The bacterial cells located within the gastrointestinal tract (GIT) outnumber the host's cells by a factor of ten. These human digestive-tract microbes are referred to as the gut microbiota. During the last ten years, our understanding of gut microbiota composition and its relation with intra- and extra-intestinal diseases including risk factors of cardiovascular diseases (CVD) such as atherosclerosis and metabolic syndrome, have greatly increased. A question which frequently arises in the research community is whether one can modulate the gut microbial environment to 'control' risk factors in CVD. In this review, we summarized promising intervention methods, based on our current knowledge of intestinal microbiota in modulating CVD. Furthermore, we explore how gut microbiota can be therapeutically exploited by targeting their metabolic program to control pathologic factors of CVD.
Jang, Mi-Ok;An, Jun Hwan;Jung, Sook-In;Park, Kyung-Hwa
Intestinal research
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v.13
no.1
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pp.80-84
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2015
The rates and severity of Clostridium difficile infections, including pseudomembranous colitis, have increased markedly. However, there are few effective treatments for refractory or recurrent C. difficile infections and the outcomes are poor. Fecal microbiota transplantation is becoming increasingly accepted as an effective and safe intervention in patients with recurrent disease, likely due to the restoration of a disrupted microbiome. Cure rates of >90% are being consistently reported from multiple centers. We cured a case of severe refractory C. difficile infection with fecal microbiota transplantation in a patient colonized by vancomycin-resistant enterococcus.
Metagenomic analysis of the human intestinal microbiota has extended our understanding of the role of these bacteria in improving human intestinal health; however, a number of reports have shown that current total fecal DNA extraction methods and 16S rRNA universal primer sets could affect the species coverage and resolution of these analyses. Here, we improved the extraction method for total DNA from human fecal samples by optimization of the lysis buffer, boiling time (10 min), and bead-beating time (0 min). In addition, we developed a new long-range 16S rRNA universal PCR primer set targeting the V6 to V9 regions with a 580 bp DNA product length. This new 16S rRNA primer set was evaluated by comparison with two previously developed 16S rRNA universal primer sets and showed high species coverage and resolution. The optimized total fecal DNA extraction method and newly designed long-range 16S rRNA universal primer set will be useful for the highly accurate metagenomic analysis of adult and infant intestinal microbiota with minimization of any bias.
T-helper-17 (Th17) cells and related IL-17-producing (type17) lymphocytes are abundant at the epithelial barrier. In response to bacterial and fungal infection, the signature cytokines IL-17A/F and IL-22 mediate the antimicrobial immune response and contribute to wound healing of injured tissues. Despite their protective function, type17 lymphocytes are also responsible for various chronic inflammatory disorders, including inflammatory bowel disease (IBD) and colitis associated cancer (CAC). A deeper understanding of type17 regulatory mechanisms could ultimately lead to the discovery of therapeutic strategies for the treatment of chronic inflammatory disorders and the prevention of cancer. In this review, we discuss the current understanding of the development and function of type17 immune cells at the intestinal barrier, focusing on the impact of microbiota-immune interactions on intestinal barrier homeostasis and disease etiology.
Jisu Kim;Shuya Zhang ;Ying Zhu;Ruirui Wang;Jianxin Wang
Journal of Ginseng Research
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v.47
no.5
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pp.627-637
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2023
Background: Damage to the healthy intestinal epithelial layer and regulation of the intestinal immune system, closely interrelated, are considered pivotal parts of the curative treatment for inflammatory bowel disease (IBD). Plant-based diets and phytochemicals can support the immune microenvironment in the intestinal epithelial barrier for a balanced immune system by improving the intestinal microecological balance and may have therapeutic potential in colitis. However, there have been only a few reports on the therapeutic potential of plant-derived exosome-like nanoparticles (PENs) and the underlying mechanism in colitis. This study aimed to assess the therapeutic effect of PENs from Panax ginseng, ginseng-derived exosome-like nanoparticles (GENs), in a mouse model of IBD, with a focus on the intestinal immune microenvironment. Method: To evaluate the anti-inflammatory effect of GENs on acute colitis, we treated GENs in Caco2 and lipopolysaccharide (LPS) -induced RAW 264.7 macrophages and analyzed the gene expression of proinflammatory cytokines and anti-inflammatory cytokines such as TNF-α, IL-6, and IL-10 by real-time PCR (RT-PCR). Furthermore, we further examined bacterial DNA from feces and determined the alteration of gut microbiota composition in DSS-induced colitis mice after administration of GENs through 16S rRNA gene sequencing analysis. Result: GENs with low toxicity showed a long-lasting intestinal retention effect for 48 h, which could lead to effective suppression of pro-inflammatory cytokines such as TNF-α and IL-6 production through inhibition of NF-κB in DSS-induced colitis. As a result, it showed longer colon length and suppressed thickening of the colon wall in the mice treated with GENs. Due to the amelioration of the progression of DSS-induced colitis with GENs treatment, the prolonged survival rate was observed for 17 days compared to 9 days in the PBS-treated group. In the gut microbiota analysis, the ratio of Firmicutes/Bacteroidota was decreased, which means GENs have therapeutic effectiveness against IBD. Ingesting GENs would be expected to slow colitis progression, strengthen the gut microbiota, and maintain gut homeostasis by preventing bacterial dysbiosis. Conclusion: GENs have a therapeutic effect on colitis through modulation of the intestinal microbiota and immune microenvironment. GENs not only ameliorate the inflammation in the damaged intestine by downregulating pro-inflammatory cytokines but also help balance the microbiota on the intestinal barrier and thereby improve the digestive system.
Ji Hyun Yoo;Jong An Lee;Jae Young Choi;Sang Min Shin;Moon Cheol Shin;Hyeon Ah Kim;Yong Jun Kang;Hee Chung Ji;In Cheol Cho;Byoung Chul Yang
Korean Journal of Agricultural Science
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v.49
no.4
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pp.963-971
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2022
Production of high-quality horses is important to make the horse industry grow. Grazing during the growing period can be an important factor affecting the production of high-quality horses. The objective of this study was to determine the effects of grazing on growing horses by analyzing their blood components and intestinal microbiota. Twelve growing horses for evaluating blood components and ten growing horses for evaluating intestinal microbiota were raised for about seven months and separated by two treatments: grazing vs. stable. Complete blood count, blood chemistry, and creatine kinase levels were analyzed as blood components and a 16s rRNA gene sequence analysis was performed to analyze intestinal microbiota. Calcium ions tended to be lower in the group with grazing treatment. Alkaline phosphatase and creatine kinase tended to be higher in the group with grazing treatment. These results indicate that grazing can provide horses with more exercise than staying in stables. At the phylum level, Firmicutes/Bacteroidetes ratios in grazing and stable groups were 4.2 and 6.5, respectively. Because various studies have reported that a. high Firmicutes/Bacteroidetes ratio indicates obesity, the method of raising horses might affect their physical ability. At the species level, rates of Clostridium butyricum in grazing and stable groups were 3.2% and 13.1%, respectively. Some strains of C. butyricum can cause several diseases such as botulism. These results indicate that grazing can positively affect growing horses in terms of blood components and intestinal microbiota. Moreover, grazing can be helpful to make growing horses healthy through proper exercise.
Kim, Seon-Kyun;Guevarra, Robin B.;Kim, You-Tae;Kwon, Joongi;Kim, Hyeri;Cho, Jae Hyoung;Kim, Hyeun Bum;Lee, Ju-Hoon
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.29
no.9
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pp.1335-1340
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2019
Probiotics, including bacteria and yeast, are live microorganisms that have demonstrated beneficial effects on human health. Recently, probiotic bacteria are constantly being studied and their applications are also being considered in promising adjuvant treatments for various intestinal diseases. Clinical trials and in vivo experiments have extended our current understanding of the important roles that probiotics play in human gut microbiomeassociated diseases. It has been documented through many clinical trials that probiotics could shape the intestinal microbiota leading to potential control of multiple bowel diseases and promotion of overall wellness. In this review, we focused on the relationship between probiotics and the human gut microbiota and its roles in gut microbiome-associated diseases. Here, we also discuss future directions and research areas that need further elucidation in order to better understand the roles of probiotics in the treatment of intestinal diseases.
Objective: Diet acidification supplementation is known to influence intestinal morphology, gut microbiota, and on phosphorus (P) utilization of broilers. Alterations in intestinal barrier and microbiota have been associated with systemic inflammation and thus regulating bone turnover. Hence the effect of acidifier addition to drinking water on tibia mass and the linkages between intestinal integrity and bone were studied. Methods: One-d-old male broilers were randomly assigned to normal water (control) or continuous supply of acidified water (2% the blend of 2-hydroxy-4-methylthiobutyric acid, lactic, and phosphoric acid) group with 5 replicates of 10 chicks per replicate for 42 d. Results: Acidification of drinking water improved the ash percentage and calcium content of tibia at 42 d. Broilers receiving acidified water had increased serum P concentration compared to control birds. The acidified group showed improved intestinal barrier, evidenced by increased wall thickness, villus height, the villus height to crypt depth ratio, and upregulated mucin-2 expression in ileum. Broilers receiving drinking water containing mixed organic acids had a higher proportion of Firmicutes and the ratio of Firmicutes and Bacteroidetes, as well as a lower population of Proteobacteria. Meanwhile, the addition of acidifier to drinking water resulted in declined ileal and serum proinflammatory factors level and increased immunoglobulin concentrations in serum. Concerning bone remodeling, acidifier addition was linked to a decrease in serum C-terminal cross-linked telopeptide of type I collagen and tartrate-resistant acid phosphatase reflecting bone resorption, whereas it did not apparently change serum alkaline phosphatase activity that is a bone formation marker. Conclusion: Acidified drinking water increased tibia mineral deposition of broilers, which was probably linked with higher P utilization and decreased bone resorption through improved intestinal integrity and gut microbiota and through decreased systemic inflammation.
Han Hae Kim;Yeon Ji Kim;Kwang-Youn Kim;Chul Soo Shin;Jong-Won Yoon;Seon-min Jeon;Bo-Mee Kim;Jeongsu Bang;Kyungho Kim
The Korean Journal of Food And Nutrition
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v.36
no.3
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pp.193-201
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2023
Prebiotics are known as components of intestinal microbiota that can improve and maintain human health status by stimulating the growth and activity of the intestinal tract as a method of controlling the intestinal environment. In this study, we examined whether 2'-fucosyllactose (FL) could affect intestinal microbial population and bowel activity. Water content and frequency of mouse feces were increased in the 2'-FL treated group at a high concentration (1,000 mg/kg), with brightness of the color enhanced and physical properties diluted. In addition, intestinal microbial analysis showed that harmful bacteria Clostridium and Staphylococcus strains were decreased and beneficial bacteria such as Lactobacillus strains were markedly increased in the group treated with a high concentration of 2'-FL compared to those in the control group. These findings suggest that administration of 2'-FL can maintain healthy bowel activity by reducing harmful bacteria population and improving diluted physical properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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