During the last decades, research and therapeutic methods in cancer treatment have been evolving. As the results, nowadays, cancer patients are receiving several types of treatments, ranging from chemotherapy and radiation therapy to surgery and immunotherapy. In fact, most cancer patients take a combination of current anti-cancer therapies to improve the efficacy of treatment. However, current strategies still cause some side effects to patients, such as pain and depression. Therefore, there is the need to discover better ways to eradicate cancer whilst minimizing side effects. Recently, immunotherapy, particularly immune checkpoint blockade, is rising as an effective anti-cancer treatment. Unlike chemotherapy or radiation therapy, immunotherapy has few side effects and a higher tumor cell removal efficacy depend on cellular immunological mechanisms. Moreover, recent studies suggest that tissue immune responses are regulated by their microbiome composition. Each tissue has their specific microenvironment, which makes their microbiome composition different, particularly in the context of different types of cancer, such as breast, colorectal, kidney, lung, and skin. Herein, we review the current understanding of the relationship of immune responses and tissue microbiome in cancer in both animal and human studies. Moreover, we discuss the cancer-microbiome-immune axis in the context of cancer development and treatment. Finally, we speculate on strategies to control tissue microbiome alterations that may synergistically affect the immune system and impact cancer treatment outcomes.
The gut is an important organ with digestive and immune regulatory function which consistently harbors microbiome ecosystem. The gut microbiome cooperates with the host to regulate the development and function of the immune, metabolic, and nervous systems. It can influence disease processes in the gut as well as extra-intestinal organs, including the brain. The gut closely connects with the central nervous system through dynamic bidirectional communication along the gut-brain axis. The connection between gut environment and brain may affect host mood and behaviors. Disruptions in microbial communities have been implicated in several neurological disorders. A link between the gut microbiota and the brain has long been described, but recent studies have started to reveal the underlying mechanism of the impact of the gut microbiota and gut barrier integrity on the brain and behavior. Here, we summarized the gut barrier environment and the 4 main gut-brain axis pathways. We focused on the important function of gut barrier on neurological diseases such as stress responses and ischemic stroke. Finally, we described the impact of representative environmental sensors generated by gut bacteria on acute neurological disease via the gut-brain axis.
The brain and lungs, vital organs in the body, play essential roles in maintaining overall well-being and survival. These organs interact through complex and sophisticated bi-directional pathways known as the 'lung-brain axis', facilitated by their close proximity and neural connections. Numerous studies have underscored the mediation of the lung-brain axis by inflammatory responses and hypoxia-induced damage, which are pivotal to the progression of both pulmonary and neurological diseases. This review aims to delve into how pulmonary diseases, including acute/chronic airway diseases and pulmonary conditions, can instigate neurological disorders such as stroke, Alzheimer's disease, and Parkinson's disease. Additionally, we highlight the emerging research on the lung microbiome which, drawing parallels between the gut and lungs in terms of microbiome contents, may play a significant role in modulating brain health. Ultimately, this review paves the way for exciting avenues of future research and therapeutics in addressing respiratory and neurological diseases.
The human gastrointestinal (GI) tract houses a diverse microbial community, known as the gut microbiome comprising bacteria, viruses, fungi, and protozoa. The gut microbiome plays a crucial role in maintaining the body's equilibrium and has recently been discovered to influence the functioning of the central nervous system (CNS). The communication between the nervous system and the GI tract occurs through a two-way network called the gut-brain axis. The nervous system and the GI tract can modulate each other through activated neuronal cells, the immune system, and metabolites produced by the gut microbiome. Extensive research both in preclinical and clinical realms, has highlighted the complex relationship between the gut and diseases associated with the CNS, such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease, and amyotrophic lateral sclerosis. This review aims to delineate receptor and target enzymes linked with gut microbiota metabolites and explore their specific roles within the brain, particularly their impact on CNS-related diseases.
The lack of an effective treatment for Alzheimer's disease (AD) stems primarily from incomplete understanding of AD's causes. A rapidly growing number of scientific reports highlight important roles played by peripheral infections and intestinal bacterial flora in pathological and physiological functions involving the microbiome-intestine-brain axis. The microbiome controls basic aspects of the central nervous system (CNS), immunity, and behavior, in health and disease. Changes in the density and composition of the microbiome have been linked to disorders of the immune, endocrine, and nervous systems, including mood changes, depression, increased susceptibility to stressors, and autistic behaviors. There is no doubt that in patients with AD, restoration of the intestinal microbiome to a composition reminiscent of that found in healthy adult humans will significantly slow the progression of neurodegeneration, by ameliorating inflammatory reactions and/or amyloidogenesis. In the near future, better understanding of bidirectional communication between the brain and microbiota will allow the development of functional diets using specific probiotic bacteria.
Song, Minyu;Park, Won Seo;Yoo, Jayeon;Ham, Jun-Sang
Journal of Dairy Science and Biotechnology
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v.36
no.3
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pp.133-145
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2018
Breastfeeding is highly recommended due to its benefits for both the infant and mother; however, most mothers predominantly use formula feed. Breastfeeding affords protection against a wide variety of medical conditions that may emerge at different time points over the lifespan, including hospital admissions for respiratory infections and neonatal fever, offspring childhood obesity, and cancer as well as cardiovascular disease, hyperlipidemia, hypertension, and diabetes. Moreover, breastfeeding is expected to decrease the risk of adolescent depression and other psychopathologies. It is also important for the development of the gut, gut-brain axis, and immune system, and night-time breast milk is likely to have higher antioxidant, anti-inflammatory, and immune regulatory effects due to the impact of breast milk melatonin on the infant's developing microbiome and gut permeability. Melatonin can be added to a night-time-specific formula feed; however, it is not included in the Korean Food Additive Codex.
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.
Recently, the term metabiotics has emerged as a new concept of probiotics. This concept entails combining existing probiotic components with metabolic by-products improve specific physiological functionalities. Representative ingredients of these metabiotics include short-chain fatty acids (SCFAs), bacteriocins, polysaccharides, and peptides. The new concept is highly regarded as it complements the side effects of existing probiotics and is safe and easy to administer. Known health functions of metabiotics are mainly immune regulation, anti-inflammatory, anticancer, and brain-neurological health. Research has been actively conducted on the health benefits related to the composition of intestinal microorganisms. Among them, the focus has been on brain neurological health, which requires extensive research. This study showed that neurological disorders, such as depression, anxiety, autism spectrum disorder, Alzheimer's disease, and Parkinson's disease, can be treated and prevented according to the gut-brain axis theory by changing the intestinal microflora. In addition, various studies are being conducted on the immunomodulatory and anticancer effects of substances related to metabiotics of the microbiome. In particular, its efficacy is expected to be confirmed through human studies on various cancers. Therefore, developing various health functional effects of the next-generation probiotics such as metabiotics to prevent or treatment of various diseases is anticipated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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