Роль полифенолов в регуляции белков теплового шока и микробиоты кишечника при стрессе при отъеме. Часть 1

Пожалуйста свяжитесьoscar.xiao@wecistanche.comЧтобы получить больше информации

Кишечная микробиота — это естественные обитатели кишечной экосистемы, которые выполняют множество функций, оказывая благотворное влияние на физиологию хозяина. Нарушения микробиоты кишечника при стрессе при отъеме регулируются иммунной системой и белковыми путями, связанными с окислительным стрессом. Стресс при отъеме также изменяет реакцию кишечной микробиоты, ограничивает усвояемость и влияет на продуктивность животных за счет образования воспалительных молекул. Белки теплового шока являются молекулярными шаперонами, которые выполняют множество функций, от физиологических до патологических, и ремоделируют клеточную реакцию на стресс. Поскольку полифенолы участвуют в защитном механизме, они обеспечивают устойчивость клеток к огромным раздражителям. Полифенолы — это благословленные природой соединения, которые проявляют свое существование в большом количестве. Из-за их более широкой доступности и популярности они могут оказывать сильное иммуномодулирующее, антиоксидантное и противовоспалительное действие. Их многообещающие укрепляющие здоровье эффекты были продемонстрированы в различных исследованиях на клетках и животных. Диетические вмешательства с полифенолами могут изменить реакцию микробиома кишечника и ослабить стресс при отлучении от груди, связанный с воспалением. Кроме того, полифенолы оказывают благотворное влияние на здоровье, улучшаявоспалительныйпроцессов для улучшения усвояемости и, таким образом, оказания защитного действия на продукцию животноводства. Здесь, в этой статье, мы расширим роль диетических стратегий воздействия полифенолов на стресс при отлучении от груди, который нарушает функцию кишечной микробиоты, а также уделим внимание белкам теплового шока в здоровье кишечника. Эта обзорная статья дает новое направление кормовой промышленности по разработке рациона, содержащего полифенолы, которые окажут значительное влияние на здоровье животных.

Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы узнать больше

1. Введение

Кишечная микробиота является естественным обитателемжелудочно-кишечный тракттракта, проживающего в принимающей среде с взаимопониманием на протяжении десятков лет [1]. Он обеспечивает хорошо поддерживаемый состав и баланс в рамках гомеостаза хозяина [2]. Микробиота кишечника свиней представляет собой живой состав и разнообразие, которое меняется со временем и на протяжении всего желудочно-кишечного тракта [3]. Инициация микробной колонизации начинается при рождении и формируется при употреблении молока свиноматки [4], и, таким образом, период подсоса указывает на микробные изменения кишечника. Период отъема особенно начинается через 3-4 недели после посева, когда поросятам предлагают твердую пищу вместо жидкого молока. Поросята-отъемыши чувствительны к пищевым, физиологическим и психологическим стрессорам, что приводит к нарушению морфологии кишечника, физиологической функции и изменениям в микробиоте кишечника [5,6]. Изменение микробиоты кишечника считается основным фактором диареи после отъема [7]. Основная функция микробиоты кишечника заключается в переваривании неперевариваемых питательных веществ, но она также помогает в абсорбции питательных веществ, метаболизме и хранении проглоченных питательных веществ, что оказывает существенное влияние на физиологию хозяина [8]. Нарушение изменения состава кишечной микробиоты может привести к ряду патогенных нарушений [9,10]. Поэтому для улучшения здоровья хозяина необходимо четкое понимание кишечной экосистемы, особенно кишечной микробиоты [11].

Цистанхе может улучшить иммунитет

Хорошо известно, что чрезмерное количество свободных радикалов вызывает окислительный стресс, ставит под угрозу удаление свободных радикалов и влияет на баланс оксидантов/антиоксидантов. Окислительный стресс также взаимодействует с сигнальными молекулами, вызывая фитопатогенный ответ. В целом, он оказывает выраженное влияние на здоровье кишечника свиней и мясных телят, что в конечном итоге сводит к минимуму его производство [12,13]. Исследования кишечной микробиоты у свиней не только помогут создать здоровый кишечник животного, но и принесут пользу исследованиям на людях из-за сходства анатомических и физиологических признаков. Влияние полифенолов формирует микробиоту кишечника, облегчая стресс при отлучении от груди, что обсуждается в следующих разделах.

2. Метаболизм полифенолов микробиотой кишечника

Пищевые полифенолы представляют собой биологически активные соединения природного происхождения, полученные из различных источников, включая растения, фрукты, овощи, какао, шоколад, чай, кофе и вино [14]. Естественно, они представляют собой гетерогенные соединения, классифицируемые по гидроксилированным фенильным фрагментам. Из-за их различных структурных особенностей они были разделены на флавоноиды и нефлавоноиды [15]. Большинство соединений подпадают под категорию флавоноидов; к настоящему времени в природе исследовано более 9000 структурно различных соединений. Уникальная идентичность фенольных соединений состоит издифенилпропанкаркас (C6-C3-C6) с общими атрибутами. Кроме того, флавоноиды далее подразделяются на шесть подгрупп в соответствии с их разнообразным структурным поведением [16,17]. После употребления этих соединений организм человека распознает их как ксенобиотики, поэтому биодоступность соединений ниже, чем у микро- и макроэлементов. Учитывая природу соединения, они быстро проходят через тонкую кишку [18] или продвигаются к толстой кишке практически в неизменном виде [19, 20]. Полученные данные показали, что около 1/9 всего всасывания полифенолов происходит в тонком кишечнике, а остальная часть в меньшей концентрации переносится через просвет толстого кишечника, где они конъюгируются и выводятся через просвет кишечника с желчью и подвергаются воздействию ферментативной активности [21-23]. Более крупные молекулы полифенолов достигают толстой кишки в почти исходной структуре, затем метаболизируются под действием кишечной микробиоты вместе с конъюгатами и выводятся в просвет кишечника с желчью. На их биодоступность влияет несколько факторов, таких как полярность, молекулярная масса, растительная матрица, усвояемость и абсорбция [24]. После всасывания полифенолов из тонкого кишечника агликоны проходят биотрансформацию в энтероцитах, а затем в гепатоцитах. После этого образующиеся метаболиты распространяются по различным органам и, наконец, выводятся с мочой. И ученые указали, что при оценке влияния продуктов, богатых полифенолами, на антиоксидантную способность крови человека может не учитываться прием пищи добровольцами, который может оказать основное влияние на антиоксидантную способность крови человека [25]. Кроме того, всесторонние знания о биодоступности полифенолов обсуждаются [26-30]. Структура полифенола, проявляющая защитные свойства для здоровья, хорошо проиллюстрирована на рисунке 1.

3. Влияние полифенолов на микробы

Состав и метаболизм

Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) населен многочисленными видами бактерий толстой кишки. Преимущественно обнаруженная микробиотатипыявляются Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria и др. [31]. Конкретный состав микробиоты может варьироваться при некоторых состояниях, таких как диарея и антибиотикотерапия, или при вмешательстве в питание [32]. Диета влияет на микробиоту кишечника и может изменить значение благополучия как в пользу, так и во вред. Prevotella, как основные бактерии в системе кишечника, отвечает за диету, богатую углеводами, в то время как Bacteroides отвечает за потребление диеты, богатой животными белками и насыщенными жирами [33,34]. Немногие бактерии, в частности Flavonifractor plauti, Slackia equolifaciens и Slackia isoflavoniconvertens, принимают участие в метаболизме многих полифенолов. Потребление полифенолов с пищей приблизительно рассчитывается как более 1 г, что в 10 раз превышает потребление витамина Cintake [35]. Связь между полифенолами и кишечным микробиомом (ГМ) была описана в другом месте [36].

Полифенольный механизм модификации микробиоты кишечника должен быть исправлен и выполнять свою функцию прямым или косвенным образом. Они участвуют либо в активации, либо в подавлении роста бактерий. Подавление бактериального роста определяет бактериостатическое или бактерицидное действие полифенолов, препятствующее развитию активных патогенных бактерий. Таким образом, крайне важно определить уровень и характеристики этих соединений. Косвенный эффект метаболитов полифенолов может вызвать развитие одной группы бактерий, способствуя росту другой группы бактерий [37,38]. Регуляция полифенола

потребление на обилие и разнообразие кишечной микробиоты может быть связано с разнообразием субстратных предпочтений и метаболическими способностями кишечного микробного сообщества [39]. Полифенол может влиять на соотношение Firmicutes / Bacteroidetes (F / B) посредством подавления определенных бактерий. видов [40]. Рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование на людях показало, что пероральное потребление эпигаллокатехин-3-галлата и ресвератрола в дозах 282 и 80 мг/сутки соответственно в течение 12 недель положительно снижало количество Bacteroidetes и Bacteroidetes в кале. Faeca-bacterium prausnitzi у лиц с ожирением в ответ на плацебо [41]. Крысы, получавшие с пищей кверцетин в дозе 30 мг/кг/день, ингибировали нарушение микробиоты кишечника, вызванное диетой с высоким содержанием жиров, за счет снижения соотношения F/B и снижения количества бактерий, связанных с ожирением, например, Erysipelotri-chaceae, Bacillus, и Eubacterium cylindroides [42]. Индукция пищевых продуктов/экстрактов, богатых полифенолами, также изменила состав кишечной микробиоты. Собаке, которой предлагали экстракты полифенолов зеленого чая в течение 18 недель, удалось подавить обилие Bacteroidetes и Fusobacteria и увеличить количество Firmicutes [43]. У мышей, получавших диетические антоцианы в количестве 5 процентов и 10 процентов лиофилизированного порошка черной малины, а также азоксиметан/DSS в течение 12 недель, увеличивалось количество полезных бактерий в фекалиях, например, Faecalibacterium prausnitzi, Lactobacillus и Eubacterium rectal, и снижалось количество -танец возбудителей, таких как Desulfovibrio sp. и Enterococcus spp. [44]. Самое последнее открытие показало, что воздействие полифенольного экстракта дикой черники и изолированной фракции черники на диету с высоким содержанием жиров и сахарозы увеличивало рост разлагающих полифенолы бактерий Adlercreutzia equolifaciens у мышей с ожирением, указывая на то, что добавление этих бактерий в метаболизм полифенолов может быть связано с смягчение метаболических нарушений при ожирении и диабете с помощью биоактивных молекул [45]. Как правило, структура полифенолов, оптимизация доз и штамм микроорганизмов могут влиять на действие полифенолов на рост и метаболизм бактерий. Полифенолы могут увеличивать содержание полезных бактерий, например, Bifidobacterium и Lactobacillus, которые защищают барьерную функцию кишечника, Faecalibacterium prausnitzii, обладающего противовоспалительным эффектом за счет подавления стимуляции ядерного фактора каппа B (NF-xB), и Roseburia spp. которые являются продуцентами масляной кислоты [46]. Это исследование показало, что грамположительные бактерии уязвимы к полифенолам против грамотрицательных бактерий. Эти изменения могут быть связаны с различием в составе клеточной стенки бактерий [47].

4. Белки теплового шока и здоровье кишечника Белки теплового шока (HSP) представляют собой огромное семейство молекулярных шаперонов, которые могут подтверждать сворачивание, разворачивание и повторное сворачивание белков, денатурированных стрессом [48].

HSP подразделяются на семь семейств в зависимости от их молекулярной массы [49]. Большинство членов действуют как шапероны, стабилизируя правильные белки или поддерживая рефолдинг белков, которые повреждены реакцией клеток на стресс [50]. HSP выполняют важные функции в иммунных реакциях и, как правило, поддерживают целостность слизистого барьера и гомеостаз кишечника. Становится очевидным, что энтеральная микробиота считается основным индуктором продукции белков теплового шока в эпителиальных клетках кишечника [51]. Они регулируют барьерную функцию кишечника посредством регулирования белков плотных контактов (TJs). Межклеточное пространство эпителиальных клеток кишечника (IEC) естественным образом защищено белками TJ, которые отвечают за поддержание проницаемости кишечника. Эти белки постоянно перестраиваются против внешних раздражителей, состоящих из микробов и антигенов [52].

HSP27 активирует пролиферацию клеток посредством использования сигналов ядерного фактора-xB (NF-xB), который регулирует выживание, пролиферацию и дифференцировку клеток, а также подавляет NF-xB-зависимые пути апоптоза [53-56]. HSP27 поддерживает как убиквитин-зависимую, так и убиквитин-независимую деградацию развернутых белков после клеточных стрессов. Они проявляют свое влияние на несколько путей апоптоза выше и ниже по течению от митохондрий, например, подавляя ранние стадии передачи сигналов стрессовыми клетками, ингибируя выработку активных форм кислорода с помощью проапоптотических белков и/или стимулируя белки выживания, такие как киназы, которые, в свою очередь, подавляют освобождение проапоптотических сигналов отмитохондрии[53-56]. Кроме того, HSP также обладают антиоксидантной активностью и могут подавлять подавляющее количество активных форм кислорода, стимулируя антиоксидантные ферменты [53-56]. Например, iHSP27 может ингибировать митохондриальное высвобождение цитохрома-с и подавлять активность определенных киназ, таких как N-концевая киназа c-Jun или активность каспаз. путей в разных клеточных линиях.

Белки теплового шока и главный комплекс гистосовместимости (MHC) представляют собой молекулы, которые развились в презентации пептидного антигена [57-59]. Внеклеточные HSP обеспечивают прямой контакт с антигенпрезентирующими клетками посредством стимуляции различных рецепторов, таких как толл-подобные рецепторы 2 и 4; CD91 подает сигналы опасности, тем самым проявляя врожденные иммунные ответы [57]. Было показано, что внеклеточный HSP27 (eHSP27) обладает противовоспалительным ответом в зависимости от типа иммунных клеток-23. Кроме того, eHSP27 активирует противовоспалительные цитокины, такие как интерлейкин (IL-10), моноцитами и подавляет дифференцировку в зрелые дендритные клетки и макрофаги. iHSPs кишечника влияют на провоспалительный путь NF-xB, модулируемый цитокинами. iHSPs подавляют сигналы NF-xB и обнаруживаются в эпителиальных клетках кишечника [60,61]. Механизмы могут объяснять стимуляцию IxBa и подавление фосфорилирования и деградации белка IxB.

Эта статья взята из Hindawi Oxidative Medicine and Cellular Longevity Volume 2021, ID статьи 6676444, 13 страниц https://doi.org/10.1155/2021/6676444.