Despite the plant microbiota plays an important role in plant health, little is known about the potential interactions of the flower microbiota with pathogens. In this study, we investigated the microbial community of apple blossoms when infected with Erwinia amylovora. The long-read sequencing technology, which significantly increased the genome sequence resolution, thus enabling the characterization of fire blight-induced changes in the flower microbial community. Each sample showed a unique microbial community at the species level. Pantoea agglomerans and P. allii were the most predominant bacteria in healthy flowers, whereas E. amylovora comprised more than 90% of the microbial population in diseased flowers. Furthermore, gene function analysis revealed that glucose and xylose metabolism were enriched in diseased flowers. Overall, our results showed that the microbiome of apple blossoms is rich in specific bacteria, and the nutritional composition of flowers is important for the incidence and spread of bacterial disease.
Vaginal microbiome deeply influences vaginal health via production of messenger molecules. The healthy vaginal pH ranges between 3.5 and 4.5. However, dysbiosis of vaginal microbiome increases the pH level, leading to the incidence of vaginitis. The commensal vaginal bacterium Dermabacter vaginalis-which was isolated from the vaginal fluid of a Korean female-was incubated in acidic and neutral pH to simulate healthy and vaginitis conditions, respectively. The chemical profiles of the two different cultures were compared using HPLC. The compound showing distinctive difference between the two sets of data was presumed to be a chemical messenger, which was identified as cyclo(L-pro-L-met) by analysis of NMR, MS, and specific rotation data. Synthesis was achieved in three steps (overall yield 15%), enabling structure confirmation and antimicrobial evaluation against vaginal pathogens. Cyclo(L-pro-L-met) showed antifungal activity against Candida albicans, a major cause of vulvovaginal candidiasis.
Microbial dysbiosis in the gut is associated with human diseases, and variations in mucus alter gut microbiota. Therefore, we explored the effects of mucin on the gut microbiota using a community of 19 synthetic gut microbial species. Cultivation of these species in modified Gifu anaerobic medium (GAM) supplemented with mucin before synthetic community assembly facilitated substantial growth of the Bacteroides, Akkermansia, and Clostridium genera. The results of 16S rRNA microbial relative abundance profiling revealed more of the beneficial microbes Collinsella, Bifidobacterium, Ruminococcus, and Lactobacillus. This increased acetate levels in the community cultivated with, rather than without (control), mucin. We identified differences in predicted cell function and metabolism between microbes cultivated in GAM with and without mucin. Mucin not only changed the composition of the gut microbial community, but also modulated metabolic functions, indicating that it could help to modulate microbial changes associated with human diseases.
As a long-term condition that affects the airways and lungs, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is characterized by inflammation, emphysema, breathlessness, chronic cough, and sputum production. Currently, the bronchodilators and anti-inflammatory drugs prescribed for COPD are mostly off-target, warranting new disease management strategies. Accumulating research has revealed the gut-lung axis to be a bidirectional communication system. Cigarette smoke, a major exacerbating factor in COPD and lung inflammation, affects gut microbiota composition and diversity, causing gut microbiota dysbiosis, a condition that has recently been described in COPD patients and animal models. For this review, we focused on the gut-lung axis, which is influenced by gut microbial metabolites, bacterial translocation, and immune cell modulation. Further, we have summarized the findings of preclinical and clinical studies on the association between gut microbiota and COPD to provide a basis for using gut microbiota in therapeutic strategies against COPD. Our review also proposes that further research on probiotics, prebiotics, short-chain fatty acids, and fecal microbiota transplantation could assist therapeutic approaches targeting the gut microbiota to alleviate COPD.
Jinho An;Heetae Lee;Sungwon Lee;Youngcheon Song;Jiyeon Kim;Il Ho Park;Hyunseok Kong;Kyungjae Kim
IMMUNE NETWORK
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제21권2호
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pp.15.1-15.10
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2021
Abnormal inflammatory responses are closely associated with intestinal microbial dysbiosis. Oral administration of Qmatrix-diabetes-mellitus complex (QDMC), an Aloe gel-based formula, has been reported to improve inflammation in type 2 diabetic mice; however, the role of the gut microbiota in ameliorating efficacy of QDMC remains unclear. We investigated the effect of QDMC on the gut microbiota in a type 2 diabetic aged mouse model that was administered a high-fat diet. Proinflammatory (TNF-α and IL-6) and anti-inflammatory (IL-4 and IL-10) cytokine levels in the fat were normalized via oral administration of QDMC, and relative abundances of Bacteroides, Butyricimonas, Ruminococcus, and Mucispirillum were simultaneously significantly increased. The abundance of these bacteria was correlated to the expression levels of cytokines. Our findings suggest that the immunomodulatory activity of QDMC is partly mediated by the altered gut microbiota composition.
Exercise plays an important role in regulating energy homeostasis, which affects the diversity of the intestinal microbial community in humans and animals. To the best of the authors' knowledge, few studies have reported the associations between horse gut microbiota along with their predicted metabolic activities and the athletic ability of Jeju horses and Thoroughbreds living in Korea. This study was conducted to investigate the association between the gut microbiota and athletic performance in horses. This study sequenced the V3 and V4 hypervariable regions of the partial 16S rRNA genes obtained from racehorse fecal samples and compared the fecal microbiota between high- and low-performance Jeju horses and Thoroughbreds. Forty-nine fecal samples were divided into four groups: high-performance Jeju horses (HJ, n = 13), low-performance Jeju horses (LJ, n = 17), high-performance Thoroughbreds (HT, n = 9), and low-performance Thoroughbreds (LT, n = 10). The high-performance horse groups had a higher diversity of the bacterial community than the low-performance horse groups. Two common functional metabolic activities of the hindgut microbiota (i.e., tryptophan and succinate syntheses) were observed between the low-performance horse groups, indicating dysbiosis of gut microbiota and fatigue from exercise. On the other hand, high-performance horse groups showed enriched production of polyamines, butyrate, and vitamin K. The racing performance may be associated with the composition of the intestinal microbiota of Jeju horses and Thoroughbreds in Korea.
Branched-chain hydroxy acids (BCHAs), produced by lactic acid bacteria, have recently been suggested as bioactive compounds contributing to the systemic metabolism and modulation of the gut microbiome. However, the relationship between BCHAs and gut microbiome remains unclear. In this study, we investigated the effects of BCHAs on the growth of seven different families in the gut microbiota. Based on in vitro screening, both 2-hydroxyisovaleric acid (HIVA) and 2-hydroxyisocaproic acid (HICA) stimulated the growth of Lactobacillaceae and Bifidobacteriaceae, with HIVA showing a significant growth promotion. Additionally, we observed not only the growth promotion of probiotic Lactobacillaceae strains but also growth inhibition of pathogenic B. fragilis in a dose-dependent manner. The production of HIVA and HICA varied depending on the family of the gut microbiota and was relatively high in case of Lactobacillaceae and Lachnosporaceae. Furthermore, HIVA and HICA production by each strain positively correlated with their growth variation. These results demonstrated gut microbiota-derived BCHAs as active metabolites that have bacterial growth modulatory effects. We suggest that BCHAs can be utilized as active metabolites, potentially contributing to the treatment of diseases associated with gut dysbiosis.
The vaginal microbiota may be important for pregnancy prognosis because vaginal dysbiosis during pregnancy appears to be related to preterm birth (PTB) or pregnancy loss. Previous reports have indicated that a Lactobacillus-poor microbial flora in the vagina and intrauterine infection by diverse anaerobes ascending from the vagina are associated with undesirable delivery outcomes. However, no research has involved the use of pyrosequencing analysis to examine vaginal microbiota profiles or their potential associations with high-risk pregnancy in Korean women. Vaginal swabs were collected from 500 Korean women for the identification of community state types (CSTs). Of these, 137 samples were further analyzed using a Roche/454 GS Junior pyrosequencer. Three distinct CSTs were identified based on the dominant vaginal microbes: CST I (Lactobacillus crispatus dominated), CST III (Lactobacillus iners dominated), and CST IV (with diverse species of anaerobes). Twelve of the 67 pregnant women had undesirable pregnancy outcomes (four miscarriages and eight PTBs). The dominant microbe in the vaginal microbiota of women who gave birth at full-term was L. crispatus. In contrast, L. iners was the dominant vaginal microbe in women who miscarried. Most (n = 6/8) vaginal microbiota profiles of women who experienced PTB could be classified as CST IV, with diverse bacteria, including anaerobic vaginal species. The present study provides valuable information regarding the characteristics of the vaginal microbiota of Korean women related to high-risk pregnancy. Investigation of the vaginal microbiotic structure in pregnant Korean women is necessary to enable better prediction of adverse pregnancy outcomes.
Park, Sung Man;Choi, Won Sik;Yoon, YoonSun;Jung, Gee Hae;Lee, Chang Kyu;Ahn, So Hyun;Yoon, Wonsuck;Yoo, Young
Clinical and Experimental Pediatrics
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제61권6호
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pp.200-204
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2018
Atopic dermatitis (AD) is a chronic inflammatory skin disease in children. Patients with AD experience a high rate of colonization of the skin surface by Staphylococcus aureus. Because of a skin barrier defect, there is a potential risk of staphylococcal invasive infection in patients with AD. Here, we present 2 cases of breast abscess caused by S. aureus in 2 adolescent girls with severe AD. Methicillin-sensitive S. aureus was identified from the breast abscess material. They were treated with appropriate antibiotics, however surgical drainage of the abscess was needed in case 1. Identical strains were found from the breast abscess material as well as the lesional and the nonlesional skin of the patients through matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight analysis. We characterized the differential abundance of Firmicutes phylum in patients' skin in microbiota analysis. In particular, S. aureus, a member of Firmicutes, differed significantly between the lesional and the normal-appearing skin. Our cases demonstrate the potential severity of bacterial deep tissue infection in AD and the dysbiosis of skin microbiota may be involved in inflammation in AD.
Lactobacillus (LAB) have been reported to exert both harmful and beneficial effects on human and animal health. Recently, it has been reported that dysbiosis and bacterial translocation contribute to liver fibrosis. However, the role of Gram-positive LAB in the situation of chronic liver diseases has not been yet elucidated. Liver injury was induced by bile duct ligation (BDL) in LAB or control-administered mice. Liver fibrosis was enhanced in LAB-administered mice compared with control-treated mice as demonstrated by quantification of Sirius-red positive area, hydroxyproline contents and fibrosis-related genes ($Col1{\alpha}1$, Acta2, Timp1, Tgfb1). Moreover, LAB-administered mice were more susceptible to BDL-induced liver injury as shown by increased ALT and AST level of LAB group compared with control group at 5 days post BDL. Consistent with serum level, inflammatory cytokines ($TNF-{\alpha}$, IL-6 and $IL-1{\beta}$) were also significantly increased in LAB-treated mice. Of note, LAB-treated liver showed increased lipoteichoic acid (LTA) expression compared with control-treated liver, indicating that LAB-derived LTA may translocate from intestine to liver via portal vein. Indeed, responsible receptor or inflammatory factor (PAFR and iNOS) for LTA were upregulated in LAB-administered group. The present findings demonstrate that administration of LAB increases LTA translocation to liver and induces profibrogenic inflammatory milieu, leading to aggravation of liver fibrosis. The current study provides new cautious information of LAB for liver fibrosis patients to prevent the detrimental effect of LAB supplements.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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