Efectele acidului perfluorooctanoic asupra microbiotei intestinale și metaboliților microbieni la șoarecii C57BL/6JⅢ

3. Rezultate

3.1. PFOAModificarea compoziției microbiotei intestinale

Un total de 78 de genuri bacteriene au fost detectate în studiul nostru, așa cum a relevat de secvențierea 16S rRNA. Cele mai abundente genuri sunt prezentate în Figura 1A. Analiza LEfSe a arătat că cinci genuri bacteriene au fost îmbogățite la șoarecii tratați cu PFOA, și anume Alistipes, LachnospiraceaeUCG 004, Clostridiales, Clostridium ASF356 și Incertae sedis (Figura 1B). Între timp, șase genuri de bacterii au fost reduse în grupul tratat cu PFOA, și anume Tyzzerella, Eubacteriumcoprostanoligenes, Intestinimonas, Clostridium septum, Roseburia și Turicibacter (Figura 1B).

3.2. Corelația dintre microbiota intestinală și metaboliții fecali

Am efectuat o analiză integrativă a microbiotei intestinale și a metaboliților fecale folosind MixOmics. Corelația generală dintre microbiota intestinală și metaboliții fecali a fost de 0.74 (Figura 2A). Atât pentru metaboliții fecali, cât și pentru genurile bacteriene, grupul tratat cu PFOA a fost separat de grupul de control (Figura 2B, Figura suplimentară S1). Acordul dintre metaboliții fecali și genurile bacteriene este prezentat în Figura 2C. Trei genuri bacteriene au prezentat corelații cu opt metaboliți fecali (Figura 2D).

3.3. Modificări induse de PFOA în metaboliții fecale

După expunerea la PFOA, un total de 12 0 metaboliți au prezentat o valoare p < 0.05, printre care cinci metaboliți au prezentat o rată de descoperire falsă (FDR) < 0,05 (Figura 3A). Gruparea ierarhică a metaboliților semnificativi este prezentată în Figura 3B. Analiza de îmbogățire a căilor a arătat că metabolismul cisteinei și metioninei a fost modificat de expunerea la PFOA (Figura 3C). În special, trei acizi biliari fecale au fost reduse semnificativ prin expunerea la PFOA, și anume acidul glicodeoxicolic, acidul beta-hiodeoxicolic și acidul gama-muricolic (Figura 3D).

3.4. Modificări induse de PFOA în metaboliții serici

Grupul tratat cu PFOA și grupul de control au fost bine separate în diagrama PLS-DA (Figura 4A). Un total de 59 de metaboliți serici au prezentat o valoare p < 0.05, dintre care 10 metaboliți au prezentat un FDR < 0,05 (Figura 4B). Analiza de îmbogățire a căilor a arătat că metabolismul nicotinei și nicotinamidei și metabolismul histidinei au fost modificate de expunerea la PFOA (Figura 4C). Doi acizi biliari, acidul taurocolic și acidul deoxicolic, au scăzut semnificativ în grupul tratat cu PFOA, în conformitate cu scăderea TMAO și creșterea colinei cauzată de expunerea la PFOA (Figura 4D).

Faceți clic pentru remedii pentru constipație

3.5. Modificări induse de PFOA în metaboliții hepatici

Analiza PLS-DA a metaboliților hepatici a arătat că grupul tratat cu PFOA a fost separat de grupul de control (Figura 5A). Un total de 94 de metaboliți hepatici au prezentat valori p < 0.05 după expunerea la PFOA (Figura 5B). Analiza de îmbogățire a căii a arătat că biosinteza argininei a fost modificată semnificativ (Figura 5C). Trei metaboliți s-au dovedit a fi semnificativi în ficat, ser și fecale, și anume 1-(1Z-hexadecil)-sn-glicero-3-fosfocolină, decanoil-L-carnitină și 1- hexadecil-sn-glicero-3-fosfocolină (Figura 5D). Doi bileacizi, acidul tauroursodeoxicolic și acidul taurochenodeoxicolic, au fost reduse prin expunerea la PFOA, împreună cu scăderea a doi metaboliți ai triptofanului, acidul 3-indoleacrilic și3-acidul indoleacetic și o creștere a taurinei (Figura 5E).

4. Discutie

Legătura carbon-fluor face ca PFOA să fie rezistent la fotoliză și hidroliză, ceea ce duce la persistența PFOA în mediu. O corelație pozitivă a fost găsită între concentrațiile plasmatice de PFAS și aportul alimentar de pești de apă dulce, pești marin, crabi și creveți la 933 de femei în vârstă de reproducere din Shanghai, China [32]. Expunerea timpurie la PFOA este un factor cheie în concentrațiile serice la copii [33]. Într-un studiu care a examinat relația dintre PFAS și markerii de inflamație cronică și stres oxidativ în cadrul Sondajului național de examinare a sănătății și nutriției (NHANES) din 2005 până în 2012 (n=6652), o modificare procentuală a PFOA a fost asociată în mod semnificativ cu creșterea procentuală a limfocitelor. Numărurile, fierul seric și bilirubina totală seric [34]. Riscul de cancer renal și testicular crește la o creștere cu 10 ng/mL a concentrației serice de PFOA [35].

În plus, concentrația serică de PFOA a fost asociată pozitiv cu markerul de deteriorare hepatocelulară alanina aminotransferaza (ALT) la 47.092 de adulți în cadrul Proiectului de sănătate C8 [36]. PFOA seric a fost, de asemenea, asociat pozitiv cu imunoglobulină, anticorpi anti-peptidici citrulinați ciclici și factori reumatoizi [37]. Ca o problemă gravă și larg răspândită de mediu, modificările metabolice induse de PFOA au fost raportate în limfocitele din sângele periferic uman [38] și la copiii cu boală hepatică grasă nealcoolică (NAFLD) diagnosticată de medic [39].

Cu toate acestea, nu a fost efectuată o analiză integrativă a perturbării metabolomului și a microbiotei intestinale prin expunerea la PFOA. În acest studiu, am dezvăluit nu numai modificările metaboliților din ser, ci și modificările metabolice în fecale și ficat. În plus, am efectuat o analiză integrativă a metaboliților fecali și a microbiotei intestinale și am dezvăluit asocierea dintre aceștia sub influența expunerii la PFOA. Profilurile atât ale metaboliților fecali, cât și ale microbiotei intestinale au fost perturbate de expunerea la PFOA.

Abundența relativă a Roseburia, Tyzzerella, Eubacterium coprostanoligenes și Intestinimonas a fost redusă prin expunerea la PFOA. Roseburia este considerată o bacterie comensală cu proprietăți antiinflamatorii, care ar putea restabili microorganismele intestinale benefice [40].

Roseburia intestinalis poate menține homeostazia energetică și poate preveni inflamația intestinală [41]. Niveluri mai scăzute de Tyzzerella au fost găsite la pacienții cu infarct miocardic acut și la pacienții internați cu cancer esofagian [42,43]. S-a raportat că mozzarella este asociată cu aportul alimentar de acizi grași [44]. Creșterea Tyzzerella a fost inhibată de suplimentarea combinată cu brownie și o dietă bogată în zahăr [45]. E. coprostanoligenes a fost corelat cu nivelul de diacilgliceroli [46]. O reducere a E. coprostanoligenes a fost invers asociată cu nivelurile serice de aspartat transferază (AST) și ALT la șoarecii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi [47].

Intestinimonas spp. a fost detectat în diluțiile scaunelor îmbogățite cu lizină, iar bacteriile asemănătoare Intestinimonas sunt cunoscute ca producători de butirat, care utilizează lizina și Nεfructosyllysină la sugarii și adulții hrăniți cu lapte praf [48]. O reducere a acestor microorganisme ar putea influența răspunsul imun și activitatea metabolică a gazdei. Abundența relativă a Alistipes, Clostridium ASF 356, Clostridiales și LachnospiraceaeUCG 004 a fost semnificativ îmbogățită prin expunerea la PFOA. Alistipes este o bacterie patogenă condiționată și a fost crescută de dietele bogate în grăsimi și dietele bogate în zaharoză [49].

Alistipes a fost considerat un marker al microbiotei intestinale care a fost împărtășit printre pacienții obezi cu diverse tulburări metabolice [50]. O abundență mai mare de Alistipes a fost găsită la pacienții cu diferite boli legate de creier, inclusiv boala Alzheimer, tulburarea de hiperactivitate cu deficit de atenție, schizofrenia, tulburarea de spectru autist, tulburarea depresivă majoră, boala Parkinson și tulburarea bipolară [51]. În plus, Alistipes a fost izolat de la pacienții cu abcese abdominale și rectale și a fost asociat cu depresie și cancer colorectal [52]. Ca microorganism tolerant la bilă, abundența Alistipelor ar putea fi crescută printr-o dietă bazată pe animale [53].

Îmbogățirea Alistipes a fost, de asemenea, indusă de suplimentarea alimentară cu castalagină, care este un compus activ în polifenol-camu-camu de boabe bogate [54]. Un studiu in vitro a sugerat că Clostridium ASF 356 consumă disoleucină, valină, alanină, treonină, lactat și alți metaboliți și a fost, de asemenea, implicat în hrănirea încrucișată. Unele specii din Clostridium sunt patogene, cum ar fi C. difficile.Metabolismul acidului biliar a fost perturbat de expunerea la PFOA în acest studiu. Acizii biliari sunt sintetizați în ficat din colesterol și stocați în vezica biliară și sunt eliberați în intestin ca răspuns la o masă și apoi trec prin circulația enterohepatică.

Înainte de secreție, acizii biliari primari sunt de obicei conjugați cu taurină și glicină. Acizii biliari primari, acidul colic și acidul chenodeoxicolic pot fi transformați în acizi biliari secundari prin deconjugare a acidului biliar și 7-hidroxilare alfa. Microbiotacul intestinal poate regla metabolismul acidului biliar prin reducerea nivelurilor de acid tauro- -muricolic, care este un antagonist al receptorului nuclear farnesoid X (FXR) [55]. Sinteza acizilor biliari este sub control cu ​​feedback negativ în ficat și ileon prin activarea FXR [55]. O asociere între acizii biliari serici și atât PFOA seric cât și obiectivele de creștere fetală a fost găsită într-o cohortă de 313 femei gravide afro-americane [56].

La șoarecii C57BL/6J s-au observat creșterea acizilor bili circulanți datorită unui amestec de cinci PFAS, care a constat din PFOA, PFOS, PFNA, PFHxS și GenX [57]. Inflamația intestinală permeabilă legată de vârstă ar putea fi ameliorată prin suplimentarea unui cocktail probiotic prin creșterea activității hidrolazei sărurilor biliare, ceea ce duce la o creștere a taurinei care a stimulat joncțiunile strânse [58]. Deficiența acizilor biliari secundari indus de disbioză ar putea promova inflamația intestinală, care ar putea fi atenuat prin suplimentarea cu bileacizi secundari la modelele de șoarece [59].

Deteriorarea expresiei genelor implicată în metabolismul acidului biliar de către PFOA a fost raportată în celulele umane de hepatom HepaRG. În special, CYP7A1, enzima cheie care cataliză etapa de limitare a vitezei de sinteză a acidului biliar, a fost scăzută [60].

În plus față de enzimele implicate în biosinteza acizilor biliari, nivelurile de expresie ale genelor legate de transportul de acid biliar, Bsep și Mrp2, au fost, de asemenea, reduse de PFOA într-un model 3D primar de ficat de șoarece [61]. Mai mult, s-a raportat că PFOA interacționează cu transportorul uman de acid biliar Na+/taurocolat co-transportor polipeptidă [62]. PFOA a redus expresia lor de ARN și proteine ​​a polipeptidelor transportoare de anioni organici 1a1, 1a4 și 1b2 într-un model de șoarece prin activarea receptorului alfa activat de proliferarea peroxizomilor (PPAR); aceștia sunt principalii transportatori responsabili pentru absorbția acizilor biliari în ficat [63].

Alterările metabolismului triptofanului au fost semnătura metabolică asociată cu PFAS cea mai raportată în studiile pe oameni [64]. Microbii intestinali pot transforma triptofanul în indol și derivații săi, cum ar fi 3-acidul indol acrilic și 3-acidul indoleacetic, al căror nivel a fost redus prin expunerea la PFOA în acest studiu. În special, acidul indoleacetic a fost raportat că promovează funcția de barieră epitelială intestinală și suprimă răspunsurile inflamatorii [65]. Capacitatea genetică a microorganismelor intestinale care utilizează mucine și metabolizarea triptofanului este redusă la pacienții cu boală inflamatorie intestinală [65].

Ca receptor citoplastic, AhR este un factor important în homeostazia și imunitatea tisulară, ceea ce permite adaptarea celulelor imune la condițiile de mediu [66]. Mai mult, 3-acidul indoleacetic a fost raportat ca unul dintre activatorii dominanti ai AhR în conținutul cecal al probelor de șoarece și scaun de la participanții umani [67]. În plus, 3-acidul indoleacetic ar putea promova integritatea barierei intestinale și ar putea suprima răspunsurile inflamatorii prin activarea factorului de transcripție AhR, care a promovat în continuare transcripția IL-22dependentă de AhR [68]; 3-acidul indoleacetic este, de asemenea, activatorul receptorului pregnane X (PXR), care induce generarea celulelor IL-35+ B împreună cu lipopolizaharida prin receptorul PXRand Toll-like 4 [69]. Mai mult, 3-acidul indoleacetic are efecte benefice cum ar fi atenuarea spondilitei anchilozante [70]; 3-acidul indoleacetic a fost redus semnificativ la șoarecii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi [71].

Suplimentarea cu 3-acid indoleacetic ar putea atenua boala hepatică grasă tenonalcoolică prin atenuarea răspunsului inflamator, a stresului oxidativ și a lipogenezei hepatice [72]. Mai mult, 3-acidul indoleacetic a influențat eficacitatea chimioterapiei la pacienții cu cancer pancreatic din două cohorte independente de adenocarcinom ductal pancreatic [73]. Într-un model de șoarece cu adenocarcinom ductal pancreatic, transplantul de microbiotă fecală și suplimentarea cu acid indoleacetic ar putea, de asemenea, îmbunătăți eficacitatea chimioterapeutică la șoarecii gnotobiotici umanizați [73]. Impreuna cureducerea 3-acidului indol acrilic și 3-acidului indoleacetic de către PFOA, aceste efecte benefice ar putea fi compromise.

Acest studiu a avut mai multe limitări. În primul rând, acest studiu a inclus doar șoareci masculi, în timp ce șoarecii femele nu au fost incluși. Un design de studiu echilibrat de gen care include atât malemici, cât și șoareci femele ar putea îmbunătăți acest domeniu de studiu. În al doilea rând, nivelul PFOA din apa de băut pe care l-au primit șoarecii de control nu a fost detectat. Având în vedere distribuția largă a PFOA, a existat o probabilitate ca apa de băut pe care a primit-o șoarecii martor să conțină niveluri scăzute de PFOA. Nivelul de PFOA din apa potabilă a fost raportat între 20 și 70 ng/L în Georgia, SUA [74]. Pentru a testa efectul toxic al metaboliților PFOAon legați de microbiota intestinală, nivelul de expunere în acest studiu a fost stabilit la 1 ppm, ceea ce este mai mare decât nivelul relevant pentru mediu. Doza trebuie redusă în studiile viitoare pentru a explora efectele asupra sănătății ale PFOA la niveluri relevante pentru mediu.

5. Concluzii

PFOA a devenit recent o problemă serioasă de sănătate publică. În studiul de față, PFOA a perturbat atât compoziția microbiotei intestinale, cât și profilurile metabolice ale fecalelor, serului și ficatului la șoareci. S-a găsit o corelație între microbiota intestinală și diferiții metaboliți fecale. Expunerea la PFOA a indus modificări semnificative ale metaboliților legați de microbiota intestinală, inclusiv acizii biliari și metaboliții triptofanului, cum ar fi acidul 3-indoleacrilic și 3-acidul indoleacetic. Descoperirile noastre ar putea îmbunătăți înțelegerea efectelor asupra sănătății ale PFOA mediate prin microbiota intestinală.

Medicament natural din plante pentru ameliorarea constipatiei-Cistanche

Cistanche este un gen de plante parazite care aparține familiei Orobanchaceae. Aceste plante sunt cunoscute pentru proprietățile lor medicinale și au fost folosite în Medicina Tradițională Chineză (MTC) de secole. Speciile de Cistanche se găsesc predominant în regiunile aride și deșertice din China, Mongolia și alte părți ale Asiei Centrale. Plantele de Cistanche se caracterizează prin tulpinile lor cărnoase, gălbui și sunt foarte apreciate pentru potențialele lor beneficii pentru sănătate. În MTC, se crede că Cistanche are proprietăți tonice și este folosit în mod obișnuit pentru a hrăni rinichii, a spori vitalitatea și a susține funcția sexuală. De asemenea, este folosit pentru a aborda probleme legate de îmbătrânire, oboseală și bunăstare generală. În timp ce Cistanche are o istorie lungă de utilizare în medicina tradițională, cercetările științifice asupra eficacității și siguranței sale sunt în desfășurare și limitate. Cu toate acestea, se știe că conține diverși compuși bioactivi, cum ar fi glicozide feniletanoide, iridoide, lignani și polizaharide, care pot contribui la efectele sale medicinale.

ale lui Wecistanchepulbere cistanche, tablete cistanche, capsule cistanche, iar alte produse sunt dezvoltate folosinddeşertcistancheca materii prime, toate având un efect bun asupra ameliorării constipației. Mecanismul specific este următorul: se crede că Cistanche are beneficii potențiale pentru ameliorarea constipației pe baza utilizării sale tradiționale și a anumitor compuși pe care îi conține. În timp ce cercetările științifice în special asupra efectului Cistanche asupra constipației sunt limitate, se crede că are multiple mecanisme care pot contribui la potențialul său de a ameliora constipația. Efect laxativ:Cistanchea fost folosit de mult în medicina tradițională chineză ca remediu pentru constipație. Se crede că are un efect laxativ ușor, care poate ajuta la promovarea mișcărilor intestinale și la inducerea constipației. Acest efect poate fi atribuit diverșilor compuși din Cistanche, cum ar fi glicozidele feniletanoide și polizaharidele. Umidificarea intestinelor: Pe baza utilizării tradiționale, se consideră că Cistanche are proprietăți de hidratare, vizând în mod specific intestinele. Promovarea hidratării și lubrifierii intestinelor poate ajuta la înmuierea instrumentelor și facilitează trecerea mai ușoară, ameliorând astfel constipația. Efect antiinflamator: Constipația poate fi uneori asociată cu inflamația tractului digestiv. Cistanche conține anumiți compuși, inclusiv glicozide feniletanoide și lignani, despre care se crede că au proprietăți antiinflamatorii. Prin reducerea inflamației din intestine, poate ajuta la îmbunătățirea regularității mișcărilor intestinale și la ameliorarea constipației.