Exercise plays an important role in regulating energy homeostasis, which affects the diversity of the intestinal microbial community in humans and animals. To the best of the authors' knowledge, few studies have reported the associations between horse gut microbiota along with their predicted metabolic activities and the athletic ability of Jeju horses and Thoroughbreds living in Korea. This study was conducted to investigate the association between the gut microbiota and athletic performance in horses. This study sequenced the V3 and V4 hypervariable regions of the partial 16S rRNA genes obtained from racehorse fecal samples and compared the fecal microbiota between high- and low-performance Jeju horses and Thoroughbreds. Forty-nine fecal samples were divided into four groups: high-performance Jeju horses (HJ, n = 13), low-performance Jeju horses (LJ, n = 17), high-performance Thoroughbreds (HT, n = 9), and low-performance Thoroughbreds (LT, n = 10). The high-performance horse groups had a higher diversity of the bacterial community than the low-performance horse groups. Two common functional metabolic activities of the hindgut microbiota (i.e., tryptophan and succinate syntheses) were observed between the low-performance horse groups, indicating dysbiosis of gut microbiota and fatigue from exercise. On the other hand, high-performance horse groups showed enriched production of polyamines, butyrate, and vitamin K. The racing performance may be associated with the composition of the intestinal microbiota of Jeju horses and Thoroughbreds in Korea.
Humans have and hold 100 trillion intestinal bacteria that are essential for health. For millions of years human-microorganisms interaction has co-evolved, and maintained close symbiotic relationship. Gut bacteria contributes to human health and metabolism, and humans provides the optimum nutrition-rich environment for bacteria. What is the mechanism of the host distinguishing the intestinal bacteria as its cohabiting partner and what kind of benefits does the gut microbiota provide the human are the fundamental questions to be asked and solved in order to make human life a higher quality. This review explains the physiological relationship and mutualism between the host and gut microorganism, and highlights the potential therapeutic approach for treating diseases, maintaining and improving health based on these correlations.
장내 미생물은 사람의 장에 거주하는 미생물 집단으로 자신들의 효소를 이용해 사람에게 직접적인 에너지원이 되는 대사산물을 만들기도 하고 병원성 미생물의 침입에 대응하기도 하며 소화관의 구조와 기능유지 및 면역계의 발달에 영향을 미치는 등의 중요한 기능을 수행한다. 최근 다양한 분석기술을 통해 사람의 장에 있는 다종 및 다수의 미생물의 구성을 관찰하였고 그 결과 특정 질병을 지닌 사람의 장내 미생물 구성은 건강한 사람의 일반적인 구성과 다르다는 것을 확인하였다. 이러한 발견을 바탕으로 건강한 사람의 대변에 있는 장내 미생물을 질병을 지닌 수여자에게 이식하는 fecal microbiota transplantation (FMT) 시술이 각광을 받기 시작하였다. FMT는 장내 미생물의 구성변화로 인해 나타나는 여러 질병에 치료제로 적용할 수 있는데 특히 재발률이 높은 Clostridium difficile 감염에서 활발한 연구가 이루어지고 있다. 이 논문은 지금까지 밝혀진 장내 미생물과 관련된 질병들의 종류와 실제 질병에 FMT를 적용한 사례 등을 정리하고 장내 미생물을 이용하여 현재 연구개발 중인 치료제나 진단도구의 예를 기술함으로써 장내 미생물의 사람의 건강증진과 질병치료를 위한 차세대 생물학적 치료제로서의 가능성을 고찰하고자 한다.
최근의 장내 미생물 연구에 따르면 우리의 건강에 대한 장내 미생물의 중요한 역할이 밝혀졌다. 이에 매년 다양한 건강 기능 식품이 개발되고 있다. 기능성 식품의 개발에는 기능성 식품의 유익한 효과를 확인하기위한 in-vivo 실험이 포함되는 경우가 많다. 그 이유로 기능성 식품이 장내 미생물에 미치는 영향을 조사하기 위해서 동물 실험을 자주 수행하고 있는 실정이다. 식품의 유익한 효과는 장내 미생물 생태가 식품에 의해 이동되어 유익한 박테리아의 증가, 잠재적인 병원성 박테리아의 감소 또는 둘 다에 따라 평가 될 수 있다. 동물 실험은 일반적으로 시간이 많이 걸리고 까다롭기 때문에 본 연구팀은 분변 미생물에 대한 in-vitro 연구로 식이 건강상의 이점을 얼마나 잘 반영하는지 조사했다. 본 연구에서는 두 사람의 배설물을 사용하여 15가지 음식이 장내미생물에 주는 영향을 조사했다. 결과는 식단에 따라 다양한 장내 미생물 이동을 보여 주었으며, 이는 일반적으로 알려진 유익한 식단(즉, 김치, 청국장)이 유산균과 비피도 박테리움을 증가 시켰음을 확인했다. 따라서, 우리는 식이 요법의 유익한 효과를 평가하기 위해 체외 분변 미생물균총 분석을 사용할 수 있다고 제안한다. 또한, 이 방법은 더 나아가 개인 맞춤형 식단을 설정하는 데 도움이 될 수 있다고 사료된다.
Anna Kang;Min-Jin Kwak;Hye Jin Choi;Seon-hui Son;Sei-hyun Lim;Ju Young Eor;Minho Song;Min Kyu Kim;Jong Nam Kim;Jungwoo Yang;Minjee Lee;Minkyoung Kang;Sangnam Oh;Younghoon Kim
한국축산식품학회지
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제44권5호
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pp.1080-1095
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2024
In contemporary society, the increasing number of pet-owning households has significantly heightened interest in companion animal health, expanding the probiotics market aimed at enhancing pet well-being. Consequently, research into the gut microbiota of companion animals has gained momentum, however, ethical and societal challenges associated with experiments on intelligent and pain-sensitive animals necessitate alternative research methodologies to reduce reliance on live animal testing. To address this need, the Fermenter for Intestinal Microbiota Model (FIMM) is being investigated as an in vitro tool designed to replicate gastrointestinal conditions of living animals, offering a means to study gut microbiota while minimizing animal experimentation. The FIMM system explored interactions between intestinal microbiota and probiotics within a simulated gut environment. Two strains of commercial probiotic bacteria, Enterococcus faecium IDCC 2102 and Bifidobacterium lactis IDCC 4301, along with a newly isolated strain from domestic dogs, Lactobacillus acidophilus SLAM AK001, were introduced into the FIMM system with gut microbiota from a beagle model. Findings highlight the system's capacity to mirror and modulate the gut environment, evidenced by an increase in beneficial bacteria like Lactobacillus and Faecalibacterium and a decrease in the pathogen Clostridium. The study also verified the system's ability to facilitate accurate interactions between probiotics and commensal bacteria, demonstrated by the production of short-chain fatty acids and bacterial metabolites, including amino acids and gamma-aminobutyric acid precursors. Thus, the results advocate for FIMM as an in vitro system that authentically simulates the intestinal environment, presenting a viable alternative for examining gut microbiota and metabolites in companion animals.
Accumulating evidence indicates that lactic acid bacteria could improve host physiology and lipid metabolism. To investigate the effect of the gut microbiota on host lipid metabolism, a hyperlipidemic rat model was established by feeding rats a high-fat diet for 28 days, and the gut microbiota of the rats was analyzed using real-time PCR before and after administration of Lactobacillus rhamnosus hsryfm 1301 and its fermented milk for 28 days. The findings showed that the Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp., Bacteroides spp., and Enterococcus spp. content in the hyperlipidemic rats gut was increased significantly (p < 0.05), while the Clostridium leptum and Enterobacter spp. content was decreased significantly after intervening with L. rhamnosus hrsyfm 1301 and its fermented milk for 28 days (p < 0.05). Furthermore, the lipid levels of the serum and the liver were decreased significantly (p < 0.05) and the fecal water content was increased significantly (p < 0.05) in the hyperlipidemic rats after the intervention, and hepatocyte fatty degeneration of liver tissues was also prevented. A positive correlation was observed between the Clostridium leptum content and the level of serum cholesterol, triglycerides, low-density lipoprotein, and high-density lipoprotein, and a negative correlation was observed between the Enterobacter spp. content and the Lactobacillus spp. and Bifidobacterium spp. content in the hyperlipidemic rats gut. These results suggest that the gut microbiota and lipid metabolism of hyperlipidemic rats could be improved by supplementation with L. rhamnosus hsryfm 1301 and its fermented milk.
Santarossa, Sara;Sitarik, Alexandra R.;Johnson, Christine Cole;Li, Jia;Lynch, Susan V.;Ownby, Dennis R.;Ramirez, Alex;Yong, Germaine LM.;Cassidy-Bushrow, Andrea E.
운동영양학회지
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제25권4호
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pp.24-37
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2021
[Purpose] To determine whether physical activity (PA), primarily the recommended 60 minutes of moderate-to-vigorous PA, is associated with gut bacterial microbiota in 10-year-old children. [Methods] The Block Physical Activity Screener, which provides minutes/day PA variables, was used to determine whether the child met the PA recommendations. 16S rRNA sequencing was performed on stool samples from the children to profile the composition of their gut bacterial microbiota. Differences in alpha diversity metrics (richness, Pielou's evenness, and Faith's phylogenetic diversity) by PA were determined using linear regression, whereas beta diversity (unweighted and weighted UniFrac) relationships were assessed using PERMANOVA. Taxon relative abundance differentials were determined using DESeq2. [Results] The analytic sample included 321 children with both PA and 16S rRNA sequencing data (mean age [SD] =10.2 [0.8] years; 54.2% male; 62.9% African American), where 189 (58.9%) met the PA recommendations. After adjusting for covariates, meeting the PA recommendations as well as minutes/day PA variables were not significantly associated with gut richness, evenness, or diversity (p ≥ 0.19). However, meeting the PA recommendations (weighted UniFrac R2 = 0.014, p = 0.001) was significantly associated with distinct gut bacterial composition. These compositional differences were partly characterized by increased abundance of Megamonas and Anaerovorax as well as specific Christensenellaceae_R-7_group taxa in children with higher PA. [Conclusion] Children who met the recommendations of PA had altered gut microbiota compositions. Whether this translates to a reduced risk of obesity or associated metabolic diseases is still unclear.
Ho Jun Kang;Nicholas Chargo;Soumya Chennupati;Kerri Neugebauer;Jae Youl Cho;Robert Quinn;Laura R. McCabe;Narayanan Parameswaran
Journal of Ginseng Research
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제47권2호
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pp.265-273
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2023
Background: The intestinal microbiota is an important regulator of bone health. In previous studies we have shown that intestinal microbiota dysbiosis, induced by treatment with broad spectrum antibiotics (ABX) followed by natural repopulation, results in gut barrier dysfunction and bone loss. We have also shown that treatment with probiotics or a gut barrier enhancer can inhibit dysbiosis-induced bone loss. The overall goal of this project was to test the effect of Korean Red Ginseng (KRG) extract on bone and gut health using antibiotics (ABX) dysbiosis-induced bone loss model in mice. Methods: Adult male mice (Balb/C, 12-week old) were administered broad spectrum antibiotics (ampicillin and neomycin) for 2 weeks followed by 4 weeks of natural repopulation. During this 4-week period, mice were treated with vehicle (water) or KRG extract. Other controls included mice that did not receive either antibiotics or KRG extract and mice that received only KRG extract. At the end of the experiments, we assessed various parameters to assess bone, microbiota and in vivo intestinal permeability. Results: Consistent with our previous results, post-ABX- dysbiosis led to significant bone loss. Importantly, this was associated with a decrease in gut microbiota alpha diversity and an increase in intestinal permeability. All these effects including bone loss were prevented by KRG extract treatment. Furthermore, our studies identified multiple genera including Lactobacillus and rc4-4 as well as Alistipes finegoldii to be potentially linked to the effect of KRG extract on gut-bone axis. Conclusion: Together, our results demonstrate that KRG extract regulates the gut-bone axis and is effective at preventing dysbiosis-induced bone loss in mice.
Chong-Su Kim;Min Ho Jung;Eun Young Choi;Dong-Mi Shin
Nutrition Research and Practice
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제17권5호
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pp.883-898
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2023
BACKGROUND/OBJECTIVES: Probiotics have been suggested as potent modulators of age-related disorders in immunological functions, yet little is known about sex-dependent effects of probiotic supplements. Therefore, we aimed to investigate sex-dependent effects of probiotics on profiles of the gut microbiota and peripheral immune cells in healthy older adults. SUBJECTS/METHODS: In a randomized, double-blind, placebo-controlled, multicenter trial, healthy elderly individuals ≥ 65 yrs old were administered probiotic capsules (or placebo) for 12 wk. Gut microbiota was analyzed using 16S rRNA gene sequencing and bioinformatic analyses. Peripheral immune cells were profiled using flow cytometry for lymphocytes (natural killer, B, CD4+ T, and CD8+ T cells), dendritic cells, monocytes, and their subpopulations. RESULTS: Compared with placebo, phylum Firmicutes was significantly reduced in the probiotic group in women, but not in men. At the genus level, sex-specific responses included reductions in the relative abundances of pro-inflammatory gut microbes, including Catabacter and unclassified_Coriobacteriales, and Burkholderia and unclassified Enterobacteriaceae, in men and women, respectively. Peripheral immune cell profiling analysis revealed that in men, probiotics significantly reduced the proportions of dendritic cells and CD14+ CD16- monocytes; however, these effects were not observed in women. In contrast, the proportion of total CD4+ T cells was significantly reduced in women in the probiotic group. Additionally, serum lipopolysaccharide-binding protein levels showed a decreasing tendency that were positively associated with changes in gut bacteria, including Catabacter (ρ = 0.678, P < 0.05) and Burkholderia (ρ = 0.673, P < 0.05) in men and women, respectively. CONCLUSIONS: These results suggest that probiotic supplementation may reduce the incidence of inflammation-related diseases by regulating the profiles of the gut microbiota and peripheral immune cells in healthy elders in a sex-specific manner.
The purpose of this study is to investigate the effects of non-obese MAFLD on the gut microbiota and metabolic pathways caused by high-temperature processed meals. It was decided to divide the eighteen male Sprague-Dawley rats into three groups: the control group, the dry-fried soybeans (DFS) group, and the high-fat diet (HFD) group. Following the passage of twelve weeks, a series of physical, biochemical, histological, and microbiological examinations were carried out. There were distinct pathological abnormalities brought about by each diet. The DFS diet was found to cause the development of fatty liver and to demonstrate strong relationships between components of the gut microbiota, such as Akkermansia and Mucispirillum, and indices of liver health. Diet-induced changes in the gut microbiome have a significant impact on liver pathology in non-obese patients with metabolically altered liver disease (MAFLD), which suggests that dietary interventions that target gut microbiota could be used to manage or prevent the illness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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