients. 2015;7(4):2839-2849. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  16. Donohoe DR, Garge N, Zhang X, Sun W, O’Connell TM, Bunger MK, Bultman SJ. The microbiome and butyrate regulate energy metabolism and autophagy in the mammalian colon. Cell Metab. 2011;13(5):517-526. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  17. Desbonnet L, Clarke G, Traplin A, O’Sullivan O, Crispie F, Moloney RD, Cotter PD , Dinan TG, Cryan JF. Gut microbiota depletion from early adolescence in mice: Implications for brain and behaviour. Brain Behav Immun. 2015;48:165-173. PubMed, CrossRef
  18. Enck P, Zimmermann K, Rusch K, Schwiertz A, Klosterhalfen S, Frick JS. The effects of maturation on the colonic microflora in infancy and childhood. Gastroenterol Res Pract. 2009;2009:752401. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  19. Trichopoulou A, Naska A, Orfanos P, Trichopoulos D. Mediterranean diet in relation to body mass index and waist-to-hip ratio: the Greek European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition Study. Am J Clin Nutr. 2005;82(5):935-940. PubMed, CrossRef
  20. Garcia-Mantrana I, Selma-Royo M, Alcantara C, Collado MC. Shifts on Gut Microbiota Associated to Mediterranean Diet Adherence and Specific Dietary Intakes on General Adult Population. Front Microbiol. 2018;9:890. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  21. Ivanov II, Atarashi K, Manel N, Brodie EL, Shima T, Karaoz U, Wei D, Goldfarb KC, Santee CA, Lynch SV, Tanoue T, Imaoka A, Itoh K, Takeda K, Umesaki Y, Honda K, Littman DR. Induction of intestinal Th17 cells by segmented filamentous bacteria. Cell. 2009;139(3):485-498. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  22. Ivanov II, Frutos RdeL, Manel N, Yoshinaga K, Rifkin DB, Sartor RB, Finlay BB, Littman DR. Specific microbiota direct the differentiation of IL-17-producing T-helper cells in the mucosa of the small intestine. Cell Host Microbe. 2008;4(4):337-349. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  23. Mazmanian SK, Round JL, Kasper DL. A microbial symbiosis factor prevents intestinal inflammatory disease. Nature. 2008;453(7195):620-625. PubMed, CrossRef
  24. Round JL, Mazmanian SK. Inducible Foxp3+ regulatory T-cell development by a commensal bacterium of the intestinal microbiota. Proc Natl Acad Sci USA. 2010;107(27):12204-12209. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  25. McDermott AJ, Huffnagle GB. The microbiome and regulation of mucosal immunity. Immunology. 2014;142(1):24-31. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  26. Mazmanian SK, Round JL, Kasper DL. A microbial symbiosis factor prevents intestinal inflammatory disease. Nature. 2008;453(7195):620-625. PubMed, CrossRef
  27. Wieland Brown LC, Penaranda C, Kashyap PC, Williams BB, Clardy J, Kronenberg M, Sonnenburg JL, Comstock LE, Bluestone JA, Fischbach MA. Production of α-galactosylceramide by a prominent member of the human gut microbiota. PLoS Biol. 2013;11(7):e1001610. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  28. Kim H, Kim DH, Seo KH, Chon JW, Nah SY, Bartley GE, Arvik T, Lipson R, Yokoyama W. Modulation of the intestinal microbiota is associated with lower plasma cholesterol and weight gain in hamsters fed chardonnay grape seed flour. J Agric Food Chem. 2015;63(5):1460-1467. PubMed, CrossRef
  29. Deller S, Canto A, Brown L. Food access, local foods, and community health. Community Dev. 2017; 48(5):657-680. CrossRef
  30. Bati VV, Boyko NV. The biological properties of lactоbacilli strains isolаted from food of plant origin and edible plants. ScienceRise. 2016;8(1(25)):6-14. (In Ukrainian). CrossRef
  31. Bati VV, Boyko NV. Microbiological analysis of sauerkraut in the process of its fermentation according to the traditional and modernized technologies. Microbiol Biotechnol. 2017;(2(38)):90-100. CrossRef
  32. Bati VV, Boyko NV. Novel functional food for prevention of non-communicable diseases. Biol Stud. 2019;13(1):71-84. CrossRef
  33. Buettner R, Parhofer KG, Woenckhaus M, Wrede CE, Kunz-Schughart LA, Schölmerich J, Bollheimer LC. Defining high-fat-diet rat models: metabolic and molecular effects of different fat types. J Mol Endocrinol. 2006;36(3):485-501. PubMed, CrossRef
  34. Grygoruk GV, Myshchuk VG, Tserpiak NV. Changes in gut microbiota and blood lipid profile in patients with irritable bowel syndrome in association with obesity. Bukovin Med Herald. 2019;23(1(89)):32-38. (In Ukrainian). CrossRef
  35. Schaafsma G, Meuling WJ, van Dokkum W, Bouley C. Effects of a milk product, fermented by Lactobacillus acidophilus and with fructo-oligosaccharides added, on blood lipids in male volunteers. Eur J Clin Nutr. 1998;52(6):436-440. PubMed, CrossRef
  36. Farida E, Nuraida L, Giriwono PE, Jenie BSL. Lactobacillus rhamnosus Reduces Blood Glucose Level through Downregulation of Gluconeogenesis Gene Expression in Streptozotocin-Induced Diabetic Rats. Int J Food Sci. 2020;2020:6108575. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  37. Bartlett PJ, Gaspers LD, Pierobon N, Thomas AP. Calcium-dependent regulation of glucose homeostasis in the liver. Cell Calcium. 2014;55(6):306-316. PubMed, CrossRef
  38. Golubnitschaja O, Topolcan O, Kucera R, Costigliola V, EPMA. 10th Anniversary of the European Association for Predictive, Preventive and Personalised (3P) Medicine – EPMA World Congress Supplement 2020. EPMA J. 2020;11(Suppl 1):1-133. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.