تقييم التغيرات الأيضية الكبدي خلال الاستعمار التدريجي الماوس مجانا من جرثومة 1 H NMR الطيفي
Summary
ووصف الإجراء الاستعمار التدريجي لمواصلة تقييم تأثيره على المضيف الاستقلاب الكبدي. ويتم رصد الاستعمار غير جراحية من خلال تقييم إفراز البول من الجراثيم التي شاركت في الأيضات الرنين المغناطيسي النووي القائم على التنميط الأيضية في حين يتم تقييم استقلاب كبدي بواسطة عالي الدقة ماجيك غزل زاوية (ماس HR) الرنين المغناطيسي النووي التنميط من الخزعة سليمة.
Abstract
فمن المعروف أن البكتيريا الأمعاء تساهم بشكل كبير في التوازن المضيفة ، وتوفير مجموعة من المزايا مثل حماية المناعي وتوليف الفيتامين. وهم يزودون أيضا المضيف مع كمية كبيرة من المواد الغذائية ، مما يجعل هذا النظام البيئي جهازا الأيض الأساسية. في سياق تزايد الأدلة على العلاقة بين النباتات الأمعاء ومتلازمة الأيض ، وفهم التفاعل الأيضي بين المضيف ومجهريات البقعة في الأمعاء أصبح يشكل تحديا هاما للبيولوجيا الحديثة. 1-4
الاستعمار (كما يشار إلى عملية التطبيع) يعين إنشاء الكائنات الحية الدقيقة في الحيوانات الجرثومية خالية من السابق. في حين أنه هو عملية طبيعية تحدث عند الولادة ، كما انها تستخدم في الحيوانات الجرثومية خالية من الكبار للسيطرة على النظام الإيكولوجي الأمعاء الزهرية وكذلك تحديد تأثيرها على عملية الأيض المضيف. إجراء مشترك للسيطرة على عملية الاستعمار هو استخدام الأسلوب بالتزقيم مع singlه أو خليط من الكائنات الحية الدقيقة. نتائج هذا الأسلوب في استعمار سريعة جدا ، ويقدم سيئات يجري مرهقة للغاية 5. ولذلك فمن المفيد للحد من التوتر والحصول على عملية أبطأ الاستعمار تدريجيا لمراقبة تأثير إنشاء البكتيرية على استقلاب المضيف.
في هذا المخطوط ، وصفنا إجراء لتقييم وتعديل الاستقلاب الكبدي أثناء عملية استعمار تدريجية باستخدام التنميط الأيضية غير مدمرة التقنية. نقترح لرصد الأمعاء الميكروبي الاستعمار من خلال تقييم النشاط الميكروبي الأيض القناة الهضمية التي تعكسها وإفراز البول من الجراثيم التي شاركت في الأيضات التنميط 1 H NMR الأيضية مقرا لها. وهذا يسمح تقديرا لاستقرار النشاط الميكروبي وراء إنشاء القناة الهضمية المستقرة للأمعاء النظام الإيكولوجي الميكروبية المقررة عادة من خلال رصد البكتيريا البرازية التي DGGE (تغيير طبيعة التدرج الكهربائي للهلام). 6الاستعمار تجري في بيئة مفتوحة وغير التقليدية بمبادرة من القمامة القذرة المتسخة من الحيوانات التقليدية ، والتي ستكون بمثابة الضوابط. القوارض يجري الحيوانات آكل البراز ، وهذا يضمن وجود الاستعمار متجانسة كما هو موضح سابقا. 7
يقاس كبدي التنميط الأيضية مباشرة من خزعة الكبد سليمة باستخدام 1 H ماجيك عالية الدقة زاوية غزل الرنين المغناطيسي الطيفي. هذه التقنية نصف الكمية يقدم وسيلة سريعة لتقييم ودون الإضرار بنية الخلية ، والأيضات الرئيسية مثل الدهون الثلاثية والجلوكوز والجليكوجين من أجل مزيد من تقدير التفاعل المعقد بين عملية الاستيطان والاستقلاب الكبدي 70-10. ويمكن أيضا هذه الطريقة يمكن تطبيقها على أي نوع من الأنسجة خزعة 11،12.
Protocol
Discussion
في هذا البروتوكول ، وصفنا إجراء الاستعمار التدريجي في بيئة مفتوحة لمزيد من التحقيق أثر مجهريات البقعة الأمعاء على الاستقلاب الكبدي المقررة بنسبة 1 H NMR التنميط HR MAS من الخزعة سليمة. وقد وصفت وسائل مختلفة من الاستعمار في الأدب. الأساليب الأكثر شيوعا لاستعمار الحي…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وتستمد جميع أطياف الرنين المغناطيسي المستخدمة كأمثلة توضيحية من دراسة نشرت في وقت سابق 7 الذي كان مدعوما ماليا من شركة نستله.
Materials
Table of specific reagents and equipment:
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
|---|---|---|---|
| 2.5 mm microtube | New Era | NE-H5/2.5-V-Br | |
| 1.7 mm capillary tube | Sigma-Aldrich | NORS175001 | |
| Capillary adapter | New Era | NE-325-5/1.7 | |
| Extraction rod | New Era | NE-341-5 | |
| HR-MAS rotor BL4 with 50 μL spherical Teflon spacer kit |
Bruker | HZ07213 | |
| Tool kit for 50 μL inserts | Bruker | B2950 | |
| Advance III 600 MHz NMR | Bruker | ||
| 1H HR MAS NMR solid probe | Bruker | ||
| Deuterium oxide 99.9 % | Sigma-Aldrich | 530867-1L | |
| 3-(trimethylsilyl)propionic acid-d4 (TSP) |
Sigma-Aldrich | 269913 |
References
- Cani, P. D., Delzenne, N. M. Gut microflora as a target for energy and metabolic. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. 10, 729-734 (2007).
- Ley, R. E., Turnbaugh, P. J., Klein, S., Gordon, J. I. Microbial ecology: human gut microbes associated with obesity. Nature. 444, 1022-1023 (2006).
- Raoult, D. Obesity pandemics and the modification of digestive bacterial flora. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 27, 631-634 (2008).
- Turnbaugh, P. J., Backhed, F., Fulton, L., Gordon, J. I. Diet-induced obesity is linked to marked but reversible alterations in the mouse distal gut microbiome. Cell. Host. Microbe. 3, 213-223 (2008).
- Balcombe, J. P., Barnard, N. D., Sandusky, C. Laboratory routines cause animal stress. Contemp. Top. Lab. Anim. Sci. 43, 42-51 (2004).
- Muyzer, G., Smalla, K. Application of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and temperature gradient gel electrophoresis (TGGE) in microbial ecology. Antonie van Leeuwenhoek. 73, 127-141 (1998).
- Claus, S. P. Colonization-induced host-gut microbial metabolic interaction. MBio. 2, (2011).
- Waters, N. J. High-resolution magic angle spinning 1H NMR spectroscopy of intact liver and kidney: optimization of sample preparation procedures and biochemical stability of tissue during spectral acquisition. Anal. Biochem. 282, 16-23 (2000).
- Bollard, M. E. High-resolution 1H and 1H-13C magic angle spinning NMR spectroscopy of rat liver. Magnetic resonance in medicine. 44, 201-207 (2000).
- Lindon, J. C., Holmes, E., Nicholson, J. Pattern recognition methods and applications in biomedical magnetic resonance. Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. 39, 1-40 (2001).
- Tate, A. R. Distinction between normal and renal cell carcinoma kidney cortical biopsy samples using pattern recognition of (1)H magic angle spinning (MAS) NMR spectra. NMR. Biomed. 13, 64-71 (2000).
- Wang, Y. Topographical variation in metabolic signatures of human gastrointestinal biopsies revealed by high-resolution magic-angle spinning 1H NMR spectroscopy. Journal of Proteome Research. 6, 3944-3951 (2007).
- Meiboom, S., Gill, D. Modified spin-echo method for measuring nuclear relaxation times. The review of scientific instruments. 29, 688-691 (1958).
- Nicholson, J. K., Holmes, E., Wilson, I. D. Gut microorganisms, mammalian metabolism and personalized health care. Nat. Rev. Microbiol. 3, 431-438 (2005).
- Martin, F. P. Effects of probiotic Lactobacillus paracasei treatment on the host gut tissue metabolic profiles probed via magic-angle-spinning NMR spectroscopy. Journal of Proteome Research. 6, 1471-1481 (2007).
- Swann, J. R. Variation in Antibiotic-Induced Microbial Recolonization Impacts on the Host Metabolic Phenotypes of Rats. J. Proteome. Res. , (2011).
- Jacobs, D. M., Gaudier, E., van Duynhoven, J., Vaughan, E. E. Non-digestible food ingredients, colonic microbiota and the impact on gut health and immunity: a role for metabolomics. Curr. Drug. Metab. 10, 41-54 (2009).
- Beckonert, O. High-resolution magic-angle-spinning NMR spectroscopy for metabolic profiling of intact tissues. Nat. Protoc. 5, 1019-1032 (2010).
- Hooper, L. V., Sansonetti, P., Zychlinsky, A. . Methods in microbiology. 31, 559-589 (2002).
- Rahija, R. J., Fox, J. G. Ch. 7. The mouse in biomedical research. , 217-234 (2007).
- Goodwin, B. L., Ruthven, C. R., Sandler, M. Gut flora and the origin of some urinary aromatic phenolic compounds. Biochemical Pharmacology. 47, 2294-2297 (1994).
- Koopman, J. P. ‘Normalization’ of germfree mice after direct and indirect contact with mice having a ‘normal’ intestinal microflora. Lab Anim. 20, 286-290 (1986).
- Nishikata, N., Shikata, N., Kimura, Y., Noguchi, Y. Dietary lipid-dependent regulation of de novo lipogenesis and lipid partitioning by ketogenic essential amino acids in mice. Nutrition and Diabetes. 1, 1-12 (2011).
- Spagou, K. A GC-MS metabolic profiling study of plasma samples from mice on low- and high-fat diets. J. Chromatogr. B. Analyt. Technol. Biomed. Life. Sci. 879, 1467-1475 (2011).
- Sanchez-Patan, F., Monagas, M., Moreno-Arribas, M. V., Bartolome, B. Determination of microbial phenolic acids in human faeces by UPLC-ESI-TQ MS. J. Agric. Food. Chem. 59, 2241-2247 (2011).
- Roux, A., Lison, D., Junot, C., Heilier, J. F. Applications of liquid chromatography coupled to mass spectrometry-based metabolomics in clinical chemistry and toxicology: A review. Clin. Biochem. 44, 119-135 (2011).
- Ryan, D., Robards, K., Prenzler, P. D., Kendall, M. Recent and potential developments in the analysis of urine: a review. Anal. Chim. Acta. 684, 8-20 (2011).
- Nagayama, K., Wuthrich, K., Bachmann, P., Ernst, R. R. Two-dimensional J-resolved 1H n.m.r. spectroscopy for studies of biological macromolecules. Biochem. Biophys. Res. Commun. 78, 99-105 (1977).
- Aue, W. P., Bartholdi, E., Ernst, R. R. Two-dimensional spectroscopy. Application to nuclear magnetic resonance. J. Chem. Phys. 64, 2229-2246 (1975).
- Bodenhausen, G., Ruben, D. J. Natural abundance 15N NMR by enhanced heteronuclear spectroscopy. Chemical. Physics. Letters. 69, 185-189 (1980).
- Fan, T. W. -. M. Metabolite profiling by one- and two-dimensional NMR analysis of complex mixtures. Progress in nuclear magnetic resonance spectroscopy. 28, 161-219 (1996).
- Fan, T., Lane, A. Structure-based profiling of metabolites and isotopomers by NMR. Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. 52, 48-48 (2008).
- Fonville, J. M. The evolution of partial least squares models and related chemometric approaches in metabonomics and metabolic phenotyping. Journal of Chemometrics. 24, 636-649 (2010).
- Merrifield, C. A. A metabolic system-wide characterisation of the pig: a model for human physiology. Mol. Biosyst. , (2011).
- Tugnoli, V. Molecular characterization of human gastric mucosa by HR-MAS magnetic resonance spectroscopy. International Journal of Molecular Medicine. 14, 1065-1071 (2004).
- Sitter, B. Comparison of HR MAS MR spectroscopic profiles of breast cancer tissue with clinical parameters. NMR Biomed. 19, 30-40 (2006).
- Beckonert, O. Metabolic profiling, metabolomic and metabonomic procedures for NMR spectroscopy of urine, plasma, serum and tissue extracts. Nat. Protoc. 2, 2692-2703 (2007).
