Changhon Lee;Haena Lee;John Chulhoon Park;Sin-Hyeog Im
IMMUNE NETWORK
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제23권1호
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pp.7.1-7.27
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2023
The mammalian intestines harbor trillions of commensal microorganisms composed of thousands of species that are collectively called gut microbiota. Among the microbiota, bacteria are the predominant microorganism, with viruses, protozoa, and fungi (mycobiota) making up a relatively smaller population. The microbial communities play fundamental roles in the maturation and orchestration of the immune landscape in health and disease. Primarily, the gut microbiota modulates the immune system to maintain homeostasis and plays a crucial role in regulating the pathogenesis and pathophysiology of inflammatory, neuronal, and metabolic disorders. The microbiota modulates the host immune system through direct interactions with immune cells or indirect mechanisms such as producing short-chain acids and diverse metabolites. Numerous researchers have put extensive efforts into investigating the role of microbes in immune regulation, discovering novel immunomodulatory microbial species, identifying key effector molecules, and demonstrating how microbes and their key effector molecules mechanistically impact the host immune system. Consequently, recent studies suggest that several microbial species and their immunomodulatory molecules have therapeutic applicability in preclinical settings of multiple disorders. Nonetheless, it is still unclear why and how a handful of microorganisms and their key molecules affect the host immunity in diverse diseases. This review mainly discusses the role of microbes and their metabolites in T helper cell differentiation, immunomodulatory function, and their modes of action.
인간 미생물 균총은 장, 구강, 피부와 같이 체내외 다양한 부위에 존재하는 박테리아, 균류, 바이러스 등을 포함하는 미생물 집단이다. 16s ribosomal RNA에 대한 대사체 분석 및 차세대 염기서열 분석기술의 개발과 함께, 살아있는 유기체 내에 존재하는 미생물 균총에 대한 많은 연구가 진행되었다. 이에 따라, 미생물 균총이 숙주의 대사 및 면역과정과 복잡하게 연관되어 있음이 확인되었다. 공생균(commensal microbiota)이라 불리는 미생물 균총의 특정 박테리아가 필수 영양소를 생성하거나 다른 병원성 미생물로부터 숙주를 보호하여 긍정적으로 영향을 미치고 있는 반면, 비정상적인 미생물 균총의 조성을 의미하는 미생물 균총의 불균형(dysbiosis)에 의해 체내 항상성 유지를 방해하여 다양한 종류의 질병을 발생시키기도 한다. 최근, 미생물 균총 중에서도 구강과 장내 존재하는 박테리아가 위장관암의 발암과정과 항암제의 치료효과에 상당한 영향을 미치고 있음이 여러 논문을 통해 보고되고 있다. 미생물 균총-암-면역계 사이의 복잡한 연관성과 미생물 균총 기반 발암 메커니즘에 대한 규명은 암에 대한 이해와 새로운 항암제 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다. 본 리뷰는 미생물 균총의 박테리아가 위장관암과 항암제에 어떤 영향을 미치고 있는지에 대해 초점을 맞추고 있는 논문들을 요약하고 있으며, 나아가 기존 항암제의 치료효과를 개선하기 위해 복합제로써 미생물 균총의 잠재력과 도전과제에 대해 논의한다.
Heo, Jaeyoung;Shin, Donghyun;Chang, Sung Yong;Bogere, Paul;Park, Mi Ri;Ryu, Sangdon;Lee, Woong Ji;Yun, Bohyun;Lee, Hak Kyo;Kim, Younghoon;Oh, Sangnam
한국축산식품학회지
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제38권5호
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pp.878-888
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2018
In the current study, the probiotic potential of approximately 250 strains of lactic acid bacteria (LAB) isolated from piglet fecal samples were investigated; among them Lactobacillus plantarum strain JDFM LP11, which possesses significant probiotic potential, with enhanced acid/bile tolerance, attachment to porcine intestinal epithelial cells (IPEC-J2), and antimicrobial activity. The genetic characteristics of strain JDFM LP11 were explored by performing whole genome sequencing (WGS) using a PacBio system. The circular draft genome have a total length of 3,206,883 bp and a total of 3,021 coding sequences were identified. Phylogenetically, three genes, possibly related to survival and metabolic activity in the porcine host, were identified. These genes encode p60, lichenan permease IIC component, and protein TsgA, which are a putative endopeptidase, a component of the phosphotransferase system (PTS), and a major facilitator in the gut environment, respectively. Our findings suggest that understanding the functional and genetic characteristics of L. plantarum strain JDFM LP11, with its candidate genes for gut health, could provide new opportunities and insights into applications in the animal food and feed additive industries.
Colorectal cancer (CRC) is the leading cause of common malignant neoplasm worldwide. Many studies have analyzed compositions of gut microbiota associated with various diseases such as inflammatory bowel diseases (IBD) and colon cancer. One of the most representative bacteria involved in CRC is enterotoxigenic Bacteroides fragilis (ETBF), a species belonging to phylum Bacteroidetes. We used ETBF colonized mice with azoxymethane (AOM)/dextran sulphate sodium (DSS) and zerumbone, a compound with anti-bacterial effect, to determine whether zerumbone could restore intestinal microbiota composition. Four experimental groups of mice were used: sham, ETBF colonized AOM/DSS group, ETBF colonized AOM/DSS group zerumbone 60 mg kg-1 (ETBF/AOM/DSS + Z (60)), and only zerumbone (60 mg kg-1)-treated group. We performed reversible dye terminators-based analysis of 16S rRNA gene region V3-V4 for group comparison. Microbiota compositions of ETBF/AOM/DSS + Z (60) group and ETBF colonized AOM/DSS group not given zerumbone were significantly different. There were more Bacteroides in ETBF/AOM/DSS + Z (60) group than those in ETBF colonized AOM/DSS group, suggesting that B. fragilis could be a normal flora activated by zerumbone. In addition, based on linear discriminant analysis of effect size (LEfSe) analysis, microbial diversity decreased significantly in the ETBF colonized AOM/DSS group. However, after given zerumbone, the taxonomic relative abundance was increased. These findings suggest that zerumbone not only influenced the microbial diversity and richness, but also could be helpful for enhancing the balance of gut microbial composition. In this work, we demonstrate that zerumbone could restore the composition of intestinal microbiota.
Min-Gul Kim;Suin Kim;Ji-Young Jeon;Seol Ju Moon;Yong-Geun Kwak;Joo Young Na;SeungHwan Lee;Kyung-Mi Park;Hyo-Jin Kim;Sang-Min Lee;Seo-Yeon Choi;Kwang-Hee Shin
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제28권2호
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pp.153-164
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2024
This study aimed to identify metabolic biomarkers and investigate changes in intestinal microbiota in the feces of healthy participants following administration of Lactococcus lactis GEN-001. GEN-001 is a single-strain L. lactis strain isolated from the gut of a healthy human volunteer. The study was conducted as a parallel, randomized, phase 1, open design trial. Twenty healthy Korean males were divided into five groups according to the GEN-001 dosage and dietary control. Groups A, B, C, and D1 received 1, 3, 6, and 9 GEN-001 capsules (1 × 1011 colony forming units), respectively, without dietary adjustment, whereas group D2 received 9 GEN-001 capsules with dietary adjustment. All groups received a single dose. Fecal samples were collected 2 days before GEN-001 administration to 7 days after for untargeted metabolomics and gut microbial metagenomic analyses; blood samples were collected simultaneously for immunogenicity analysis. Levels of phenylalanine, tyrosine, cholic acid, deoxycholic acid, and tryptophan were significantly increased at 5-6 days after GEN-001 administration when compared with predose levels. Compared with predose, the relative abundance (%) of Parabacteroides and Alistipes significantly decreased, whereas that of Lactobacillus and Lactococcus increased; Lactobacillus and tryptophan levels were negatively correlated. A single administration of GEN-001 shifted the gut microbiota in healthy volunteers to a more balanced state as evidenced by an increased abundance of beneficial bacteria, including Lactobacillus, and higher levels of the metabolites that have immunogenic properties.
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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제39권2호
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pp.45-53
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2019
The popularity of keeping stag beetles (Dorcus titanus castanicolor Motschulsky 1861, Coleoptera: Lucanidae) as pets has increased. Consistent with the rise in the number of insect farms using these beetles, the number of contaminated or diseased D. titanus castanicolor has also increased. This investigation was conducted to analyze the cause of D. titanus castanicolor disease. The contaminated larvae of D. titanus castanicolor showed Allomyrina nudivirus infection symptoms similar to those of Allomyrina nudivirus infection. However, the disease carried by of D. titanus castanicolor is not derived from the virus infecting Allomyrina, as determined by PCR. Our study revealed that the major gut microbes of infectious D. titanus castanicolor belonged to the phylum Proteobacteria, and specifically, Pseudomonas knackmussi (Symptom 1 - 39.62% to Symptom 2 - 41.50% to Symptom 3 - 76.76% as the disease progressed severely) and Citrobacter koseri (Symptom 1 - 1.48% to Symptom 2 - 6.04% to Symptom 3 - 6.16% as the disease progressed severely) were detected. Additionally, a high proportion of larvae from the uninfected group were found to harbor bacteria belonging to the phylum Firmicutes (72%). However, as the disease progressed severely in these beetles, the proportion of Firmicutes decreased (Symptom 1 - 72.03% to Symptom 2 - 44.7% to Symptom 3 - 26.3%). These findings imply that colonization by Firmicutes was inversely proportional to Proteobacteria colonization in the gut. This was found to be true for both the normal and disease conditions of D. titanus castanicolor. In this study, we examined the distribution of intestinal microbial communities in normal and contaminated larvae. We observed a correlation between these contaminated microbes and the overall health of the beetle, and our findings suggest that there may be a link between disease progression and the gut microbiome.
배양 비의존적 미생물 군집분석법의 하나로 활발하게 이용되고 있는 T-RFLP (terminal restriction fragment length polymorphism) 분석과 실험동물을 이용한 생균제의 장관 정착 평가를 시도해 보았다. 장관 정착 평가를 위한 생균제는 cinnamoyl esterase 활성 보유 유산균을 발효 침채류로부터 분리하였고, 16S ribosomal RNA 유전자 염기서열 분석을 통해 동정하였다. 분리 균주 중, cinnamoyl esterase에 의한 chlorogenic acid 분해활성이 높고, 내산성 및 담즙산 내성의 평가 결과가 우수한 Lactobacillus plantarum KK3 균주를 생균제로 선정하였다. 배양 후, 냉동건조하여 제조한 생균제를 생쥐에게 투여한 다음, T-RFLP 분석을 이용하여 생쥐 분변의 미생물상을 모니터링하였다. 생균제 투여에 따라 검출되기 시작한 L. plantarum의 T-RF가 투여 중지 후 24일까지 지속됨을 확인하여 T-RFLP 분석법이 생균제로 사용한 L. plantarum의 장관 정착 평가에 유용한 것으로 나타났다. 생균제 투여 전 생쥐의 분변에서 검출되지 않았던 cinnamoyl esterase 활성 보유 L. plantarum이 투여 중지 후 24일차 분변에서 배양법으로 검출되어 L. plantarum KK3 균주의 생쥐 장관 정착이 확인되었다.
This study was conducted to investigate the effects of Acanthopanax senticosus extract (ASE) as a dietary additive on gut microflora in weaned piglets. A total of sixty pigs were weaned at 21 d of age (BW = $5.64{\pm}0.23kg$) and allocated on the basis of BW and litter to three dietary treatments in a randomized complete block design. The dietary treatments were: control group (basal diet), antibiotics group (basal diet+0.02% colistin), and ASE group (basal diet+0.1% ASE). On d 7, 14 and 28 after consuming the experimental diets, five piglets per group were sacrificed and then the contents from the jejunum, ileum and cecum were collected to determine changes in the microbial community by using a polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) technique and estimating the contents of Lactobacillus and E. coli by in vitro culturing methods. The results showed that the ASE promoted the microflora diversity in the cecum. Enumeration of bacteria in the gut contents showed that the number of Lactobacillus increased (p<0.05), while that of E. coli decreased (p<0.05) when compared with the other 2 groups as the days of age progressed post-weaning. These findings suggested that the ASE, as a substitute for dietary antimicrobial products, could improve the development of the normal gut microflora and suppress bacterial pathogens, and effectively promote a healthy intestinal environment.
연구에서는 차세대염기서열분석법(Next Generation Sequencing)을 이용하여 상업적으로 농가에 가장 많이 보급되어 있는 요크셔와 랜드레이스를 포함한 두 종의 장내미생물생태 분석을 실시하였다. 박테리아의 16S rRNA 유전자는 분변샘플로부터 추출한 DNA에서 V4 지역을 증폭할 수 있도록 디자인된 유니버설 프라이머 세트를 이용하여 증폭되었다. 두 종에 대한 장내미생물생태 비교분석은 성장단계에 따라 차이를 보이는 반면, 종에 따른 차이는 거의 없다는 것을 확인하였다. 하지만, 두 종간의 장내미생물생태 내에서 특정 미생물의 수가 차이가 있다는 것을 확인하였다. 요크셔는 특히 섬유질 소화를 통해 에너지 생산률을 높여준다고 보고된 바가 있는 Xylanibacter 속(Genus)의 미생물을 많이 포함하는 것으로 나타났다. 또한, 랜드레이스는 숙주 내에서 면역에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 Clostridium_IV 종을 상당히 많이 포함하는 것으로 나타났으며, 반면 요크셔는 기회감염미생물들을 많이 포함하는 것으로 나타났다. 본 연구는 요크셔와 랜드레이스를 포함한 두 종간의 장내미 생물생태 비교분석을 통해 그 차이점이 종에 의한 차이보다는 성장단계에 따라 큰 차이가 있다는 것을 확인하였다. 하지만 두 종 사이에서 성장에 영향을 미칠 가능성이 있는 몇 장내미생물의 수가 차이가 있다는 것을 확인하였다.
This study aimed to determine the effects of dietary microalgae (Tetradesmus sp. (TO)) on intestinal immunity and microbiota of pre-starter broilers. One hundred and twenty 1-day-old birds (Ross 308) were allocated to two dietary treatment groups with six blocks in a randomized complete block design. The two experimental diets consisted of a corn-soybean meal-based basal diet and a diet with 0.5% TO powder instead of cornstarch in the basal diet. After feeding the experimental diets for ten days, all birds' body weight and feed intake were measured, and representative eight birds were selected from each treatment group. Small intestinal lamina propria cells were isolated using flow cytometry to examine the frequency of immune cells. Cecal feces were harvested for 16s rRNA gut microbiota analysis and fecal IgA levels. Here, we found that 0.5% TO supplementation increased CD3+CD4+ T cells in the small intestine, but decreased CD3+CD8+ T cells in the small intestine. Gut microbial analysis showed that TO supplementation significantly increased the alpha diversity of the gut microbiome. Taxonomic analysis showed that TO treatment increased the abundance of Firmicutes and decreased that of Bacteroidetes at the phylum level. The distribution of Enterobacteriaceae containing many harmful bacteria at the family level, was lower in the TO group. In the LEfSe analysis, the TO group had a significantly enriched abundance of Agathobaculum at the genus level. Overall, results show that Tetradesmus sp. supplementation influences intestinal T-cell immunity and induces the expansion of beneficial gut microbes in pre-starter broiler chickens.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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