Robie, Vasquez;Ju Kyoung, Oh;Ji Hoon, Song;Dae-Kyung, Kang
Journal of Animal Science and Technology
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제64권4호
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pp.671-695
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2022
The gastrointestinal tract is a complex ecosystem that contains a large number of microorganisms with different metabolic capacities. Modulation of the gut microbiome can improve the growth and promote health in pigs. Crosstalk between the host, diet, and the gut microbiome can influence the health of the host, potentially through the production of several metabolites with various functions. Short-chain and branched-chain fatty acids, secondary bile acids, polyamines, indoles, and phenolic compounds are metabolites produced by the gut microbiome. The gut microbiome can also produce neurotransmitters (such as γ-aminobutyric acid, catecholamines, and serotonin), their precursors, and vitamins. Several studies in pigs have demonstrated the importance of the gut microbiome and its metabolites in improving growth performance and feed efficiency, alleviating stress, and providing protection from pathogens. The use of probiotics is one of the strategies employed to target the gut microbiome of pigs. Promising results have been published on the use of probiotics in optimizing pig production. This review focuses on the role of gut microbiome-derived metabolites in the performance of pigs and the effects of probiotics on altering the levels of these metabolites.
Background: Red ginseng extract boosts immunity against inflammation and cancer in the human body. However, studies on the effects of red ginseng extract on the gut microbiome remain unexplored. Methods: In 2019, the positive effects and changes in the gut microbiome after administering 1 pack (3 g) of red ginseng extract per day to 53 adults aged 40 to 75 for 24 weeks were investigated. The gut microbial environment changes were qualitatively and quantitatively analyzed using next-generation sequencing and real-time polymerase chain reaction technology. Results: On comparing and analyzing alpha diversity and beta diversity, the microbial pattern showed significant differences (OTUs p = 0.003, chao1 p < 0.001, Bray-Curtis p = 0.001) before and after ingestion of red ginseng extract, indicating that gut microbial richness increased after ingestion. Moreover, after comparing and analyzing the gut microbiome's differences after red ginseng extract intake, significant differences were noted between three strains at the phylum level and among 57 strains at the genus level. Conclusion: This study proposes the potential use of red ginseng extract as a prebiotic after confirming its positive effects, including increasing gut microbiome richness, reducing harm to the gut microbiome, and increasing the number of some strains in the gut microbiome.
Chaewon Lee;Junbeom Lee;Ju Young Eor;Min-Jin Kwak;Chul Sung Huh;Younghoon Kim
한국축산식품학회지
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제43권5호
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pp.723-750
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2023
The gut microbiome is critical in human health, and various dietary factors influence its composition and function. Among these factors, animal products, such as meat, dairy, and eggs, represent crucial sources of essential nutrients for the gut microbiome. However, the correlation and characteristics of livestock consumption with the gut microbiome remain poorly understood. This review aimed to delineate the distinct effects of meat, dairy, and egg products on gut microbiome composition and function. Based on the previous reports, the impact of red meat, white meat, and processed meat consumption on the gut microbiome differs from that of milk, yogurt, cheese, or egg products. In particular, we have focused on animal-originated proteins, a significant nutrient in each livestock product, and revealed that the major proteins in each food elicit diverse effects on the gut microbiome. Collectively, this review highlights the need for further insights into the interactions and mechanisms underlying the impact of animal products on the gut microbiome. A deeper understanding of these interactions would be beneficial in elucidating the development of dietary interventions to prevent and treat diseases linked to the gut microbiome.
Objectives: This study aimed to review the clinical research of the gut microbiome for respiratory diseases to assist the design of trials for respiratory diseases by regulating the gut microbiome with herbal medicine later. Methods: We searched three international databases (PubMed, CENTRAL and EMBASE) to investigate randomized controlled trials (RCTs) of the gut microbiome for respiratory diseases. The selected trials were analyzed by study design, subject diseases, inclusion/exclusion criteria, sample size, study period, intervention group, control group, outcome measures, and study results. Results: A total of 25 studies were included and published from 1994 to 2021 mostly in Europe and Asia. Subject diseases were many in the order of respiratory tract infection, cystic fibrosis, allergy, and so on. As outcome measures, the gut microbiome in a fecal sample was analyzed by 16S rRNA sequencing analysis method, and symptom assessment tools related each disease were used. Major intervention drugs were probiotics and the results were mostly improved in the composition and diversity of the gut microbiome. Conclusion: Clinical studies of the gut microbiome for respiratory diseases have confirmed various effects and this review provides basic data for a well-designed clinical study for respiratory diseases by regulating the gut microbiome with herbal medicine.
The gut is an important organ with digestive and immune regulatory function which consistently harbors microbiome ecosystem. The gut microbiome cooperates with the host to regulate the development and function of the immune, metabolic, and nervous systems. It can influence disease processes in the gut as well as extra-intestinal organs, including the brain. The gut closely connects with the central nervous system through dynamic bidirectional communication along the gut-brain axis. The connection between gut environment and brain may affect host mood and behaviors. Disruptions in microbial communities have been implicated in several neurological disorders. A link between the gut microbiota and the brain has long been described, but recent studies have started to reveal the underlying mechanism of the impact of the gut microbiota and gut barrier integrity on the brain and behavior. Here, we summarized the gut barrier environment and the 4 main gut-brain axis pathways. We focused on the important function of gut barrier on neurological diseases such as stress responses and ischemic stroke. Finally, we described the impact of representative environmental sensors generated by gut bacteria on acute neurological disease via the gut-brain axis.
The gut microbiome is widely recognized as a dynamic organ with a profound influence on human physiology and pathology. Extensive epidemiological and longitudinal cohort studies have provided compelling evidence that disruptions in the early-life microbiome can have long-lasting health implications. Various factors before, during, and after birth contribute to shaping the composition and function of the neonatal and infant microbiome. While these alterations can be partially restored over time, metabolic phenotypes may persist, necessitating research to identify the critical period for early intervention to achieve phenotypic recovery beyond microbiome composition. In this review, we provide current understanding of changes in the gut microbiota throughout life and the various factors affecting these changes. Specifically, we highlight the profound impact of early-life gut microbiota disruption on the development of diseases later in life and discuss perspectives on efforts to recover from such disruptions.
Despite considerable advancements achieved using next-generation sequencing technologies in exploring microbial diversity, several species of the gut microbiome remain unknown. In this transformative era, culturomics has risen to prominence as a pivotal approach in unveiling realms of microbial diversity that were previously deemed inaccessible. Utilizing innovative strategies to optimize growth and culture medium composition, scientists have successfully cultured hard-tocultivate microbes. This progress has fostered the discovery and understanding of elusive microbial entities, highlighting their essential role in human health and disease paradigms. In this review, we emphasize the importance of culturomics research on the gut microbiome and provide new theories and insights for expanding microbial diversity via the optimization of cultivation conditions.
The LEPR (leptin receptor) genotype is associated with obesity. Gut microbiome composition differs between obese and non-obese adults. However, the impact of LEPR genotype on gut microbiome composition in humans has not yet been studied. In this study, the association between LEPR single nucleotide polymorphism (rs1173100, rs1137101, and rs790419) and the gut microbiome composition in 65 non-obese Korean adults was investigated. Leptin, triglyceride, low-density lipoprotein cholesterol, and high-density lipoprotein cholesterol levels were also measured in all participants. Mean ± SD (standard deviation) of age, body mass index, and leptin hormone levels of participants was 35.2 ± 8.1 years, 21.4 ± 1.8 kg/m2, and 7989.1 ± 6687.4 pg/mL, respectively. Gut microbiome analysis was performed at the phylum level by 16S rRNA sequencing. Among the 11 phyla detected, only one showed significantly different relative abundances between LEPR genotypes. The relative abundance of Candidatus Saccharibacteria was higher in the G/A genotype group than in the G/G genotype group for the rs1137101 single nucleotide polymorphism (p=0.0322). Participant characteristics, including body mass index, leptin levels, and other lipid levels, were similar between the rs1137101 G/G and G/A genotypes. In addition, the relative abundances of Fusobacteria and Tenericutes showed significant positive relationship with plasma leptin concentrations (p=0.0036 and p=0.0000, respectively). In conclusion, LEPR genotype and gut microbiome may be associated even in normal-weight Korean adults. However, further studies with a greater number of obese adults are needed to confirm whether LEPR genotype is related to gut microbiome composition.
Recently, the concept of personalized nutrition has been developed, which states that food components do not always lead to the same metabolic responses, but vary from person to person. Although this concept has been studied based on individual genetic backgrounds, researchers have recently explored its potential role in the gut microbiome. The gut microbiota physiologically communicates with humans by forming a bidirectional relationship with the micronutrients, macronutrients, and phytochemicals consumed by the host. Furthermore, the gut microbiota can vary from person to person and can be easily shifted by diet. Therefore, several recent studies have reported the application of personalized nutrition to intestinal microflora. This review provides an overview of the interaction of diet with the gut microbiome and the latest evidence in understanding the inter-individual differences in dietary responsiveness according to individual baseline gut microbiota and microbiome-associated dietary intervention in diseases. The diversity of the gut microbiota and the presence of specific microorganisms can be attributed to physiological differences following dietary intervention. The difference in individual responsiveness based on the gut microbiota has the potential to become an important research approach for personalized nutrition and health management, although further well-designed large-scale studies are warranted.
The human gastrointestinal (GI) tract houses a diverse microbial community, known as the gut microbiome comprising bacteria, viruses, fungi, and protozoa. The gut microbiome plays a crucial role in maintaining the body's equilibrium and has recently been discovered to influence the functioning of the central nervous system (CNS). The communication between the nervous system and the GI tract occurs through a two-way network called the gut-brain axis. The nervous system and the GI tract can modulate each other through activated neuronal cells, the immune system, and metabolites produced by the gut microbiome. Extensive research both in preclinical and clinical realms, has highlighted the complex relationship between the gut and diseases associated with the CNS, such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease, and amyotrophic lateral sclerosis. This review aims to delineate receptor and target enzymes linked with gut microbiota metabolites and explore their specific roles within the brain, particularly their impact on CNS-related diseases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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