Kim, Hyun-Jung;Moon, Chang Mo;Kang, Jihee Lee;Park, Eun-Mi
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.25
no.6
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pp.575-583
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2021
Composition of the gut microbiota changes with aging and plays an important role in age-associated disease such as metabolic syndrome, cancer, and neurodegeneration. The gut microbiota composition oscillates through the day, and the disruption of their diurnal rhythm results in gut dysbiosis leading to metabolic and immune dysfunctions. It is well documented that circadian rhythm changes with age in several biological functions such as sleep, body temperature, and hormone secretion. However, it is not defined whether the diurnal pattern of gut microbial composition is affected by aging. To evaluate aging effects on the diurnal pattern of the gut microbiome, we evaluated the taxa profiles of cecal contents obtained from young and aged mice of both sexes at daytime and nighttime points by 16S rRNA gene sequencing. At the phylum level, the ratio of Firmicutes to Bacteroidetes and the relative abundances of Verrucomicrobia and Cyanobacteria were increased in aged male mice at night compared with that of young male mice. Meanwhile, the relative abundances of Sutterellaceae, Alloprevotella, Lachnospiraceae UCG-001, and Parasutterella increased in aged female mice at night compared with that of young female mice. The Lachnospiraceae NK4A136 group relative abundance increased in aged mice of both sexes but at opposite time points. These results showed the changes in diurnal patterns of gut microbial composition with aging, which varied depending on the sex of the host. We suggest that disturbed diurnal patterns of the gut microbiome can be a factor for the underlying mechanism of age-associated gut dysbiosis.
Kim, Seon-Kyun;Guevarra, Robin B.;Kim, You-Tae;Kwon, Joongi;Kim, Hyeri;Cho, Jae Hyoung;Kim, Hyeun Bum;Lee, Ju-Hoon
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.29
no.9
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pp.1335-1340
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2019
Probiotics, including bacteria and yeast, are live microorganisms that have demonstrated beneficial effects on human health. Recently, probiotic bacteria are constantly being studied and their applications are also being considered in promising adjuvant treatments for various intestinal diseases. Clinical trials and in vivo experiments have extended our current understanding of the important roles that probiotics play in human gut microbiomeassociated diseases. It has been documented through many clinical trials that probiotics could shape the intestinal microbiota leading to potential control of multiple bowel diseases and promotion of overall wellness. In this review, we focused on the relationship between probiotics and the human gut microbiota and its roles in gut microbiome-associated diseases. Here, we also discuss future directions and research areas that need further elucidation in order to better understand the roles of probiotics in the treatment of intestinal diseases.
The human-associated microbiota is diverse, varies between individuals and body sites, and is important in human health. Microbes in human body play an essential role in immunity, health, and disease. The human microbiome has been studies using the advances of next-generation sequencing and its metagenomic applications. This has allowed investigation of the microbial composition in the human body, and identification of the functional genes expressed by this microbial community. The gut microbes have been found to be the most diverse and constitute the densest cell number in the human microbiota; thus, it has been studied more than other sites. Early results have indicated that the imbalances in gut microbiota are related to numerous disorders, such as inflammatory bowel disease, colorectal cancer, diabetes, and atopy. Clinical therapy involving modulating of the microbiota, such as fecal transplantation, has been applied, and its effects investigated in some diseases. Human microbiome studies form part of human genome projects, and understanding gleaned from studies increase the possibility of various applications including personalized medicine.
The hindgut of horses is an anaerobic fermentative chamber for a complex and dynamic microbial population, which plays a critical role in health and energy requirements. Research on the gut microbiota of Mongolian horses has not been reported until now as far as we know. Mongolian horse is a major local breed in China. We performed high-throughput sequencing of the 16S rRNA genes V4 hypervariable regions from gut fecal material to characterize the gut microbiota of Mongolian horses and compare them to the microbiota in Thoroughbred horses. Fourteen Mongolian and 19 Thoroughbred horses were used in the study. A total of 593,678 sequence reads were obtained from 33 samples analyzed, which were found to belong to 16 phyla and 75 genera. The bacterial community compositions were similar for the two breeds. Firmicutes (56% in Mongolian horses and 53% in Thoroughbred horses) and Bacteroidetes (33% and 32% respectively) were the most abundant and predominant phyla followed by Spirochaete, Verrucomicrobia, Proteobacteria, and Fibrobacteres. Of these 16 phyla, five (Synergistetes, Planctomycetes, Proteobacteria, TM7, and Chloroflexi) were significantly different (p<0.05) between the two breeds. At the genus level, Treponema was the most abundant genus (43% in Mongolian horses vs 29% in Thoroughbred horses), followed by Ruminococcus, Roseburia, Pseudobutyrivibrio, and Anaeroplasma, which were detected in higher distribution proportion in Mongolian horses than in Thoroughbred horses. In contrast, Oscillibacter, Fibrobacter, Methanocorpusculum, and Succinivibrio levels were lower in Mongolian horses. Among 75 genera, 30 genera were significantly different (p<0.05) between the two breeds. We found that the environment was one of very important factors that influenced horse gut microbiota. These findings provide novel information about the gut microbiota of Mongolian horses and a foundation for future investigations of gut bacterial factors that may influence the development and progression of gastrointestinal disease in horses.
Numbers of companion animals and people rearing them are increasing in developed countries. As a result, businesses related to companion animals are becoming more advanced and specialized. Dogs have been cohabiting with humans as companions (pets) for thousands of years and, as a result, eat carbohydrate-rich foods similar to humans and maintain lives similar to their owners. Tight bonds between dogs and their owners are formed by sharing similar lifestyles, including a dwelling and food. Owners are responsible for their pets and treat them with emotional stability. Pets depend on their owners, although the food situation can cause stress. Since pet dogs are carnivorous in nature, providing pet dogs with a nutritionally balanced diet and functional materials is important for a healthy gut microbiome. Recently, the gut microbiota has become a research focus because it is associated with protection from harmful pathogens and immune regulation while maintaining physiological homeostasis. An abnormal gut microbiota is related to pathogenic processes and various gut, metabolic, mental, and neurological diseases. Additionally, pet dogs at risk of disease affect the health of their owners. Therefore, this review discusses the composition and diversity of the gut microbiota of dogs and the relationships between the gut microbiota and diseases.
Hong, Ji Taek;Lee, Min-Jung;Yoon, Sang Jun;Shin, Seok Pyo;Bang, Chang Seok;Baik, Gwang Ho;Kim, Dong Joon;Youn, Gi Soo;Shin, Min Jea;Ham, Young Lim;Suk, Ki Tae;Kim, Bong-Soo
Journal of Ginseng Research
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v.45
no.2
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pp.316-324
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2021
Background: Korea Red Ginseng (KRG) has been used as remedies with hepato-protective effects in liver-related condition. Microbiota related gut-liver axis plays key roles in the pathogenesis of chronic liver disease. We evaluated the effect of KRG on gut-liver axis in patients with nonalcoholic statohepatitis by the modulation of gut-microbiota. Methods: A total of 94 patients (KRG: 45 and placebo: 49) were prospectively randomized to receive KRG (2,000 mg/day, ginsenoside Rg1+Rb1+Rg3 4.5mg/g) or placebo during 30 days. Liver function test, cytokeraton 18, and fatigue score were measured. Gut microbiota was analyzed by MiSeq systems based on 16S rRNA genes. Results: In KRG group, the mean levels (before vs. after) of aspartate aminotransferase (53 ± 19 vs. 45 ± 23 IU/L), alanine aminotransferase (75 ± 40 vs. 64 ± 39 IU/L) and fatigue score (33 ± 13 vs. 26 ± 13) were improved (p < 0.05). In placebo group, only fatigue score (34 ± 13 vs. 31 ± 15) was ameliorated (p < 0.05). The changes of phyla were not statistically significant on both groups. In KRG group, increased abundance of Lactobacillus was related with improved alanine aminotransferase level and increased abundance of Clostridium and Intestinibacter was associated with no improvement after KRG supplementation. In placebo group, increased abundance of Lachnospiraceae could be related with aggravation of liver enzyme (p < 0.05). Conclusion: KRG effectively improved liver enzymes and fatigue score by modulating gut-microbiota in patients with fatty liver disease. Further studies are needed to understand the mechanism of improvement of nonalcoholic steatohepatitis. ClnicalTrials.gov: NCT03945123 (www.ClinicalTrials.gov).
In a preliminary study, Lactobacillus plantarum C29 was found to suppress 2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid (TNBS)-induced colitis in mice. Therefore, to understand whether an anti-colitic probiotic C29 could attenuate memory impairment, we examined the effects of C29 on TNBS-induced memory impairment in mice. Orally administered Lactobacillus plantarum C29 attenuated TNBS-induced memory impairment in mice in the Y-maze, noble object, and passive avoidance task tests. C29 treatment increased TNBS-suppressed hippocampal brain-derived neurotrophic factor expression and inhibited TNBS-induced hippocampal NF-${\kappa}B$ activation and blood LPS levels. Moreover, C29 restored the TNBS-disturbed gut microbiota composition. These findings suggest that C29 can alleviate memory impairment presumably by restoring the gut microbiota composition.
Short-chain fatty acids (SCFAs), such as butyrate, propionate, and acetate produced by the gut microbiota have been implicated in physiological responses (defense mechanisms, immune responses, and cell metabolism) in the human body. In several types of cancers, SCFAs, especially butyrate, suppress tumor growth and cancer cell metastasis via the regulation of the cell cycle, autophagy, cancer-related signaling pathways, and cancer cell metabolism. In addition, combination treatment with SCFAs and anticancer drugs exhibits synergistic effects, increasing anticancer treatment efficiency and attenuating anticancer drug resistance. Therefore, in this review, we point out the importance of SCFAs and the mechanisms underlying their effects in cancer treatment and suggest using SCFA-producing microbes and SCFAs to increase therapeutic efficacy in several types of cancers.
Alcohol dependence is a global public health problem, yet the mechanisms of alcohol dependence are incompletely understood. The traditional view has been that ethanol alters various neurotransmitters and their receptors in the brain and causes the addiction. However, an increasing amount of experimental evidence suggests that gut microbiota also influence brain functions via gut-to-brain interactions, and may therefore induce the development of alcohol use disorders. In this study, a rat model of alcohol dependence and withdrawal was employed, the gut microbiota composition was analyzed by high-throughput 16S rRNA gene sequencing, and the metagenome function was predicted by PICRUSt software. The results suggested that chronic alcohol consumption did not significantly alter the diversity and richness of gut microbiota in the jejunum and colon, but rather markedly changed the microbiota composition structure in the colon. The phyla Bacteroidetes and eight genera including Bacteroidales S24-7, Ruminococcaceae, Parabacteroides, Butyricimonas, et al were drastically increased, however the genus Lactobacillus and gauvreauii in the colon were significantly decreased in the alcohol dependence group compared with the withdrawal and control groups. The microbial functional prediction analysis revealed that the proportions of amino acid metabolism, polyketide sugar unit biosynthesis and peroxisome were significantly increased in the AD group. This study demonstrated that chronic alcohol consumption has a dramatic effect on the microbiota composition structure in the colon but few effects on the jejunum. Inducement of colonic microbiota dysbiosis due to alcohol abuse seems to be a factor of alcohol dependence, which suggests that modulating colonic microbiota composition might be a potentially new target for treating alcohol addiction.
The gut is a complex organ that has played an important role in digestion, absorption, endocrine functions, and immunity. The gut mucosal barriers consist of the immunologic barrier and nonimmunologic barrier. During critical illnesses, the gut is susceptible to injury due to the induction of intestinal hyperpermeability. Gut hyperpermeability and barrier dysfunction may lead to systemic inflammatory response syndrome. Additionally, gut microbiota are altered during critical illnesses. The etiology of such microbiome alterations in critical illnesses is multifactorial. The interaction or systemic host defense modulation between distant organs and the gut microbiome is increasingly studied in disease research. No treatment modality exists to significantly enhance the gut epithelial integrity, permeability, or mucus layer in critically ill patients. However, multiple helpful approaches including clinical and preclinical strategies exist. Enteral nutrition is associated with an increased mucosal barrier in animal and human studies. The trophic effects of enteral nutrition might help to maintain the intestinal physiology, prevent atrophy of gut villi, reduce intestinal permeability, and protect against ischemia-reperfusion injury. The microbiome approach such as the use of probiotics, fecal microbial transplantation, and selective decontamination of the digestive tract has been suggested. However, its evidence does not have a high quality. To promote rapid hypertrophy of the small bowel, various factors have been reported, including the epidermal growth factor, membrane permeant inhibitor of myosin light chain kinase, mucus surrogate, pharmacologic vagus nerve agonist, immune-enhancing diet, and glucagon-like peptide-2 as preclinical strategies. However, the evidence remains unclear.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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