Wpływ kwasu perfluorooktanowego na mikroflorę jelitową i metabolizm drobnoustrojów u myszy C57BL/6JⅠ

Abstrakcyjny:

Kwas perfluorooktanowy (PFOA) stanowi coraz większe zagrożenie dla zdrowia publicznego ze względu na jego trwałość w środowisku i jego toksyczne działanie. Wiadomo, że mikroflora jelitowa wytwarza różne metabolity, które pomagają gospodarzowi w utrzymaniu homeostazy metabolicznej.

Kliknij, aby natychmiast złagodzić zaparcia u dorosłych

Jednak w niewielu badaniach badano wpływ PFOA na metabolity związane z mikroflorą jelitową. W niniejszym badaniu myszy płci męskiej C57BL/6J poddano działaniu 1 ppm PFOA w wodzie pitnej przez cztery tygodnie i przeprowadzono analizę integracyjną mikrobiomu jelitowego i metabolomu w celu ujawnienia wpływu PFOA na zdrowie. Nasze wyniki wykazały, że PFOA zaburza zarówno mikroflorę jelitową skład i profile metaboliczne kału, surowicy i wątroby u myszy. Stwierdzono korelację pomiędzy LachnospiraceaeUCG004, Turicibacter, Ruminococcaceae i różnymi metabolitami w kale.

Ekspozycja na PFOA, w tym kwasy żółciowe i metabolity tryptofanu, takie jak kwas 3-indoloakrylowy i 3-kwas indolooctowy, wywołało znaczące zmiany w metabolitach związanych z mikroflorą jelitową. Wyniki tego badania są pomocne w lepszym zrozumieniu skutków zdrowotnych PFOA, na które może wpływać mikroflora jelitowa i powiązane z nią metabolity.

1. Wstęp

Kwas perfluorooktanowy (PFOA) to wytwarzana substancja per- i polifluoroalkilowa (PFAS), szeroko stosowana w piankach przeciwpożarowych, środkach powierzchniowo czynnych, materiałach do ochrony powierzchni i innych produktach komercyjnych. W Stanach Zjednoczonych obecność PFOA stwierdzono w ponad 100 publicznych systemach wodociągowych [1]. PFOA jest wymieniony jako trwała substancja zanieczyszczająca organicznie w Konwencji sztokholmskiej, a jego produkcja została wycofana w wielu krajach. Jednakże PFOA jest bardzo trwały w środowisku i nadal stanowi zagrożenie zarówno dla środowiska, jak i zdrowia ludzkiego. Ludzie są narażeni na PFOA głównie poprzez spożycie skażonej wody pitnej i żywności, a następnie wchłanianie przez skórę i wdychanie [2].

PFOA wykryto w ludzkim osoczu w duńskiej kohorcie matek i dzieci składającej się z 738 kobiet w ciąży i ich dzieci [3] oraz u uczestnikówwzięli udział w badaniu programu Diabetes Prevention Program w USA [4]. Uważa się, że PFOA występuje w surowicy praktycznie wszystkich ludzi w krajach uprzemysłowionych [5]. Na podstawie badań obserwacyjnych i klinicznych na ludziach zaproponowano, że okres półtrwania PFOA u ludzi wynosi 0,5–1,5 roku [6]. W październiku 2021 r. Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) opublikowała strategiczny plan działania dotyczący PFAS mający na celu ochronę zdrowia ludzkiego i środowiska przed zagrożeniami stwarzanymi przez PFAS.

Dożywotni zalecany przez amerykańską EPA limit dotyczący PFOA w zakresie zdrowia wody pitnej wynosi 0,004 części na bilion (ppt). Z narażeniem na PFOA powiązano różne skutki zdrowotne. Na przykład PFOA stymulował żywotność komórek, hamował wytwarzanie wolnych rodników i zaburzał status redoks w komórkach ziarnistych świń, z potencjalnym upośledzeniem funkcji rozrodczych, co wymaga odpowiedniej równowagi oksydacyjnej [7]. PFOA może wywoływać dysbiozę drobnoustrojów jelitowych u myszy [8 –10]. Mikrobiota jelitowa składa się z mikroorganizmów żyjących w przewodzie pokarmowym, który jest integralną częścią żywiciela. Skład mikroflory jelitowej jest dynamiczny i może na niego wpływać wiele czynników, w tym zanieczyszczenia środowiska, takie jak pestycydy [11,12], metale ciężkie [13,14] i produkty higieny osobistej [15]. Dysbioza mikroflory jelitowej wiąże się z różnymi chorobami, takimi jak wrzodziejące zapalenie jelita grubego [16].

U pacjentów z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego stwierdzono wyższe stężenia PFOA w surowicy w porównaniu z grupą kontrolną [5]. Mikrobiota jelitowa wywiera niezwykły wpływ na zdrowie i stany chorobowe żywiciela poprzez produkcję lub modyfikację różnych metabolitów. Metagenom mikroflory jelitowej ma ogromną zdolność do przeprowadzania szerokiego zakresu procesów metabolicznych, takich jak wytwarzanie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, wytwarzanie pochodnych tryptofanu i przekształcanie pierwotnych kwasów żółciowych w wtórne kwasy żółciowe.

Te metabolity związane z mikroflorą jelitową odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu homeostazy metabolicznej gospodarza. Jako niezbędny aminokwas tryptofan może zostać przekształcony w różne metabolity tryptofanu przez mikroorganizmy jelitowe, takie jak 3-kwas indoloakrylowy i {{3} }kwas indolooctowy. Metabolity tryptofanu mogą aktywować szlaki sygnałowe i kontrolować homeostazę oraz funkcję komórek odpornościowych poprzez czynniki transkrypcyjne, takie jak receptor węglowodoru arylowego (AhR) [17]. Pierwotne kwasy żółciowe są syntetyzowane w hepatocytach gospodarza z cholesterolu, który przedostaje się do przewodu pokarmowego i jest modyfikowany przez mikroflorę jelitową do wtórnych kwasów żółciowych. Kwasy żółciowe są uznawane za czynniki sygnalizacyjne i integratory metaboliczne i stały się celami terapeutycznymi w takich chorobach, jak zaburzenia metaboliczne [18].

Mikrobiota jelitowa może wpływać na pulę kwasów żółciowych; w międzyczasie pula kwasów żółciowych może modulować strukturę zbiorowiskową mikroflory jelitowej [19]. Jelito i mikroflora jelitowa mają dwukierunkowy związek z wątrobą, znany jako „oś jelitowo-wątrobowa”. Metabolity i produkty pochodzące z jelit mogą być transportowane do wątroby przez żyłę wrotną. W międzyczasie wątroba wydziela kwasy żółciowe do jelita, aby ułatwić trawienie tłuszczu i składników odżywczych rozpuszczalnych w tłuszczach. Mikroflora jelitowa odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu homeostazy osi jelito-l-wątroba i puli kwasów żółciowych.

Metabolity pochodzące z mikroflory jelitowej, takie jak wtórne kwasy żółciowe [20] i N-tlenek trimetyloaminy (TMAO) [21], odgrywają również kluczową rolę w patogenezie chorób wątroby. Uszkodzenie wątroby wywołane PFOA można złagodzić poprzez suplementację bakterii kwasu mlekowego lub gastrodyny [22,23]. Mikroflora jelitowa może wpływać na homeostazę metaboliczną gospodarza poprzez wytwarzanie metabolitów związanych z mikroflorą jelitową.

Nie przeprowadzono jednak zintegrowanej analizy mikroflory jelitowej i metabolomu zaburzonego przez ekspozycję na PFOA. W tym badaniu przeprowadziliśmy sekwencjonowanie genu 16S rRNA w połączeniu z nieukierunkowaną metabolomiką, analizą próbek kału, surowicy i wątroby od myszy C57BL / 6J traktowanych PFOA w celu ujawnienia wpływu PFOA na mikroflorę jelitową i jej powiązane metabolity. Wyniki tego badania są pomocne w lepszym zrozumieniu toksycznego działania PFOA.

Naturalny lek ziołowy do łagodzenia zaparć-Cistanche

Cistanche to rodzaj roślin pasożytniczych należących do rodziny Orobanchaceae. Rośliny te są znane ze swoich właściwości leczniczych i od wieków stosowane są w Tradycyjnej Medycynie Chińskiej (TCM). Gatunki Cistanche występują głównie w suchych i pustynnych regionach Chin, Mongolii i innych części Azji Środkowej. Rośliny Cistanche charakteryzują się mięsistymi, żółtawymi łodygami i są wysoko cenione ze względu na potencjalne korzyści zdrowotne. W TCM uważa się, że Cistanche ma właściwości tonizujące i jest powszechnie stosowany do odżywiania nerek, zwiększania witalności i wspierania funkcji seksualnych. Jest również stosowany w leczeniu problemów związanych ze starzeniem się, zmęczeniem i ogólnym samopoczuciem. Chociaż Cistanche ma długą historię stosowania w medycynie tradycyjnej, badania naukowe nad jego skutecznością i bezpieczeństwem są w toku i są ograniczone. Wiadomo jednak, że zawiera różne związki bioaktywne, takie jak glikozydy fenyloetanoidowe, irydoidy, lignany i polisacharydy, które mogą przyczyniać się do jego działania leczniczego.

Wecistanche’aproszek Cistanche, tabletki Cistanche, kapsułki Cistanchei inne produkty są opracowywane przy użyciupustyniacistanchejako surowce, z których wszystkie mają dobry wpływ na łagodzenie zaparć. Specyficzny mechanizm jest następujący: Uważa się, że Cistanche ma potencjalne korzyści w łagodzeniu zaparć, ze względu na jego tradycyjne zastosowanie i pewne zawarte w nim związki. Chociaż badania naukowe dotyczące wpływu Cistanche na zaparcia są ograniczone, uważa się, że ma on wiele mechanizmów, które mogą przyczyniać się do jego potencjału łagodzenia zaparć. Działanie przeczyszczające:Cistancheod dawna stosowany jest w Tradycyjnej Medycynie Chińskiej jako lek na zaparcia. Uważa się, że ma łagodne działanie przeczyszczające, które może pomóc w pobudzeniu wypróżnień i wywoływaniu zaparć. Efekt ten można przypisać różnym związkom zawartym w Cistanche, takim jak glikozydy fenyloetanoidowe i polisacharydy. Nawilżanie jelit: W oparciu o tradycyjne zastosowanie uważa się, że Cistanche ma właściwości nawilżające, szczególnie działające na jelita. Promowanie nawodnienia i nawilżenia jelit może pomóc zmiękczyć narzędzia i ułatwić przejście, łagodząc w ten sposób zaparcia. Działanie przeciwzapalne: Zaparcia mogą czasami być związane ze stanem zapalnym przewodu pokarmowego. Cistanche zawiera pewne związki, w tym glikozydy fenyloetanoidowe i lignany, które uważa się za mające właściwości przeciwzapalne. Zmniejszając stan zapalny jelit, może pomóc poprawić regularność wypróżnień i złagodzić zaparcia.