각 지역에서 수집한 무당벌레(JK, CK, CJ)의 소화기관을 채취하여 장내세균의 밀도를 조사한 결과, 호기배양의 경우 $6.0{\times}10^4$ CFU/gut, 혐기배양 결과 $8.0{\times}10^6$ CFU/gut로 계수되었다. 호기적 조건에서 배양된 세균 집락은 총 7가지 형태로 분류되었으며, 혐기적 조건에서 배양된 집락은 총 3가지 형태로 유사한 특징을 나타내었다. 무당벌레 각 소화기관으로부터 호기성세균 34균주와 혐기성세균 82균주, 총 116균주의 장내세균을 순수분리하였다. 호기성 세균 34균주를 대상으로 16S rRNA 유전자 염기서열을 해석한 결과, ${\alpha}$-Proteobacteria (3균주), ${\gamma}$-Proteobacteria (2 균주), Firmicutes (24 균주), Actinobacteria (4 균주) 그리고 Deinococcus-Thermus (1균주) 계통군으로 분류되었다. Firmicutes 계통군의 Bacillus thuringiensis와 Staphylococcus 속의 다양한 종은 JK, CK 및 CI 무당벌레 소화기관에서 모두 공통적으로 분리되었다. 형태적으로 유사한 혐기세균의 16S rRNA-ARDRA 패턴양상을 분석하여 유사도 70%에서 비교한 결과, 17개 ARDRA group으로 분류되었다. 각 ARDRA group에 속하는 대표 혐기성세균의 16S rRNA 유전자 염기서열을 해석한 결과, 무당벌레 소화기관에서 분리된 모든 혐기성 장내세균은 ${\gamma}$-Proteobacteria 계통군에 속하는 것으로 나타났으며 Hafnia alvei, Enterobacter ludwigii, Enterobacter kobei, Pseudomonas oryzihabitans 그리고 Pseudomonas koreensis와 높은 유연관계를 갖는 것으로 확인되었다. 무당벌레 소화기관으로부터 분리된 전체 장내세균의 약 70%가 ${\gamma}$-Proteobacteria 계통군에 속하였으며, 23%가 Firmicutes 계통군으로 무당벌레 소화기관 내 주요 계통군임이 확인되었다.
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.
Seong-woo MYEONG;Yong Ju LEE;Do Hyun KIM;Tae-Jong KIM
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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제51권5호
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pp.358-380
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2023
The intestinal microbiota plays a crucial role in determining human health, rendering it a major focus of scientific investigation. Rather than eliminating all microbes, promoting the proliferation of beneficial microorganisms within the gut has been recognized as a more effective approach to improving health. Unfavorable conditions potentially alter gut microbial populations, including a reduction in microbial diversity. However, intentionally enhancing the abundance of beneficial gut microbes can restore a state of optimal health. Polysaccharides are widely acknowledged for their potential to improve the gut microbiota. This review emphasizes the findings of recent studies examining the effects of forest product-derived polysaccharides on enhancing the gut microbiota and alleviating inflammation, diabetes symptoms, and obesity. The findings of several studies reviewed in this paper strongly suggest that forest products serve as an excellent dietary source for improving the gut microbiota and potentially offer valuable dietary interventions for chronic health problems, such as inflammation, diabetes, and obesity.
Lee, Hyerim;Jin, Bo-Eun;Jang, Eunkyeong;Lee, A Reum;Han, Dong Soo;Kim, Ho-Youn;Youn, Jeehee
IMMUNE NETWORK
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제14권1호
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pp.38-44
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2014
K/BxN serum can transfer arthritis to normal mice owing to the abundant autoantibodies it contains, which trigger innate inflammatory cascades in joints. Little is known about whether gut-residing microbes affect host susceptibility to autoantibody-mediated arthritis. To address this, we fed C57BL/6 mice with water containing a mixture of antibiotics (ampicillin, vancomycin, neomycin, and metronidazol) for 2 weeks and then injected them with K/BxN serum. Antibiotic treatment significantly reduced the amount of bacterial genomic DNA isolated from fecal samples, in particular a gene encoding 16S ribosomal RNA derived from segmented filamentous bacteria. Arthritic signs, as indicated by the arthritic index and ankle thickness, were significantly attenuated in antibiotic-treated mice compared with untreated controls. Peyer's patches and mesenteric lymph nodes from antibiotic-treated mice contained fewer IL-17-expressing cells than those from untreated mice. Antibiotic treatment reduced serum C3 deposition in vitro via the alternative complement pathway. IL-$17^{-/-}$ congenic C57BL/6 mice were less susceptible to K/BxN serum-transferred arthritis than their wild-type littermates, but were still responsive to treatment with antibiotics. These results suggest that gut-residing microbes, including segmented filamentous bacteria, induce IL-17 production in GALT and complement activation via the alternative complement pathway, which cause the host to be more susceptible to autoantibody-mediated arthritis.
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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제48권2호
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pp.67-77
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2024
This study aims to assess the efficacies of exogenous enzymes, derived from invertebrate gut-associated microbes, as feed additives, in reducing volatile organic compound (VOC) emissions using an in vitro pig intestine continuous fermentation system. An in vitro continuous fermentation model was used to simulate a comparable bionic digestion system by co-reacting feed, enzymatic additives (arazyme, mannanase, and xylanase, derived from the gut bacteria of Nephila clavata, Eisenia fetida, and Moechotypa diphysis, respectively), and gastrointestinal microbes, followed by an analysis of their correlations. A significant correlation was observed between exogenous enzyme supplementation and reduced VOC emissions in the fecal phase of continuous fermentation (p < 0.05). The concentration of VOCs decreased by 3.75 and 2.75 ppm in the treatment group following arazyme and multi-enzyme supplementation, respectively, compared to that in the control group (7.83 ppm). In addition, supplementation with arazyme and multiple enzymes significantly affected the microbial composition of each fermentation phase (p < 0.05). In particular, Lactiplantibacillus pentosus and Pediococcus pentosaceus, which changed in abundance according to arazyme or multi-enzyme supplementation, exhibited a positive relationship with VOC emissions. These results suggest that exogenous enzymes derived from invertebrate gut-associated bacteria can be efficiently applied as feed additives, leading to a reduction in VOC emissions.
Intestinal microorganisms interact with various immune cells and are involved in gut homeostasis and immune regulation. Although many studies have discussed the roles of the microorganisms themselves, interest in the effector function of their metabolites is increasing. The metabolic processes of these molecules provide important clues to the existence and function of gut microbes. The interrelationship between metabolites and T lymphocytes in particular plays a significant role in adaptive immune functions. Our current review focuses on 3 groups of metabolites: short-chain fatty acids, bile acids metabolites, and polyamines. We collated the findings of several studies on the transformation and production of these metabolites by gut microbes and explained their immunological roles. Specifically, we summarized the reports on changes in mucosal immune homeostasis represented by the Tregs and Th17 cells balance. The relationship between specific metabolites and diseases was also analyzed through latest studies. Thus, this review highlights microbial metabolites as the hidden treasure having potential diagnostic markers and therapeutic targets through a comprehensive understanding of the gut-immune interaction.
Kobayashi, Yasuo;Koike, Satoshi;Taguchi, Hidenori;Itabashi, Hisao;Kam, Dong K.;Ha, Jong K.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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제17권6호
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pp.877-884
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2004
Although gut microbial functions have been analyzed through cultivation of isolated microbes, molecular analysis without cultivation is becoming a popular approach in recent years. Gene cloning studies have partially revealed the mechanisms involved in fiber digestion of individual microbe. The molecular approach finally made it possible to analyze full genomes of the representative rumen cellulolytic bacteria Fibrobacter and Ruminococcus. The coming database may contain useful information such as regulation of gene expression relating to fiber digestion. Meanwhile, unculturable bacteria are still poorly characterized, even though they are main constituents of gut microbial ecosystem. The molecular analysis is essential to initiating the studies on these unculturable bacteria. The studies dealing with rumen and large intestine are revealing considerable complexity of the microbial ecosystems with many undescribed bacteria. These bacteria are being highlighted as possibly functional members contributing to feed digestion. Manipulation of gut bacteria and gut ecology for improving animal production is still at challenging stage. Bacteria newly introduced in the rumen, whether they are genetically modified or not, suffer from poor survival. In one of these attempts, Butyrivibrio fibrisolvens expressing a foreign dehalogenase was successfully established in sheep rumen to prevent fluoroacetate poisoning. This expands choice of forages in tropics, since many tropic plants are known to contain the toxic fluoroacetate. This example may promise the possible application of molecular breeding of gut bacteria to the host animals with significance in their health and nutrition. When inoculation strategies for such foreign bacteria are considered, it is obvious that we should have more detailed information of the gut microbial ecology.
Chun, Ju Lan;Ji, Sang Yun;Lee, Sung Dae;Lee, Yoo Kyung;Kim, Byeonghyeon;Kim, Ki Hyun
Journal of Animal Science and Technology
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제62권2호
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pp.239-246
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2020
Microorganism residing in the gut has been known to have important roles in the animal body. Microbes and host microenvironment are highly related with host's health including energy metabolism and immune system. Moreover, it reported that gut microbiome is correlated with diseases like obesity in human and dogs. There have been many studies to identify and characterize microbes and their genes in human body. However, there was little information of microbiome in companion animals. Here, we investigated microbiota communities in feaces from twenty - four Beagles (aged 2 years old) and analyzed the taxonomy profile using metagenomics to study the difference among gut microbiome based on body condition score (BCS). gDNA was isolated from feaces, sequenced and clustered. Taxonomy profiling was performed based on the NCBI database. BCS was evaluated once a week according to the description provided by World Small Animal Veterinary Association. Firmicutes phylum was the most abundant followed by Bacteroidetes, Fusobacteria, Proteobacteria and Actinobacteria. That main microbiota in gut were differently distributed based on the BCS. Fusobacteria has been known to be associated with colon cancer in human. Interestingly, Fusobacteria was in the third level from the top in healthy dog's gut microbiome. In addition, Fusobacteria was especially higher in overweight dogs which had 6 scales of BCS. Species Fusobacterium perfoetens was also more abundant when dogs were in BCS 6. It implied that F. perfoetens would be positively related with overweight in dogs. These finding would contribute to further studies of gut microbiome and their functions to improve dog's diets and health condition.
The analysis method of the microbiome has been evolving for a very long time, and the industrial field has grown rapidly with the start of human genome analysis 20 years ago. As continuous research continues, related industries have grown together, and among them, Illumina of the US has been leading the popularization of DNA analysis by developing innovative equipment and analysis methods since its establishment in 1998. In this paper, 'AiB Index', 'AiB Chart' using statistical process control and log-scale technique to analyze the gut microbiome analysis methodology and implement an algorithm that can analyze minute changes in the minor strains that can be overlooked in the existing analysis methods. want to implement. From the data analysis point of view, we proposed a platform for analyzing gut microbes that can collect fecal data, match and process gut microbes, and store and visualize the results.
Ren, Jie;Li, Puze;Yan, Dong;Li, Min;Qi, Jinsong;Wang, Mingyong;Zhong, Genshen;Wu, Minna
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제31권10호
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pp.1409-1419
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2021
A growing number of healthy dietary ingredients in fruits and vegetables have been shown to exhibit diverse biological activities. Phloretin, a dihydrochalcone flavonoid that is abundant in apples and pears, has anti-inflammatory effects on ulcerative colitis (UC) mice. The gut microbiota and metabolism are closely related to each other due to the existence of the food-gut axis in the human colon. To investigate the interplay of faecal metabolites and the microbiota in UC mice after phloretin treatment, phloretin (60 mg/kg) was administered by gavage to ameliorate dextran sulfate sodium (DSS)-induced UC in mice. Gut microbes and faecal metabolite profiles were detected by high-throughput sequencing and liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS) analysis, respectively. The correlations between gut microbes and their metabolites were evaluated by Spearman correlation coefficients. The results indicated that phloretin reshaped the disturbed faecal metabolite profile in UC mice and improved the metabolic pathways by balancing the composition of faecal metabolites such as norepinephrine, mesalazine, tyrosine, 5-acetyl-2,4-dimethyloxazole, and 6-acetyl-2,3-dihydro-2-(hydroxymethyl)-4(1H)-pyridinone. Correlation analysis identified the relations between the gut microbes and their metabolites. Proteus was negatively related to many faecal metabolites, such as norepinephrine, L-tyrosine, laccarin, dopamine glucuronide, and 5-acetyl-2,4-dimethyloxazole. The abundance of unidentified Bacteriodales_S24-7_group was positively related to ecgonine, 15-KETE and 6-acetyl-2,3-dihydro-2-(hydroxymethyl)-4(1H)-pyridinone. The abundance of Christensenellaceae_R-7_group was negatively related to the levels of 15-KETE and netilmicin. Stenotrophomonas and 15-KETE were negatively related, while Intestinimonas and alanyl-serine were positively related. In conclusion, phloretin treatment had positive impacts on faecal metabolites in UC mice, and the changes in faecal metabolites were closely related to the gut microbiota.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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