Wijesooriya Mudhiyanselage Nadeema Dissanayake;Malavige Romesha Chandanee;Sang-Myeong Lee;Jung Min Heo;Young-Joo Yi
Animal Bioscience
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v.36
no.9
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pp.1403-1413
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2023
Objective: Intestinal alkaline phosphatase (IAP) maintains intestinal homeostasis by detoxifying bacterial endotoxins and regulating gut microbiota, and lipid absorption. Antibiotics administered to animals can cause gut dysbiosis and barrier disruption affecting animal health. Therefore, the present study sought to investigate the role of IAP in the intestinal environment in dysbiosis. Methods: Young male mice aged 9 weeks were administered a high dose of antibiotics to induce dysbiosis. They were then sacrificed after 4 weeks to collect the serum and intestinal organs. The IAP activity in the ileum and the level of cytokines in the serum samples were measured. Quantitative real-time polymerase chain reaction analysis of RNA from the intestinal samples was performed using primers for tight junction proteins (TJPs) and proinflammatory cytokines. The relative intensity of IAP and toll-like receptor 4 (TLR4) in intestinal samples was evaluated by western blotting. Results: The IAP activity was significantly lower in the ileum samples of the dysbiosis-induced group compared to the control. The interleukin-1 beta, interleukin-6, and tumor necrosis factor-alpha concentrations were significantly higher in the ileum samples of the dysbiosis-induced group. The RNA expression levels of TJP2, claudin-3, and claudin-11 showed significantly lower values in the intestinal samples from the dysbiosis-induced mice. Results from western blotting revealed that the intensity of IAP expression was significantly lower in the ileum samples of the dysbiosis-induced group, while the intensity of TLR4 expression was significantly higher compared to that of the control group without dysbiosis. Conclusion: The IAP activity and relative mRNA expression of the TJPs decreased, while the levels of proinflammatory cytokines increased, which can affect intestinal integrity and the function of the intestinal epithelial cells. This suggests that IAP is involved in mediating the intestinal environment in dysbiosis induced by antibiotics and is an enzyme that can potentially be used to maintain the intestinal environment in animal health care.
Zhang, Xinyue;Zhang, Jun;Chu, Zhaowei;Shi, Linjing;Geng, Songmei;Guo, Kun
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.31
no.5
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pp.747-755
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2021
The effects of the gut microbiome on both allergy and autoimmunity in dermatological diseases have been indicated in several recent studies. Chronic spontaneous urticaria (CSU) is a disease involving allergy and autoimmunity, and there is no report detailing the role of microbiota alterations in its development. This study was performed to identify the fecal microbial composition of CSU patients and investigate the different compositions and potential genetic functions on the fecal microbiota between CSU patients and normal controls. The gut microbiota of CSU patients and healthy individuals were obtained by 16s rRNA massive sequencing. Gut microbiota diversity and composition were compared, and bioinformatics analysis of the differences was performed. The gut microbiota composition results showed that Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, and Verrucomicrobia were dominant microbiota in CSU patients. The differential analysis showed that relative abundance of the Proteobacteria (p = 0.03), Bacilli (p = 0.04), Enterobacterales (p = 0.03), Enterobacteriaceae (p = 0.03) was significantly increased in CSU patients. In contrast, the relative abundance of Megamonas, Megasphaera, and Dialister (all p < 0.05) in these patients significantly decreased compared with healthy controls. The different microbiological compositions impacted normal gastrointestinal functions based on function prediction, resulting in abnormal pathways, including transport and metabolism. We found CSU patients exhibited gut microbiota dysbiosis compared with healthy controls. Our results indicated CSU is associated with gut microbiota dysbiosis and pointed out that the bacterial taxa increased in CSU patients, which might be involved in the pathogenesis of CSU. These results provided clues for future microbial-based therapies on CSU.
We isolated Lactobacillus mucosae NK41 and Bifidobacterium longum NK46 from human feces, which induced BDNF expression in corticosterone-stimulated SH-SY5Y cells, and examined their anti-depressive effects in mice. NK41, NK46, and their (1:1) mixture significantly mitigated immobilization stress (IS)-induced anxiety-like/depressive behaviors, hippocampal $NF-{\kappa}B$ activation, BDNF expression, $Iba1^+$ cell population, and blood corticosterone, $TNF-{\alpha}$, IL-6, and lipopolysaccharide levels. Furthermore, they inhibited colitis marker $NF-{\kappa}B$ activation, and $TNF-{\alpha}$ expression in mice with IS-induced anxiety/depression. They additionally suppressed gut Proteobacteria and Bacteroidetes populations and bacterial lipopolysaccharide production. These findings suggest that NK41 and NK46 may alleviate anxiety/depression and colitis by suppressing gut dysbiosis.
The Journal of Korean Medicine Ophthalmology and Otolaryngology and Dermatology
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v.37
no.1
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pp.57-68
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2024
Objectives : The purpose of this study is to analyze the current trends of various herbal medicine research on allergic disease with dysbiosis. Methods : Electronic searches were performed using Pubmed, Research Information Sharing Service(RISS), Korean studies Information Service System(KISS), Oriental medicine Advanced Searching Integrated System(OASIS). Results : We analyzed ten studies on the effect of herbal medicine on allergic disease with dysbiosis. Eight studies were animal experimental studies, and two were randomized clinical trial(RCT) study and one-group pretest-posttest research, respectively. Among the studies, three studies were on atopic dermatitis, two on allergic rhinitis, and five on asthma. All different herbal medicines were used in the studies. Changes in gut microbiota composition were observed in nine studies except for 1 RCT study. In eight animal experimental studies, there was significant reduction in allergy-related inflammatory markers. Six studies evaluated the change of metabolites related to gut microbiota and three of them showed significant increase in short-chain fatty acids(SCFA). Conclusion : This study provides current trends of studies on herbal medicine research on allergic disease with dysbiosis. Most research is conducted using animal experiments, and this is a relatively recent trend. These studies offer basic knowledge on the correlation between herbal medicine, gut microbiota, and anti-inflammatory effects in allergic disease.
The gut mucosal barrier plays an important role in maintaining a delicate immune homeostasis. The pathogenesis of inflammatory bowel disease (IBD) is considered to involve a defective mucosal immunity along with a genetic predisposition. Recent views have suggested an excessive response to components of the gut microbiota in IBD. A condition of "dysbiosis", with alterations of the gut microbial composition, has been observed in patients with IBD. In this article, the author review recent studies of gut microbiota in IBD, particularly the importance of the gut microbiota in the pathogenesis of pediatric IBD.
Dietary pattern has paramount importance in shaping the gut microbiota and its associated host health. Herein this study, long term (12 weeks) impact of mushroom derived dietary fiber, ${\beta}-glucan$, is investigated for its effect on low fiber diet consumption. Inclusion of dietary fiber into the low fiber diet (LFD) increased the abundance of genera Lactobacillus and Anaerostipes, the microbes responsible for butyrate (major 'fuel source' of colonocytes) production. Mice fed LFD with ${\beta}-glucan$ showed significant increase in the length of small intestine compared to that of the LFD group without ${\beta}-glucan$. Further, dietary fiber consumption enhanced goblet cell density along with mucosal layer thickness. These results indicate promising effects of ${\beta}-glucan$ towards maintenance of healthy gut and gut microbiota.
Park, Jun Seok;Guevarra, Robin B.;Kim, Bo-Ra;Lee, Jun Hyung;Lee, Sun Hee;Cho, Jae Hyoung;Kim, Hyeri;Cho, Jin Ho;Song, Minho;Lee, Ju-Hoon;Isaacson, Richard E.;Song, Kun Ho;Kim, Hyeun Bum
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.29
no.9
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pp.1391-1400
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2019
Canine parvoviral enteritis (PVE) is an important intestinal disease of the puppies; however, the potential impact of the canine parvovirus (CPV) on the gut microbiota has not been investigated. Therefore, the aim of this study was to evaluate the gut microbial shifts in puppies naturally infected with CPV. Fecal samples were collected from healthy dogs and those diagnosed with PVE at 4, 6, 8, and 12 weeks of age. The distal gut microbiota of dogs was characterized using Illumina MiSeq sequencing of the bacterial 16S rRNA genes. The sequence data were analyzed using QIIME with an Operational Taxonomic Unit definition at a similarity cutoff of 97%. Our results showed that the CPV was associated with significant microbial dysbiosis of the intestinal microbiota. Alpha diversity and species richness and evenness in dogs with PVE decreased compared to those of healthy dogs. At the phylum level, the proportion of Proteobacteria was significantly enriched in dogs with PVE while Bacteroidetes was significantly more abundant in healthy dogs (p < 0.05). In dogs with PVE, Enterobacteriaceae was the most abundant bacterial family accounting for 36.44% of the total bacterial population compared to only 0.21% in healthy puppies. The two most abundant genera in healthy dogs were Prevotella and Lactobacillus and their abundance was significantly higher compared to that of dogs with PVE (p < 0.05). These observations suggest that disturbances of gut microbial communities were associated with PVE in young dogs. Evaluation of the roles of these bacterial groups in the pathophysiology of PVE warrants further studies.
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.
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.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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