Dieta cu cereale integrale din quinoa compromite modificările microbiotei intestinale și ale colitei colonice induse de
Wei Liu
1 Centrul Shandong de resurse de germoplasmă a culturilor, Academia de Științe Agricole Shandong, Jinan, 250100 China
2 Institutul de Știință și Tehnologie Agroalimentară, Academia de Științe Agricole din Shandong, Jinan, 250100 China
3 Școala de sănătate publică și științe ale sănătății, Universitatea din Massachusetts, Amherst, 01003 SUA
Yu Zhang
1 Centrul Shandong de resurse de germoplasmă a culturilor, Academia de Științe Agricole Shandong, Jinan, 250100 China
Bin Qiu
2 Institutul de Știință și Tehnologie Agroalimentară, Academia de Științe Agricole din Shandong, Jinan, 250100 China
Fan Shoujin
4 Colegiul de Științe ale Vieții, Universitatea Normală Shandong, Jinan, 250014 China
Hanfeng Ding
1 Centrul Shandong de resurse de germoplasmă a culturilor, Academia de Științe Agricole Shandong, Jinan, 250100 China
4 Colegiul de Științe ale Vieții, Universitatea Normală Shandong, Jinan, 250014 China
Zhenhua Liu
3 Școala de sănătate publică și științe ale sănătății, Universitatea din Massachusetts, Amherst, 01003 SUA
Date asociate
Abstract
O mulțime de dovezi evidențiază faptul că disbioza microbiotei intestinale este un factor critic pentru boala inflamatorie intestinală (IBD). Atât studiile in vivo, cât și cele in vitro au demonstrat că quinoa are posibile efecte prebiotice. Prezentul studiu își propune să examineze potențialul utilizării quinoa pentru a ameliora disbioza și colita induse de sulfatul de sodiu de dextran (DSS). Un total de 40 de șoareci C57BL/6 au fost hrăniți fie cu o dietă AIN-93M, fie cu o dietă pe bază de quinoa, separat. Colita a fost indusă pentru 10 animale/grup dietetic cu o expunere de 5 zile la 2,5% DSS. Simptomele clinice au fost monitorizate la fiecare două zile, iar microbiota intestinală a fost caracterizată prin secvențierea genei ARNr 16S. Rezultatele au indicat faptul că consumul de quinoa a scăzut simptomele clinice, după cum se indică prin indicele redus de activitate a bolii și gradul de afectare histologică (P 1, 2, a atins niveluri epidemice la nivel mondial 3, 4. IBD este direct asociat cu un risc crescut de cancer colorectal, de fapt, utilizarea pe termen lung a agenților imunosupresori tradiționali pentru tratamentul IBD, de exemplu azatioprina, ar putea duce la o incidență mai mare a diferitelor tipuri de cancer 5. Prin urmare, este de o importanță crucială dezvoltarea de strategii pentru preveni apariția IBD 6, 7 .
Deși niciun studiu nu a determinat în mod convingător vreun grup sau tulpină bacteriană specifică care cauzează cu siguranță IBD, este bine acceptat faptul că disbioza microbiotei intestinale este un factor critic care contribuie la etiopatogeneza IBD 8. Pacienții cu IBD prezintă o reducere semnificativă a biodiversității și a stabilității microbiotei intestinale 4. Au, de asemenea, o abundență redusă de filme Firmicutes și Bacteriodete însoțite de o abundență considerabil crescută de Proteobacterii și Actinobacterii 9, 10. Unele grupuri bacteriene specifice, cum ar fi Enterobacteriaceae și Desulfovibrio, s-au dovedit a fi extinse la pacienții cu IBD 11, 12. Studiile folosind modele animale au furnizat dovezi mai directe: după inocularea cu microbiota de la șoareci cu colită, beneficiarul sănătos poate dezvolta inflamație intestinală 13 .
Dieta este un mediator direct pentru microbiota intestinală și, prin urmare, oferă un mijloc atractiv pentru prevenirea IBD. Chenopodium quinoa Willd (quinoa), o cultură comestibilă a cerealelor din regiunea Anzi din America de Sud, este bogată în proteine, vitamine și minerale de înaltă calitate și, în special, posedă o gamă largă de diverse polizaharide 14. Studiile in vitro au sugerat că quinoa are un efect prebiotic, inclusiv promovarea creșterii bacteriilor benefice și producerea de SCFA (acizi grași cu lanț scurt) 15. Polizaharidele din quinoa au demonstrat activitate de reglare a imunității în studiile pe animale 16. Toate dovezile sugerează că quinoa poate avea efecte benefice asupra sănătății intestinale.
În acest studiu, utilizând modelul animal de colită indusă de dextran sulfat de sodiu (DSS), am investigat în ce măsură consumul de quinoa a atenuat disbioza microbiotei intestinale și a redus simptomele colitei induse de DSS. Acest lucru a fost făcut cu luarea în considerare a dezvoltării unor strategii dietetice pentru prevenirea IBD.
Rezultate
Fiziologia corpului și indicii patologici
În acest studiu, grupurile de șoareci expuși la DSS au dezvoltat simptome clinice, inclusiv pierderea în greutate corporală, diaree și sângerări rectale. Așa cum se arată în FIG. 1a, b, greutățile corporale și scorurile DAI ale controalelor non-DSS au rămas stabile pe parcursul întregii 10 zile, în timp ce greutățile corporale ale grupurilor tratate cu DSS au scăzut semnificativ din ziua 4, iar DAI a crescut semnificativ din ziua 2. Când s-au comparat cele două În grupurile induse de DSS (MDSS vs. QDSS), s-a determinat că pierderea în greutate corporală a șoarecilor QDSS a fost mai mică decât cea a șoarecilor MDSS din ziua 6 până în ziua 10, iar diferența a fost semnificativă statistic în ziua 8. Șoarecii QDSS au prezentat scoruri DAI mai mici decât șoarecii MDSS din ziua 2 până la sfârșitul studiului, cu semnificații statistice prezentate în zilele 2, 6, 8 și 10 (P * Indică diferență semnificativă cu P ** Indică P *** Indică P 1c, d, grupurile tratate cu DSS au prezentat lungimi reduse ale colonului (Fig. 1c, P 1d, P = 0,0076). În compararea celor două grupuri tratate cu DSS, greutatea splinei șoarecilor din dieta standard AIN-93M (MDSS) a fost semnificativ mai mare decât cea a șoarecilor din dieta quinoa (QDSS) (P = 0,0288). Nicio diferență semnificativă în col lungimea onică a fost observată între grupurile MDSS și QDSS. Evaluarea histologică a arătat că tratamentul DSS a crescut semnificativ inflamația colonului (Fig. 1e), în timp ce consumul de quinoa a atenuat daunele tisulare, după cum se indică printr-un scor histologic mai scăzut pentru grupul QDSS comparativ cu grupul MDSS (Fig. 1f, P 2a, b, reducerea semnificativă a bogăției atât a speciilor microbiene (Chao1), cât și a diversității (Shannon) au fost observate la șoarecii colite tratați cu DSS, în comparație cu grupurile de control non-DSS (Chao1: P 2c (neponderat) și Fig. 2d (ponderat), atât valorile UniFrac, cât și cele ponderate, au arătat o separare distinctă a celor patru grupuri de tratament, ceea ce înseamnă că expunerea la DSS și dieta sunt ambii factori de influență cheie asupra compoziției microbiotei intestinale.
Analiza structurii taxonomice microbiene
Compoziția taxonomică microbiană și detaliile comparării taxonomiei bacteriene la nivelul filului au fost demonstrate în Fig. 3a, respectiv c. Clasificarea filogenetică a OTU-urilor a arătat că Firmicutes și Bacteroidetes sunt filurile predominante în grupurile de control non-DSS (grupuri MC și QC). Abundențele relative de Firmicutes la șoareci MC și QC au fost de 49,2% și 49,7%, iar abundențele de Bacteroidete în MC și QC au fost de 26,1% și respectiv 35,8%. După tratamentul cu DSS, abundențele relative ale Firmicutes și Bacteroidetes au fost semnificativ reduse în comparație cu omologii lor non-DSS. Abundența relativă de Firmicutes a scăzut la 28,0% (MDSS) și 39,5% (QDSS), iar cea a bacteroidelor a scăzut la 18,2% (MDSS) și 27,6% (QDSS). Magnitudinea scăderii a fost mult mai mică în grupurile de dietă cu quinoa (QC vs. QDSS), comparativ cu grupurile de dietă martor AIN-93M (MC vs. MDSS), iar abundențele relative ale acestor două filuri la șoarecii QDSS au fost semnificativ mai mari decât cele de la șoarecii MDSS (Firmicutes: P 17 și s-ar putea ca urmare a anumitor bacterii din Verrucomicrobia să poată de-polimeriza DSS și astfel să poată crește într-un mediu bogat în DSS 17, 18 .