Влияние перфтороктановой кислоты на микробиоту кишечника и микробные метаболиты у мышей C57BL/6JⅠ

Абстрактный:

Перфтороктановая кислота (ПФОК) представляет собой растущую проблему общественного здравоохранения из-за ее стойкости в окружающей среде и токсического воздействия. Известно, что кишечная микробиота вырабатывает различные метаболиты, которые помогают хозяину поддерживать метаболический гомеостаз.

Нажмите, чтобы немедленно облегчить запор взрослым

Однако лишь в нескольких исследованиях изучалось влияние ПФОК на метаболиты, связанные с микробиотой кишечника. В настоящем исследовании самцы мышей C57BL/6J подвергались воздействию 1 ppm ПФОК в питьевой воде в течение четырех недель, и был проведен интегративный анализ микробиома и метаболома кишечника, чтобы выявить влияние ПФОК на здоровье. Наши результаты показали, что ПФОК нарушала как микробиоту кишечника, так и метаболом. состав и метаболические профили кала, сыворотки и печени мышей. Была обнаружена корреляция между LachnospiraceaeUCG004, Turicibacter, Ruminococcaceae и различными фекальными метаболитами.

Значительные изменения метаболитов, связанных с кишечной микробиотой, были вызваны воздействием ПФОК, включая желчные кислоты и метаболиты триптофана, такие как 3-индолеакриловая кислота и 3-индолеуксусная кислота. Результаты этого исследования помогают улучшить понимание воздействия ПФОК на здоровье, которое может быть опосредовано микробиотой кишечника и связанными с ней метаболитами.

1. Введение

Перфтороктановая кислота (ПФОК) представляет собой производимое пер- и полифторалкильное вещество (ПФАС), которое широко применяется в огнетушащих пенах, поверхностно-активных веществах, материалах для защиты поверхностей и других коммерческих продуктах. В Соединенных Штатах наличие ПФОК было обнаружено более чем в 100 общественных системах водоснабжения [1]. ПФОК внесена в список стойких органических загрязнителей Стокгольмской конвенции, а ее производство прекращено во многих странах. Однако ПФОК весьма устойчив в окружающей среде и по-прежнему представляет угрозу как для окружающей среды, так и для здоровья человека. Люди подвергаются воздействию ПФОК главным образом при потреблении загрязненной питьевой воды и продуктов питания с последующей абсорбцией через кожу и вдыхании [2].

ПФОК была обнаружена в плазме человека в датской группе мать-ребенок, состоящей из 738 беременных женщин и их детей [3], а также у участниковучаствовал в исследовании Программы профилактики диабета в США [4]. Считается, что ПФОК присутствует в сыворотке практически всех людей в промышленно развитых странах [5]. На основании наблюдательных и клинических исследований на людях было предложено, что период полураспада ПФОК у людей составляет 0,5–1,5 года [6]. В октябре 2021 года Агентство по охране окружающей среды США (EPA) опубликовало Стратегическую дорожную карту PFAS по защите здоровья человека и окружающей среды от опасностей PFAS.

Рекомендуемый Агентством по охране окружающей среды США предел содержания ПФОК в питьевой воде в течение всего срока службы составляет 0,004 частей на триллион (ppt). С воздействием ПФОК связаны различные последствия для здоровья. Например, ПФОК стимулировала жизнеспособность клеток, ингибировала выработку свободных радикалов и нарушала окислительно-восстановительный статус в гранулезных клетках свиней, что потенциально нарушало репродуктивную функцию, что требует адекватного окислительного баланса [7]. ПФОК может вызывать микробный дисбиоз кишечника у мышей [8]. –10]. Микробиота кишечника состоит из микроорганизмов, живущих в желудочно-кишечном тракте, который является неотъемлемой частью организма хозяина. Состав микробиоты кишечника динамичен и на него могут влиять многие факторы, включая загрязнители окружающей среды, такие как пестициды [11,12], тяжелые металлы [13,14] и средства личной гигиены [15]. Дисбиоз микробиоты кишечника связан с различными заболеваниями, такими как язвенный колит [16].

Более высокие уровни ПФОК в сыворотке были обнаружены у пациентов с язвенным колитом по сравнению с контрольной группой [5]. Микробиота кишечника оказывает заметное влияние на здоровье и болезненные состояния хозяина посредством производства или модификации различных метаболитов. Метагеном микробиоты кишечника обладает огромной способностью осуществлять широкий спектр метаболических процессов, таких как производство короткоцепочечных жирных кислот, производство производных триптофана и трансформация первичных желчных кислот во вторичные желчные кислоты.

Эти метаболиты, связанные с кишечной микробиотой, играют ключевую роль в поддержании метаболического гомеостаза хозяина. Как незаменимая аминокислота, триптофан может трансформироваться в различные метаболиты триптофана кишечными микроорганизмами, такими как 3-индолакриловая кислота и {{3} }индолуксусная кислота. Метаболиты триптофана могут активировать сигнальные пути и контролировать гомеостаз и функцию иммунных клеток посредством факторов транскрипции, таких как арилуглеводородный рецептор (AhR) [17]. Первичные желчные кислоты синтезируются в гепатоцитах хозяина из холестерина, который попадает в желудочно-кишечный тракт и модифицируется кишечной микробиотой во вторичные желчные кислоты. Желчные кислоты признаны сигнальными факторами и метаболическими интеграторами, и они стали терапевтическими мишенями для таких заболеваний, как метаболические нарушения [18].

Микробиота кишечника может влиять на пул желчных кислот; Между тем, пул желчных кислот может модулировать структуру сообщества кишечной микробиоты [19]. Кишечник и кишечная микробиота имеют двунаправленные отношения с печенью, известные как «ось кишечник-печень». Метаболиты и продукты, полученные из кишечника, могут транспортироваться в печень через воротную вену. Тем временем печень выделяет желчные кислоты в кишечник, чтобы облегчить переваривание жиров и жирорастворимых питательных веществ. Микробиота кишечника играет решающую роль в поддержании гомеостаза оси кишечник-л-печень и пула желчных кислот.

Метаболиты, полученные из кишечной микробиоты, также имеют решающее значение в патогенезе заболеваний печени, такие как вторичные желчные кислоты [20] и N-оксид триметиламина (ТМАО) [21]. Повреждение печени, вызванное ПФОК, можно облегчить добавлением молочнокислых бактерий или гастродина [22,23]. Микробиота кишечника может влиять на метаболический гомеостаз хозяина, производя метаболиты, связанные с кишечной микробиотой.

Однако интегративный анализ микробиоты и метаболома кишечника, нарушенных воздействием ПФОК, не проводился. В этом исследовании мы провели секвенирование гена 16S рРНК в сочетании с нецелевым метаболомическим анализом образцов фекалий, сыворотки и печени мышей C57BL/6J, получавших ПФОК, чтобы выявить влияние ПФОК на микробиоту кишечника и связанные с ней метаболиты. Результаты этого исследования помогают улучшить понимание токсических эффектов ПФОК.

Натуральное растительное лекарственное средство для облегчения запоров — цистанхе

Цистанхе — род паразитических растений, принадлежащий к семейству Оробанховые. Эти растения известны своими лечебными свойствами и на протяжении веков использовались в традиционной китайской медицине (ТКМ). Виды цистанхе преимущественно встречаются в засушливых и пустынных регионах Китая, Монголии и других частях Центральной Азии. Растения цистанхе характеризуются мясистыми желтоватыми стеблями и высоко ценятся за свою потенциальную пользу для здоровья. В традиционной китайской медицине считается, что цистанхе обладает тонизирующими свойствами и обычно используется для питания почек, повышения жизненной энергии и поддержки сексуальной функции. Он также используется для решения проблем, связанных со старением, усталостью и общим самочувствием. Хотя Цистанхе имеет долгую историю использования в традиционной медицине, научные исследования его эффективности и безопасности продолжаются и ограничены. Однако известно, что он содержит различные биологически активные соединения, такие как фенилэтаноидные гликозиды, иридоиды, лигнаны и полисахариды, которые могут способствовать его лечебным эффектам.

Wecistanche'sпорошок цистанхе, таблетки цистанхе, капсулы цистанхеи другие продукты разрабатываются с использованиемпустыняцистанхев качестве сырья, все из которых хорошо влияют на облегчение запоров. Конкретный механизм таков: считается, что цистанхе обладает потенциальным преимуществом в облегчении запоров на основе его традиционного использования и определенных соединений, которые он содержит. Хотя научные исследования, посвященные влиянию цистанхе на запоры, ограничены, считается, что у нее есть несколько механизмов, которые могут способствовать ее способности облегчать запоры. Слабительный эффект:Цистанхеиздавна используется в традиционной китайской медицине как средство от запоров. Считается, что он обладает мягким слабительным эффектом, который может способствовать опорожнению кишечника и вызывать запоры. Этот эффект может быть приписан различным соединениям цистанхе, таким как фенилэтаноидные гликозиды и полисахариды. Увлажнение кишечника. При традиционном использовании считается, что цистанхе обладает увлажняющими свойствами, особенно воздействуя на кишечник. Содействие гидратации и смазке кишечника может помочь смягчить инструменты и облегчить его прохождение, тем самым облегчая запор. Противовоспалительный эффект: иногда запор может быть связан с воспалением пищеварительного тракта. Цистанхе содержит определенные соединения, в том числе фенилэтаноидные гликозиды и лигнаны, которые, как полагают, обладают противовоспалительными свойствами. Уменьшая воспаление в кишечнике, он может помочь улучшить регулярность дефекации и облегчить запоры.