Seong-woo MYEONG;Yong Ju LEE;Do Hyun KIM;Tae-Jong KIM
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.51
no.5
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pp.358-380
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2023
The intestinal microbiota plays a crucial role in determining human health, rendering it a major focus of scientific investigation. Rather than eliminating all microbes, promoting the proliferation of beneficial microorganisms within the gut has been recognized as a more effective approach to improving health. Unfavorable conditions potentially alter gut microbial populations, including a reduction in microbial diversity. However, intentionally enhancing the abundance of beneficial gut microbes can restore a state of optimal health. Polysaccharides are widely acknowledged for their potential to improve the gut microbiota. This review emphasizes the findings of recent studies examining the effects of forest product-derived polysaccharides on enhancing the gut microbiota and alleviating inflammation, diabetes symptoms, and obesity. The findings of several studies reviewed in this paper strongly suggest that forest products serve as an excellent dietary source for improving the gut microbiota and potentially offer valuable dietary interventions for chronic health problems, such as inflammation, diabetes, and obesity.
Shin, Jiwon;Kim, Bo-Ra;Guevarra, Robin B.;Lee, Jun Hyung;Lee, Sun Hee;Kim, Young Hwa;Wattanaphansak, Suphot;Kang, Bit Na;Kim, Hyeun Bum
Korean Journal of Agricultural Science
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v.45
no.4
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pp.655-663
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2018
The insect gut microbiome is known to have important roles in host growth, development, digestion, and resistance against pathogens. In addition, the genetic diversity of the insect gut microbiota has recently been recognized as potential genetic resources for industrial bioprocessing. However, there is limited information regarding the insect gut microbiota to better help us understand their potential benefits for enhanced pig production. With the development of next-generation sequencing methods, whole genome sequence analysis has become possible beyond traditional culture-independent methods. This improvement makes it possible to identify and characterize bacteria that are not cultured and located in various environments including the gastrointestinal tract. Insect intestinal microorganisms are known to have an important role in host growth, digestion, and immunity. These gut microbiota have recently been recognized as potential genetic resources for livestock farming which is using the functions of living organisms to integrate them into animal science. The purpose of this literature review is to emphasize the necessity of research on insect gut microbiota and their applicability to pig production or bioindustry. In conclusion, bacterial metabolism of feed in the gut is often significant for the nutrition intake of animals, and the insect gut microbiome has potential to be used as feed additives for enhanced pig performance. The exploration of the structure and function of the insect gut microbiota needs further investigation for their potential use in the swine industry particularly for the improvement of growth performance and overall health status of pigs.
The bacterial cells located within the gastrointestinal tract (GIT) outnumber the host's cells by a factor of ten. These human digestive-tract microbes are referred to as the gut microbiota. During the last ten years, our understanding of gut microbiota composition and its relation with intra- and extra-intestinal diseases including risk factors of cardiovascular diseases (CVD) such as atherosclerosis and metabolic syndrome, have greatly increased. A question which frequently arises in the research community is whether one can modulate the gut microbial environment to 'control' risk factors in CVD. In this review, we summarized promising intervention methods, based on our current knowledge of intestinal microbiota in modulating CVD. Furthermore, we explore how gut microbiota can be therapeutically exploited by targeting their metabolic program to control pathologic factors of CVD.
Guevarra, Robin B.;Kim, Jungman;Nguyen, Son G.;Unno, Tatsuya
Journal of Applied Biological Chemistry
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v.58
no.4
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pp.369-375
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2015
Meat from black pigs (BP) is in high demand compared with that from modern white pig (WP) breeds such as Landrace pigs owing to its high quality. However, the growth rate of black pigs is slower than that of white pig breeds. We investigated differences in the fecal microbial composition between white and black pigs to explore whether these breeds differed in the composition of their gut microbial communities. The swine gut microbiota was investigated using Illumina's MiSeq-based sequencing technology by targeting the V4 region of the 16S rRNA gene. Our results showed that the composition of the gut microbiota was significantly different between the two pig breeds. While the composition of the WP microbiota shifted according to the growth stage, fewer shifts in composition were observed for the BP gut microbiota. In addition, the WP gut microbiota showed a higher Firmicutes/Bacteroidetes ratio compared with that of BP. A high ratio between these phyla was previously reported as an obesity-linked microbiota composition. Moreover, the WP microbiota contained a significantly higher abundance of cellulolytic bacteria, suggesting a possibility of higher fiber digestion efficiency in WP compared to BP. These findings may be important factors affecting growth performance and energy-harvesting capacities in pigs. Our findings of differences in the gut microbiota composition between the two breeds may provide new leads to understand growth rate variation across pig breeds.
Oh, Ju Kyoung;Vasquez, Robie;Kim, Sang Hoon;Hwang, In-Chan;Song, Ji Hoon;Park, Jae Hong;Kim, In Ho;Kang, Dae-Kyung
Journal of Animal Science and Technology
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v.63
no.5
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pp.1142-1158
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2021
Short-chain fatty acids (SCFAs) are metabolic products produced during the microbial fermentation of non-digestible fibers and play an important role in metabolic homeostasis and overall gut health. In this study, we investigated the effects of supplementation with multispecies probiotics (MSPs) containing Bacillus amyloliquefaciens, Limosilactobacillus reuteri, and Levilactobacillus brevis on the gut microbiota, and fecal SCFAs and lactate levels of weaned pigs. A total of 38 pigs weaned at 4 weeks of age were fed either a basal diet or a diet supplemented with MSPs for 6 weeks. MSP administration significantly increased the fecal concentrations of lactate (2.3-fold; p < 0.01), acetate (1.8-fold; p < 0.05), and formate (1.4-fold; p < 0.05). Moreover, MSP supplementation altered the gut microbiota of the pigs by significantly increasing the population of potentially beneficial bacteria such as Olsenella, Catonella, Catenibacterium, Acidaminococcus, and Ruminococcaceae. MSP supplementation also decreased the abundance of pathogenic bacteria such as Escherichia and Chlamydia. The modulation of the gut microbiota was observed to be strongly correlated with the changes in fecal SCFAs and lactate levels. Furthermore, we found changes in the functional pathways present within the gut, which supports our findings that MSP modulates the gut microbiota and SCFAs levels in pigs. The results support the potential use of MSPs to improve the gut health of animals by modulating SCFAs production.
Background: Gut microbiota influence the central nervous system through gut-brain-axis. They also affect the neurological disorders. Gut microbiota differs in patients with Alzheimer's disease (AD), as a potential factor that leads to progression of AD. Oral intake of Korean Red Ginseng (KRG) improves the cognitive functions. Therefore, it can be proposed that KRG affect the microbiota on the gut-brain-axis to the brain. Methods: Tg2576 were used for the experimental model of AD. They were divided into four groups: wild type (n = 6), AD mice (n = 6), AD mice with 30 mg/kg/day (n = 6) or 100 mg/kg/day (n = 6) of KRG. Following two weeks, changes in gut microbiota were analyzed by Illumina HiSeq4000 platform 16S gene sequencing. Microglial activation were evaluated by quantitative Western blot analyses of Iba-1 protein. Claudin-5, occludin, laminin and CD13 assay were conducted for Blood-brain barrier (BBB) integrity. Amyloid beta (Aβ) accumulation demonstrated through Aβ 42/40 ratio was accessed by ELISA, and cognition were monitored by Novel object location test. Results: KRG improved the cognitive behavior of mice (30 mg/kg/day p < 0.05; 100 mg/kg/day p < 0.01), and decreased Aβ 42/40 ratio (p < 0.01) indicating reduced Aβ accumulation. Increased Iba-1 (p < 0.001) for reduced microglial activation, and upregulation of Claudin-5 (p < 0.05) for decreased BBB permeability were shown. In particular, diversity of gut microbiota was altered (30 mg/kg/day q-value<0.05), showing increased population of Lactobacillus species. (30 mg/kg/day 411%; 100 mg/kg/day 1040%). Conclusions: KRG administration showed the Lactobacillus dominance in the gut microbiota. Improvement of AD pathology by KRG can be medicated through gut-brain axis in mice model of AD.
Unno, Tatsuya;Kim, Jungman;Guevarra, Robin B.;Nguyen, Son G.
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.25
no.4
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pp.431-438
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2015
Ever since the ban on antibiotic growth promoters (AGPs), the livestock death rate has increased owing to pathogenic bacterial infections. There is a need of developing AGP alternatives; however, the mechanisms by which AGP enhances livestock growth performance are not clearly understood. In this study, we fed 3-week-old swine for 9 weeks with and without AGPs containing chlortetracycline, sulfathiazole, and penicillin to investigate the effects of AGPs on swine gut microbiota. Microbial community analysis was done based on bacterial 16S rRNA genes using MiSeq. The use of AGP showed no growth promoting effect, but inhibited the growth of potential pathogens during the early growth stage. Our results showed the significant increase in species richness after the stabilization of gut microbiota during the post-weaning period (4-week-old). Moreover, the swine gut microbiota was divided into four clusters based on the distribution of operational taxonomic units, which was significantly correlated to the swine weight regardless of AGP treatments. Taxonomic abundance analysis indicated a negative correlation between host weight and the abundance of the family Prevotellaceae species, but showed positive correlation to the abundance of the family Spirochaetaceae, Clostridiaceae_1, and Peptostreptococcaeae species. Although no growth performance enhancement was observed, the use of AGP inhibited the potential pathogens in the early growth stage of swine. In addition, our results indicated the ecological succession of swine gut microbiota according to swine weight. Here, we present a characterization of swine gut microbiota with respect to the effects of AGPs on growth performance.
Sangdon Ryu;Jeong Jae Lee;Daye Mun;Soo Rin Kim;Jeehwan Choe;Minho Song;Younghoon Kim
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.32
no.11
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pp.1454-1461
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2022
Palm kernel expeller (PKE), a by-product of palm oil extraction, contains higher amounts of fiber than corn and soybean meal, but offers low energy density, protein value, and amino acid (AA) composition, limiting its use for swine. Recently however, it was reported that dietary fiber has a positive effect on the gut microbiota of the host, and therefore it is necessary to study the effect of PKE feeding on the intestinal microbiota of swine. In this study, we investigated the effects of supplementation with PKE in lactation diets on the gut microbiota composition of lactating sows and their litters. A total of 12 sows were randomly assigned to two dietary treatment groups in a completely randomized design. The treatments were a diet based on corn-soybean meal (CON) and CON supplemented with 20% of PKE. Sow and piglet fecal samples were collected before farrowing, on days 7 and 28 (weaning) after farrowing, and on days 7 and 28 (weaning) after farrowing, respectively, to verify gut microbiota composition by pyrosequencing analysis. The beta-diversity result showed a significant difference only in weaning-stage piglets, but dietary PKE altered the gut microbiota in sows by increasing the abundance of Lactobacillus compared with CON. In piglets, dietary PKE decreased the abundance of opportunistic pathogen Proteus and increased the abundance of potentially beneficial bacteria, such as Prevotellaceae and Prevotella. Our results can be helpful in developing feeding strategies and support the beneficial effects of dietary PKE to improve the gut health of animals.
The genus Babesia includes parasites that can induce human and animal babesiosis, which are common in tropical and subtropical regions of the world. The gut microbiota has not been examined in hamsters infected by Babesia duncani. Red blood cells infected with B. duncani were injected into hamsters through intraperitoneal route. To evaluate the changes in gut microbiota, DNAs were extracted from small intestinal contents, acquired from hamsters during disease development. Then, the V4 region of the 16S rRNA gene of bacteria was sequenced using the Illumina sequencing platform. Gut microbiota alternation and composition were assessed according to the sequencing data, which were clustered with >97.0% sequence similarity to create amplicon sequence variants (ASVs). Bacteroidetes and Firmicutes were made up of the major components of the gut microbiota in all samples. The abundance of Bacteroidetes elevated after B. duncani infection than the B. duncani-free group, while Firmicutes and Desulfobacterota declined. Alpha diversity analysis demonstrated that the shown ASVs were substantially decreased in the highest parasitemia group than B. duncani-free and lower parasitemia groups. Potential biomarkers were discovered by Linear discriminant analysis Effect Size (LEfSe) analysis, which demonstrated that several bacterial families (including Muribaculaceae, Desulfovibrionaceae, Oscillospiraceae, Helicobacteraceae, Clostridia UGG014, Desulfovibrionaceae, and Lachnospiraceae) were potential biomarkers in B. duncani-infected hamsters. This research demonstrated that B. duncani infectious can modify the gut microbiota of hamsters.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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