Virkninger af Desmodium caudatum på gastrointestinale hormoner og tarmflora hos rotter med gastritis
Summary
Denne protokol beskriver metoden til analyse af tarmflora ved hjælp af Illumina-baseret 16S rRNA-gensekventering og giver en ramme for evaluering af effektiviteten af urteafkogninger.
Abstract
For foreløbigt at undersøge virkningerne af Desmodium caudatum på gastritis og tarmflora hos rotter blev der etableret en kronisk gastritis rottemodel ved anvendelse af den klassiske natriumsalicylatmetode. Atten SPF-rotter blev opdelt i tre grupper: kontrolgruppen (gruppe C), modelgruppen (gruppe M) og behandlingsgruppen (gruppe T). Patologiske sektioner af mavevæggen blev taget fra rotter i hver gruppe. Desuden blev koncentrationerne af gastrin og malondialdehyd i serum hos rotter i hver gruppe bestemt af ELISA. Derudover blev virkningerne af D. caudatum på tarmfloraen hos rotter med gastritis undersøgt gennem en detaljeret sammenligning af tarmbakteriesamfund i de tre grupper ved hjælp af Illumina-baseret 16S rRNA-gensekventering. Resultaterne viste, at D. caudatum decoction kunne reducere malondialdehydindholdet og øge gastrinindholdet. Desuden viste D. caudatum decoction sig at forbedre mangfoldigheden og overflod af tarmfloraen og udøve en positiv indvirkning på behandlingen af gastritis ved at regulere og genoprette tarmfloraen.
Introduction
Kronisk gastritis (CG), en af de mest almindelige kliniske sygdomme, er karakteriseret ved kroniske og vedvarende inflammatoriske ændringer i maveslimhindepitelet, som ofte og gentagne gange angribes af forskellige patogene faktorer1. Incidensraten for CG rangerer først blandt alle typer mavesygdomme og tegner sig for 40% til 60% af ambulant servicerate i Gastroenterologisk Afdeling2. Desuden stiger forekomsten generelt med alderen, især hos personer, der er midaldrende og ældre3. Uden tvivl reducerer CG folks livskvalitet betydeligt og understreger det kritiske behov for at opdage nye terapeutiske midler.
Talrige undersøgelser har rapporteret, at forekomsten og udviklingen af CG er forbundet med udskillelsen af gastrointestinale hormoner, såsom gastrin (GAS)4,5. GAS, et almindeligt gastrointestinalt peptidhormon i fordøjelseskanalen, stimulerer celler til at udskille mavesyre ved at fremme frigivelsen af histamin fra eosinofiler. Derudover forbedrer det ernæringen og blodforsyningen i maveslimhinden, hvilket fremmer spredning af maveslimhinde og parietale celler6. Derfor kan gastrin bruges som en indikator til at evaluere udviklingsniveauet for CG. Desuden kan lipidperoxideringsprodukter udløst af reaktive oxider aktivere inflammatoriske celler, hvilket fører til CG. Malondialdehyd (MDA), en lipidperoxideringsmarkør, er en almindeligt anvendt indikator til måling af graden af oxidativ stress. Det afspejler niveauet af frie radikaler i maveslimhinden til en vis grad. MDA-niveauet kan indikere angreb af umættede fedtsyrer i den lokale maveslimhinde forårsaget af frie radikaler 7,8.
Intestinal mikroøkologi består af millioner af mikroorganismer, der bor i værtstarmen, og spiller en afgørende rolle for at opretholde værtssundhed og regulere værtsimmunitet. En sund tarmflora, der er kendetegnet ved høj rigdom, mangfoldighed og stabil mikrobiotafunktion, fungerer som en beskyttende barriere mod invasionen af patogene mikroorganismer ved at deltage i stofskiftet. Forstyrrelser i tarmfloraen gør individer mere modtagelige for akutte og kroniske gastrointestinale sygdomme 9,10. I de senere år har mikrobiotabehandling af gastrointestinale sygdomme udviklet sig hurtigt og vist signifikant effektivitet11. Sammenfattende er overvejelsen af tarmflora afgørende for at forstå og adressere gastrointestinale sygdomme.
Som en uundværlig bestanddel af skattekisten af traditionel kinesisk medicin har folkemedicinske materialer stor betydning for klinisk praksis og modernisering af national medicin. Rødderne og hele dele af Desmodium caudatum (Thunb.) DC. har været meget udbredt til lindring af ubehag i maven i Beichuan Qiang-området i Mianyang City i en længere periode. Nogle artikler angiver det videnskabelige grundlag for behandling af gastrointestinale sygdomme med D. caudatum med henvisning til dets virkninger såsom hæmostase, antioxidation og gastrointestinal beskyttelse 12,13,14. På grund af manglen på dybdegående forskning er der imidlertid ikke etableret nogen klinisk farmakodynamikmekanisme. Denne artikel har til formål at studere virkningerne af D. caudatum til behandling af gastritis baseret på gastrointestinale hormoner og tarmflora, hvilket giver grundlag for dets rationelle kliniske anvendelse.
Protocol
Representative Results
Discussion
D. caudatum, en almindeligt anvendt folkemedicin af Qiang nationalitet12, har vist signifikant effektivitet i behandling af gastrointestinale sygdomme. Med udviklingen af moderne farmakologisk forskning identificeres ubalancen i flora som følge af gastrointestinal mikroøkologi ubalance som en nøglefaktor i akutte og kroniske gastrointestinale sygdomme22,23. Visse mikroorganismer i tarmkanalen spiller en afgørende rolle for at …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev finansieret af de vigtigste F&U-projekter fra videnskabs- og teknologiafdelingen i Sichuan-provinsen (2020YFS0539).
Materials
| Alpha diversity analysis | Mothur 1.30.2 | ||
| AxyPrep deoxyribonucleic acid (DNA) gel extraction kit | Axygen Biosciences | AP-GX-50 | |
| Beta diversity analysis | Qiime 1.9.1 | ||
| Cryogenic refrigerator | Forma-86C ULT freezer | ||
| Desmodium caudatum | The Traditional Chinese Medicine Hospital of Beichuan Qiang Autonomous County | ||
| E.Z.N.A. soil kit | Omega Bio-tek | D5625-01 | |
| Illumina MiSeq Platform | Illumina Miseq PE300/NovaSeq PE250 | ||
| Multiskan Spectrum | spectraMax i3 | ||
| OTU clustering | Uparse 7.0.1090 | ||
| OTU statistics | Usearch 7.0 | ||
| PCR instrument | TransGen AP221-02 | ||
| PCR instrument | ABI GeneAmp 9700 | ||
| QuantiFluor-ST double-stranded DNA (dsDNA) system | Promega Corp. | ||
| Sequence classification annotation | RDP Classifier 2.11 | ||
| Sodium salicylate | Sichuan Xilong Chemical Co., Ltd | 54-21-7 | |
| SPF rats | Chengdu Dashuo Experimental Animal Co., Ltd | ||
| SPSS 18.0 | IBM |
Riferimenti
- Marginean, C. M., et al. The importance of accurate early diagnosis and eradication in Helicobacter pylori infection: pictorial summary review in children and adults. Antibiotics (Basel). 12 (1), 60 (2022).
- Sipponen, P., Maaroos, H. I. Chronic gastritis. Scandinavian Journal of Gastroenterology. 50 (6), 657-667 (2015).
- Wang, D. J. Methodological quality and reporting quality evaluation of chinese medicine diagnosis and treatment guidelines for chronic gastritis in China. Modernization of Traditional Chinese Medicine and Materia Medica-World Science and Technology. 24 (7), 2776-2783 (2022).
- Burkitt, M. D., Varro, A., Pritchard, D. M. Importance of gastrin in the pathogenesis and treatment of gastric tumors. World Journal of Gastroenterology. 15 (1), 1-16 (2009).
- Hayakawa, Y., Chang, W., Jin, G., Wang, T. C. Gastrin and upper GI cancers. Current Opinion in Pharmacology. 31, 31-37 (2016).
- Zhang, C. Z., He, M. X., Jin, L. W., Liu, W. D. Effect of aluminum phosphate gel combined with atropine on patients with acute gastritis and its effect on serum gastrin and malondialdehyde levels. International Journal of Digestive Diseases. 40 (2), 137-140 (2020).
- Wang, Y. K., et al. Levels of malondialdehyde in the gastric juice: its association with Helicobacter pylori infection and stomach diseases. Helicobacter. 23 (2), e12460 (2018).
- Turkkan, E., et al. Does Helicobacter pylori-induced inflammation of gastric mucosa determine the severity of symptoms in functional dyspepsia. Journal of Gastroenterology. 44 (1), 66-70 (2009).
- Liu, Y., Cai, C., Qin, X. Regulation of gut microbiota of Astragali Radix in treating for chronic atrophic gastritis rats based on metabolomics coupled with 16S rRNA gene sequencing. Chemico-Biological Interactions. 365, 110063 (2022).
- Gai, X., et al. Heptadecanoic acid and pentadecanoic acid crosstalk with fecal-derived gut microbiota are potential non-invasive biomarkers for chronic atrophic gastritis. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 12, 1064737 (2023).
- Sgambato, D., et al. Gut microbiota and gastric disease. Minerva Gastroenterologica e Dietologica. 63 (4), 345-354 (2017).
- Li, J., et al. Pharmacogenetic study of Desmodium caudatum. Anais Da Academia Brasileira De Ciencias. 91 (2), e20180637 (2019).
- Xu, Q. N., et al. Phenolic glycosides and flavonoids with antioxidant and anticancer activities from Desmodium caudatum. Natural Product Research. 35 (22), 4534-4541 (2021).
- Li, W., et al. Anti-inflammatory and antioxidant activities of phenolic compounds from Desmodium caudatum leaves and stems. Archives of Pharmacal Research. 37 (6), 721-727 (2014).
- Shao, X. H., Wang, J. G. Establishment of chronic atrophic gastritis in a rat model. Journal of Zhangjiakou Medical Collage. 19 (2), 11-13 (2002).
- Yu, C., et al. Dysbiosis of gut microbiota is associated with gastric carcinogenesis in rats. Biomedicine & Pharmacotherapy. 126, 110036 (2020).
- Chen, R., et al. Fecal metabolomics combined with 16S rRNA gene sequencing to analyze the changes of gut microbiota in rats with kidney-yang deficiency syndrome and the intervention effect of You-gui pill. Journal of Ethnopharmacology. 224, 112139 (2019).
- Li, Q., et al. Magnetic anchoring and guidance-assisted endoscopic irreversible electroporation for gastric mucosal ablation: a preclinical study in canine model. Surgical Endoscopy. 35 (10), 5665-5674 (2021).
- Xu, H., et al. Therapeutic assessment of fractions of Gastrodiae Rhizoma on chronic atrophic gastritis by 1H NMR-based metabolomics. Journal of Ethnopharmacology. 254, 112403 (2020).
- Zhang, B. N., et al. Effects of Atractylodes lancea extracts on intestinal flora and serum metabolites in mice with intestinal dysbacteriosis. Proteome Science. 21 (1), 5 (2023).
- Tian, H., et al. The therapeutic effects of Magnolia officinalis extraction on an antibiotics-induced intestinal dysbacteriosis in mice. Current Microbiology. 77 (9), 2413-2421 (2020).
- Wang, J., et al. Tumor and microecology committee of China anti-cancer association. Chinese expert consensus on intestinal microecology and management of digestive tract complications related to tumor treatment (version 2022). Journal of Cancer Research and Therapeutics. 18 (7), 1835-1844 (2022).
- Xu, W., Xu, L., Xu, C. Relationship between Helicobacter pylori infection and gastrointestinal microecology. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 12, 938608 (2022).
- Johnson, J. S., et al. Evaluation of 16S rRNA gene sequencing for species and strain-level microbiome analysis. Nature Communications. 10 (1), 5029 (2019).
- Callahan, B. J., et al. High-throughput amplicon sequencing of the full-length 16S rRNA gene with single-nucleotide resolution. Nucleic Acids Research. 47 (18), e103 (2019).
- Langille, M. G., et al. Predictive functional profiling of microbial communities using 16S rRNA marker gene sequences. Nature Biotechnology. 31 (9), 814-821 (2013).
- Huang, D., et al. Characteristics of intestinal flora in patients with gastric cancer based on high throughput sequencing technology. Chinese Journal of Clinical Research. 35 (3), 303-306 (2022).
- Shi, Y., Luo, J., Narbad, A., Chen, Q. Advances in lactobacillus restoration for β-lactam antibiotic-induced dysbiosis: a system review in intestinal microbiota and immune homeostasis. Microorganisms. 11 (1), 179 (2023).
- Grigor’eva, I. N. Gallstone disease, obesity and the Firmicutes/Bacteroidetes ratio as a possible biomarker of gut dysbiosis. Journal of Personalized Medicine. 11 (1), 13 (2020).
- Thorne, G. M. Diagnosis of infectious diarrheal diseases. Infectious Disease Clinics of North America. 2 (3), 747-748 (1988).
- Banks, M., et al. British society of gastroenterology guidelines on the diagnosis and management of patients at risk of gastric adenocarcinoma. Gut. 68 (9), 1545-1575 (2019).
- Roy-Lachapelle, A., et al. Evaluation of ELISA-based method for total anabaenopeptins determination and comparative analysis with on-line SPE-UHPLC-HRMS in freshwater cyanobacterial blooms. Talanta. 223, 121802 (2021).
- Shahi, S. K., et al. Microbiota analysis using two-step PCR and next-generation 16S rRNA gene sequencing. Journal of Visualized Experiments. (152), e59980 (2019).
- Huang, R., et al. Blocking-free ELISA using a gold nanoparticle layer coated commercial microwell plate. Sensors (Basel). 18 (10), 3537 (2018).
