Kim, Ki-Kwang;Han, Song-Ih;Moon, Chung-Won;Yu, Yong-Man;Whang, Kyung-Sook
Korean Journal of Microbiology
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v.47
no.1
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pp.66-73
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2011
Bacterial density distributions of gut microbes in the digestive organs of Harmonia axyridis collected from three different sources (JK, CK, and CJ) were $6.0{\times}10^4$ CFU/gut under aerobic culture condition and $8.0{\times}10^6$ CFU/gut under anaerobic culture condition. Seven colony types were observed under aerobic condition and three types of similarity were detected under anaerobic condition. In total, 116 strains, including 34 strains under aerobic condition, were isolated from the digestive organs of H. axyridis. Based on the analysis of the 16S rRNA gene sequence, aerobic gut microbes were assigned to the Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes, and Deinococcus-Thermus. A large number of isolates belonged to the genus Bacillus and Staphylococcus of the Firmicutes commonly found in H. axyridis from different sites. Anaerobic gut microbes were found to be similar according to colony morphological, phylogenetic analysis using ARDRA. Eighty-two anaerobic gut microbes were clustered into 17 different ARDRA types according to HaeIII. Representative anaerobic gut microbes in each ARDRA group were divided into five species of ${\gamma}$-Proteobacteria based on 16S rRNA gene sequence analysis; Hafnia alvei, Enterobacter ludwigii, Enterobacter kobei, Pseudomonas oryzihabitans and Pseudomonas koreensis. Phylogenetic analysis indicated that about 70% of the isolates belonged to ${\gamma}$-Proteobacteria, suggesting predominance of gut microbes.
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.
With the activity of intestinal stem cells and continuous turnover, the gut epithelium is one of the most dynamic tissues in animals. Due to its simple yet conserved tissue structure and enteric cell composition as well as advanced genetic and histologic techniques, Drosophila serves as a valuable model system for investigating the regulation of intestinal stem cells. The Drosophila gut epithelium is in constant contact with indigenous microbiota and encounters externally introduced "non-self" substances, including foodborne pathogens. Therefore, in addition to its role in digestion and nutrient absorption, another essential function of the gut epithelium is to control the expansion of microbes while maintaining its structural integrity, necessitating a tissue turnover process involving intestinal stem cell activity. As a result, the microbiome and pathogens serve as important factors in regulating intestinal tissue turnover. In this manuscript, I discuss crucial discoveries revealing the interaction between gut microbes and the host's innate immune system, closely associated with the regulation of intestinal stem cell proliferation and differentiation, ultimately contributing to epithelial homeostasis.
Seong-woo MYEONG;Yong Ju LEE;Do Hyun KIM;Tae-Jong KIM
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.51
no.5
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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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v.14
no.1
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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.
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.
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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v.48
no.2
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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.
Kobayashi, Yasuo;Koike, Satoshi;Taguchi, Hidenori;Itabashi, Hisao;Kam, Dong K.;Ha, Jong K.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.17
no.6
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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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v.62
no.2
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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 Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.14
no.6
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pp.487-496
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2021
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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