Abordarea simbiotică restabilește homeostazia intestinală și prelungește supraviețuirea la șoareci leucemici cu cașexie

aug.4

ISME Journal 10 , 1456 – 1470 (2016)

Abstract

Casexia de cancer este un sindrom multifactorial care include pierderea musculară și inflamația. Deoarece microbii intestinali influențează imunitatea și metabolismul gazdei, am investigat rolul microbiotei intestinale în tratamentul terapeutic al cancerului și cașexia asociată.

O analiză la nivelul întregii comunități a microbiomei cecale în două modele de șoareci de cașexie de cancer (leucemie acută sau transplant de celule de cancer de colon) au identificat semnăturile microbiene comune, incluzând scăderea Lactobacillus spp. și a crescut Enterobacteriaceae și Parabacteroides goldsteinii / ASF 519. Pe baza acestor informații, am administrat un sinbiotic care conține fructani de tip inulină și Lactobacillus reuteri 100-23 vii la șoareci leucemici. Acest tratament a restabilit populația de Lactobacillus și a redus nivelele Enterobacteriaceae . De asemenea, a fost redusă proliferarea celulelor canceroase hepatice, pierderea musculară și morbiditatea și supraviețuirea prelungită. Administrarea sinbioticului a fost asociată cu restabilirea expresiei proteinelor antimicrobiene care controlează funcția barieră intestinală și markerii imunității intestinale, dar nu au influențat amprenta metabolomică a cererii de energie. 

În concluzie, acest studiu a furnizat dovezi că dezvoltarea cancerului în afara intestinului poate afecta homeostazia intestinală și ecosistemul microbian intestinal și că o intervenție sinobiotică, vizând unele modificări ale microbiotei intestinale, conferă beneficii gazdei, prelungind supraviețuirea și reducând cancerul proliferarea și cașexia.

Introducere

Trilioanele de microbi care trăiesc în tractul gastrointestinal al mamiferelor (adică microbiota intestinală) mențin o relație simbiotică cu gazda lor. Microbiota intestinală are un rol critic în procesele biologice cum ar fi maturarea sistemului imunitar și metabolismul gazdei ( Hooper et al., 2012 ; Brestoff și Artis, 2013 ). În mod reciproc, sistemul imunitar al gazdei oferă protecție împotriva microbilor și determină parțial compoziția microbiotei intestinale. Acest lucru se realizează parțial prin crearea unei bariere care implică mai mulți factori, inclusiv secreția de glicoproteine ​​(mucine), expresia proteinelor de joncțiune strânse, eliberarea agenților care împiedică translocarea microbilor intestinali (de exemplu, imunoglobulina A) și secreția de proteinele antimicrobiene cum ar fi regenerarea derivate din insulă 3 gamma (Reg3γ), gruparea secretoare IIA fosfolipaza A2 (Pla2g2) și α-defensinele ( Bevins și Salzman, 2011 ; Hooper și colab., 2012 ; Mukherjee și Hooper, 2015 ).

Aprecierea că microbiota intestinală are un rol esențial în sănătatea umană și animală a generat un interes extraordinar în strategiile de modulare a compoziției și a funcției sale metabolice în beneficiul gazdei.

Prebioticele sunt una dintre aceste strategii. Prebioții se referă în mod obișnuit la compușii nedigestibili care, sub forma unor substraturi pentru microorganismele din intestin, modulează compoziția și / sau activitatea microbiotei intestinului, conferind astfel un efect fiziologic benefic pentru gazdă ( Gibson și Roberfroid, 1995 ; Gibson și colab. ., 2004 ; Bindels și colab., 2015 ).Modularea microbiomei intestinului a arătat beneficii în mai multe modele experimentale de boală, de exemplu bolile inflamatorii intestinale, obezitatea, diabetul de tip 2, steatoza hepatică, cancerele gastrointestinale și boala alergică a căilor aeriene ( Schwabe și Jobin, 2013 ; Tilg and Moschen, 2014 , Bindels și colab., 2015 ).

Rolul potențial al microbilor intestinali în carcinogeneza și progresia cancerului în tractul gastrointestinal a fost un obiect de cercetare de zeci de ani ( Schwabe și Jobin, 2013 ; Louis et al., 2014 ). Recent, s-a demonstrat că microbiomul ar putea influența, de asemenea, apariția și progresia cancerului la situsurile extra-intestinale ( Schwabe și Jobin, 2013 ). În mod reciproc, s-a demonstrat în modelele de rozătoare că microbiota intestinală este modificată de cancerele care apar în afara tractului gastrointestinal ( Lin et al., 2012 ; Bindels și colab., 2012a , b ).Deoarece microbiota intestinală participă la reglementarea imunității și metabolismului gazdei, este de o importanță crucială, din punct de vedere terapeutic, de a determina dacă are un rol în progresia tumorii și tulburările metabolice asociate (adesea denumită și cașexia cancerului) și pentru a elucida mecanismele care stau la baza acestor interacțiuni.

Cachexia este o consecință gravă, dar adesea neglijată, a multor boli cronice.Prevalența sa variază de la 5% până la 15% dintre pacienții cu insuficiență cardiacă cronică în stadiu terminal până la 50-80% dintre pacienții cu cancer avansat ( Argiles et al., 2014 , von Haehling și Anker, 2014 ). Cachexia canceroasa este caracterizată de o pierdere a masei adipoase și a mușchilor care este adesea însoțită de anorexie și inflamație ( Argiles et al., 2014 ). Cachexia canceroasa rămâne o necesitate medicală nesatisfăcută și tratamentul acesteia va necesita probabil o abordare terapeutică multimodală care combină suportul nutrițional cu exerciții fizice și agenți farmacologici care vizează defalcarea mușchilor scheletici și a inflamației ( Fearon et al., 2012 , 2013 ). Am demonstrat anterior că administrarea de tulpini Lactobacillus specifice sau carbohidrați nedigestibili fermentați de microbi intestinali poate reduce inflamația sistemică și / sau progresia cancerului ( Bindels și colab., 2012a , b ), sugerând că microbiomul intestinului ar putea fi un potențial terapeutic tinta pentru caxexia cancerului. Aceste studii au ridicat câteva întrebări: cum este compoziția microbiotei intestinale afectată în casexia de cancer? 

au microbiota intestinului un rol în casexia cancerului?

Care sunt mecanismele implicate în acesta ?

În acest studiu, am folosit următoarea generație de secvențiere, metabolomică și profilare moleculară a gazdei pentru a obține cunoștințe aprofundate cu privire la impactul cancerului și cașexiei asupra compoziției microbiotezei intestinale și pentru a identifica căile care sunt potențial implicate în aceste microfibre intestinale – interactiunile dintre gazda. Folosind aceste abordări, am identificat taxoni bacterieni care au fost asociate cu alterarea homeostaziei intestinale.Informațiile obținute în primele studii au fost utilizate pentru a elabora o abordare dietetică combinând administrarea orală a unei bacterii cunoscute ca fiind scăzută în casexia de cancer ( Lactobacillus reuteri ) și un prebiotic (fructans de tip inulină, ITF). Apoi am determinat efectul acestui tratament simbiotic asupra duratei de viață și a altor semne fiziologice ale cașexiei de cancer.

materiale si metode

Cultură de celule

Celulele carcinomului 26 de celule (C26) au fost menținute în mediu de glucoză DMEM înalt, suplimentat cu ser 10% fetal bovin (clona PAA, PAA, Pasching, Austria), 100 pg ml- 1 streptomicină și 100 UI ml- 1 penicilină (Gibco, , Belgia) la 37 ° C cu 5% C02. Linia celulară de limfocite Pro-B (BaF3 / BaF) transfectată cu Bcr-Abl a fost menținută așa cum s-a descris anterior ( Bindels și colab., 2012a ).

Cultura bacteriană și testarea in vitro

Lactobacillus reuteri a fost crescut la 37 ° C în mediu MRS (Difco, Franklin Lakes, NJ, USA) până la faza staționară și apoi spălat. Pentru stimularea celulelor mononucleare din sângele periferic (PBMC), bacteriile au fost suspendate în soluție salină tamponată cu fosfat conținând 20% glicerol și depozitate la -80 ° C până la utilizare. Pentru experimentele in vivo , cultura bacteriană a fost centrifugată, supernatantul a fost îndepărtat și bacteriile peletate au fost păstrate la -80 ° C. Numerele bacteriene au fost verificate după decongelare și bacteriile au fost suspendate la o concentrație adecvată. PBMC-urile au fost izolate din sângele donatorilor sănătoși așa cum s-a descris anterior ( Foligne et al., 2007 ). Pe scurt, după centrifugarea cu gradient Ficoll (Pharmacia, Stockholm, Suedia), celulele mononucleare au fost colectate, spălate în mediu RPMI-1640 (Life Technologies, Ghent, Belgia) și ajustate la 2 x 106 celule per ml în RPMI suplimentat cu gentamicină 150 g ml- 1 ), 1- glutamină (2 M ) și ser 10% fetale de vițel (Gibco). PBMC-urile au fost stimulate cu soluție salină sau bacterie tamponată cu fosfat (raport bacterie: celulă de 10: 1) timp de 24 de ore la 37 ° C cu 5% C02. Supernatanții au fost colectați și depozitați la -20 ° C până când măsurătorile citokinelor au fost efectuate utilizând kituri ELISA de R & D Duoset (R & D, Minneapolis, MN, SUA).

animale

Șoarecii de la Charles River Laboratories (Chatillon-sur-Chalaronne, Franța) au fost adăpostiți la două șoareci per cuvă cu un ciclu de lumină / întuneric de 12 ore și au alimentat o dietă normală iradiată (AO4-10, 2,9 kcal g -1 , Augy, Franța). Șase la zece șoareci au fost incluși în fiecare grup, așa cum se indică în legende.

Modelul C26

Fie o soluție salină sau celule C26 (1 x 106 celule în 0,1 ml soluție salină) au fost injectate subcutanat (intrascapular) la șoareci masculi CD2F1 (vârstă de 8 săptămâni).

Modelul BaF

O soluție salină sau celule BaF (1 x 106 celule în 0,1 ml soluție salină) au fost injectate în vena cozii de șoareci femele Balb / c anesteziați (vârstă de 6 săptămâni). Experimentul de restricționare a dietei este descris în informațiile suplimentare . Pentru tratamentul sinbiotic, la 1 zi după injectarea de BaF, șoarecii au primit Lactobacillus reuteri 100-23 (2 x 108 CFU per ml) cu 0,2 g pe zi de ITF (oligofructoză, Orafti p95, 1,5 kcalg- 1 , Beneo- Orafti, Oreye, Belgia) în apa de băut, așa cum a fost descris anterior ( Bindels și colab., 2012a , b ). Soluțiile de băut au fost înlocuite în fiecare zi, iar alimentele și aportul de apă au fost înregistrate. Șoarecele șobolnic a consumat în medie 5,8 × 10 8 CFU pe zi pentru experimentul principal și 6,34 × 10 8 CFU pe zi pentru experimentul de supraviețuire ( Figura S1 suplimentară ). Aportul energetic a fost calculat luând în considerare conținutul energetic al dietei și al energiei din ITF.

La sfârșitul experimentului (11 zile pentru modelul C26 și 13 zile pentru modelul BaF), probele de sânge și țesut portal au fost recoltate după anestezie (ketamină și xilazină sau gaz izofluran, Abbot, Wavre, Belgia). Sângele din sânge a fost colectat în tuburi EDTA și centrifugat (13 000 g , 3 minute). Țesuturile au fost cântărite și înghețate în azot lichid. Toate probele au fost depozitate la -80 ° C.

Pentru experimentul de supraviețuire, a fost utilizat un set separat de șoareci.Jumătate dintre șoareci au primit tratamentul sinbiotic, așa cum s-a descris mai sus.Un scor de morbiditate a fost efectuat în ziua 14, așa cum este descris în informațiile suplimentare . Șoarecii au fost monitorizați la fiecare 3-6 ore de la ziua 15 până în ziua 19. Toți șoarecii au murit de cancer și, prin urmare, nu s-au retras țesuturile și sângele.

Experimentele au fost aprobate de comitetul de etică al Universității catolice de Louvain, iar condițiile de locuit au fost conforme cu specificațiile din Legea belgiană din 29 mai 3013 privind protecția animalelor de laborator (Acordul LA 1230314).

Analizele ARNm ale țesuturilor

Izolarea ARN, prepararea cADN-ului complementar și PCR în timp real au fost realizate așa cum s-a descris anterior ( Bindels și colab., 2012a ). Calitatea ARN a fost verificată utilizând un Bioanalyzer Agilent 2100 (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, SUA). Secvențele de primer sunt detaliate în Tabelul suplimentar S1 .Descrierea completă a procedurilor PCR cantitative în timp real (qPCR) este prezentată în informațiile suplimentare .

 microbiota intestinala-analize

ADN-ul ADN-ului genomic a fost extras din conținutul de cec cu ajutorul unui kit QIAamp DNA Stool Mini (Qiagen, Hilden, Germania), incluzând o etapă de batere a bilelor. Cuantificarea absolută a taxonelor bacteriene a fost efectuată de qPCR (primeri prezentați în tabelul suplimentar S1 ). Descrierea completă a procedurilor qPCR este furnizată în informațiile suplimentare . Sequencingul ilumina a fost realizat așa cum s-a descris anterior ( Krumbeck și colab., 2015 ). Regiunea V5-V6 a genei rSNA 16S a fost amplificată prin PCR cu primeri modificați. Ampliconii au fost purificați, cuantificați și secvențializați utilizând un dispozitiv Illumina Miseq pentru a produce produse de secvențiere de 2×300-bp la Universitatea din Minnesota Genomics Center. Calitatea inițială de filtrare a citirilor a fost realizată cu software-ul Illumina, obținând o medie de 148 370 citiri filtru trece pe eșantion.Scorurile de calitate au fost vizualizate și citirile au fost trimise la 240 bp. Citirile au fost fuzionate cu aplicația de îmbinare-perechi de Illumina ( Eren et al., 2013 ).Pentru probele cu citiri de peste 50 000, un subset de 50 000 citiri a fost selectat aleator folosind Mothur 1.32.1 ( Schloss et al., 2009 ) pentru a evita disparitățile mari în numărul de secvențe. Ulterior, conducta UPARSE implementată în USEARCH v7.0.1001 ( Edgar, 2013 ) a fost utilizată pentru a procesa ulterior secvențele. Chimaerasurile putative au fost identificate împotriva bazei de date de referință Gold și eliminate. Clustering-ul a fost realizat cu o cutoff de similaritate de 98% pentru a desemna unitățile taxonomice operaționale (OTUs). Secvențele non-chimice au fost, de asemenea, supuse clasificării taxonomice folosind RDP MultiClassifier 1.1 din Proiectul bazei de date Ribosomale ( Cole și colab., 2014 ) pentru caracterizarea genelor în filială a microbiomei fecale.

Filotipii au fost calculați ca procente proporționale pe baza numărului total de secvențe din fiecare probă. Indicii de alfabetică și beta-diversitate au fost calculați utilizând QIIME ( Caporaso et al., 2010 ). Dimensiunea efectului LDA a fost calculată și reprezentată grafic folosind LEfSe ( Segata și colab., 2011 ). Protocolul complet, analiza statistică și numerele de acces sunt furnizate în materialele și metodele suplimentare .

Profilul metabolic prin spectroscopie 1H RMN

În total, 50 pl de plasmă portală au fost amestecate cu 10 pl de D20, vortexate și centrifugate, și supernatantul a fost transferat în tuburi capilare RMN. Protocolul complet și analiza statistică sunt descrise în materialele și metodele suplimentare .

analize statistice

Semnificația statistică a diferențelor dintre grupuri a fost evaluată utilizând t -testul studenților atunci când se compară două grupuri sau ANOVA cu o singură cale, urmată de testul post-hoc comparativ al lui Tukey atunci când se compară mai multe grupuri. Datele sunt prezentate ca valori medii ± sem sau sub formă de whiskers cu minimă și maximă. P <0,05 a fost considerat statistic semnificativ.Mai multe informații sunt furnizate în materialele și metodele suplimentare .

Rezultate

Dezvoltarea cancerului modifică microbiota cecală

Au fost utilizate două modele de cașexie de cancer: modelul BaF și modelul C26.Modelul BaF implică injectarea intravenoasă a limfocitelor care exprimă Bcr-Abl, imitând astfel leucemia acută ( Bindels și colab., 2012b ). Modelul C26 constă într-o injecție subcutanată a celulelor tumorale ale colonului 26 (C26) ( Sciorati et al., 2009 , Talbert și colab., 2014 ). Ambele modele se caracterizează printr-o pierdere de masă de grăsime și atrofie musculară, așa cum a fost publicată anterior pentru modelul BaF ( Bindels și colab., 2012a ) și așa cum se arată în figura suplimentară S2 pentru modelul C26.

Analiza microbiotă cecală prin secvențierea Illumina a etichetelor rRNA 16S a evidențiat schimbări profunde în compoziția microbioterapiei în ambele modele, după cum reiese din analiza coordonatelor principale ale diversității beta-morfatice la nivelul OTU ( Figurile 1a și b ).Primele trei coordonate principale au explicat 74% și 95% din variația pentru modelele BaF și, respectiv, C26. 

Indicii alfa-diversitate de bogăție (specii observate), sau bogăție și uniformitate (Shannon) au fost scăzute la șoareci BaF și C26 comparativ cu omologii lor sănătoși ( figurile 1c și d ). În modelele BaF și C26, au fost afectate taxele de 25 și 54, respectiv. Modificările comune pentru ambele modele au inclus o scădere a ordinii Clostridiales , a clasei Clostridia , a familiei Lactobacillaceae și a genului Lactobacillus și o creștere a familiei Enterobacteriaceae , a ordinelor Enterobacteriales , a genului Parabacteroides și a codului Bacteroidetes ( Figurile 1e și f ).

În modelul C26, utilizând o analiză bazată pe OTU, am identificat 70 de filozofi semnificativ afectați. Printre altele, OTU 17 și OTU 97 (ambele identificate ca Escherichia ) au fost crescute de 2698 ori, respectiv 4676 de ori, în timp ce abundența relativă a OTU 2 (identificată ca Parabacteroides goldsteinii / ASF 519) a crescut de la 1% la 30% din secvențele 16S de ADN total. OTU 54 (identificat ca Lactobacillus johnsonii / gasseri ) a prezentat o scădere de patru ori ( tabelul suplimentar S2 ). Analiza qPCR a Enterobacteriaceae , P. goldsteinii / ASF 519 și Lactobacillus spp. arată tendințe similare rezultatelor din piroservenție ( Figura S3 suplimentară ).

figura 1
figura 1

Schimbări în compoziția microbioterapiei în modelele BaF și C26. ( a , b ) Analiza principală a coordonatelor indicele de diversitate a beta-Morisita-Horn calculată pe baza tabelului OTU. ( c , d ) indici de alfa-diversitate la șoarecii purtători de cancer față de cei de control (CT). Specii observate reprezintă un indice de bogăție, iar indicele Shannon ia în considerare bogăția și uniformitatea. ( e , f ) scorurile LDA sunt roșii pentru taxa îmbogățită în șoareci purtători de cancer și în verde pentru taxonul îmbogățit la șoarecii de control. N = 6-8, * P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001.

Imagine de dimensiune completă

Șoarecii cachectici au prezentat un consum redus de alimente ( Figura S4 suplimentară ). Pentru a examina dacă modificarea taxonomelor specifice a fost datorată modificărilor admisiei alimentare, șoarecii sănătoși au fost restricționați prin dietă pentru a imita scăderea aportului alimentar al șoarecilor BaF și aceleași taxoni au fost analizate de qPCR ( Figura suplimentară S4 ). Acest experiment ne-a permis să concluzionăm că modificările în Lactobacillus și Enterobacteriaceae care apar în cancer și cașexia asociată nu au fost datorate scăderii aportului alimentar.

Acest set de experiment ne-a condus la concluzia că, în două modele de cancer de șoarece și de cașexie, microbiota intestinală este afectată de dezvoltarea cancerului în afara tractului gastro-intestinal.

O abordare simbiotică reduce progresia cancerului și a cașexiei asociate

Pentru a investiga în continuare potențialul terapeutic al microbiotei intestinale, am aplicat o abordare simbiotică prin combinarea ITF, un prebiotic binecunoscut și a unei specii de Lactobacillus reuteri .

Motivul utilizării Lactobacililor dietetici a fost acela că aceste bacterii au fost reduse în mod constant în timpul cașexiei, în special în modelul BaF. În plus, am demonstrat într-un studiu anterior că administrarea unui amestec de Lactobacillus  gasseri 311476 și Lactobacillus reuteri 100-23 a redus inflamația sistemică și atrofia musculară în modelul BaF ( Bindels și colab., 2012a ). Co-incubarea in vitro a fiecărei tulpini bacteriene cu PBMC uman a sugerat că Lactobacillus gasseri au evocat răspunsurile pro-Th1, în timp ce Lactobacillus reuteri părea să posede mai multe proprietăți antiinflamatorii ( Figura 2 ). Prin urmare, Lactobacillus reuteri 100-23 a fost selectat pentru abordarea simbiotică și combinat cu ITF.

Figura 2
Figura 2

L. gasseri evocă răspunsurile pro-Th1, în timp ce L. reuteri pare să posede mai multe proprietăți antiinflamatorii. Nivelurile de citokine în mediu după co-cultură a speciilor PBMC umane și Lactobacillus (două experimente independente care implică un total de nouă donatori de PBMC). * P <0,01 vs mediu, # P <0,01 față de L. gasseri 311476.

Imagine de dimensiune completă

Șoarecii BaF au fost hrăniți cu ITF și cu Lactobacillus reuteri (LrI) pe tot parcursul studiului.La treisprezece zile după injectare, șoarecii tratați cu Lactobacillus reuteri LrI au prezentat o scădere a acumulării hepatice a celulelor BaF, după cum reiese din greutatea redusă a ficatului și o exprimare mai scăzută a Bcr-Abl, o proteină chimerică exprimată în mod specific în celulele BaF ( Figurile 3a și b ) . De remarcat, am arătat anterior că acești doi parametri sunt markeri cheie ai acumulării celulelor BaF în ficat ( Bindels și colab., 2012b ). Expresia Bcr-Abl în splină nu a fost afectată de tratamentul simbiotic (nu a fost detectat la șoarecii martor, BaF: 1,00 ± 0,14, BaF-LrI: 0,90 ± 0,11, Valoarea P = 0,59, n = 8). În plus,Lactobacillus reuteri LrI a dus la îmbunătățirea unor caracteristici cachectice, cum ar fi pierderea masei musculare și exprimarea markerilor atrofiei la mușchii tibialului și gastrocnemius ( Figurile 3c și e ). În acest experiment, tratamentul simbiotic nu a avut un impact semnificativ asupra consumului zilnic de energie ( Figura 3f ).

Figura 3
Figura 3

Abordarea sinbiotică reduce acumularea celulelor canceroase hepatice și caracteristicile cachectice la șoarecii leucemici. ( a ) Greutatea hepatice. ( b ) expresia mRNA Bcr-Abl în ficat. ND, nu a fost detectat. ( c ) Greutăți musculare. ( d, e ) exprimarea mRNA a markerilor atrofiei în mușchiul tibial și gastrocnemius. ( f ) consumul zilnic de energie. ( g ) Scorul de morbiditate efectuat în ziua 14. ( h ) Curba Kaplan-Meier prezentând fracțiile de supraviețuire analizate prin testul log rank ( P = 0,007). N = 8 pentru ( a – f ) și n = 10 pentru ( g ) și ( h ), P <0,05 față de control, P<0,05 vs BaF, P <0,01 vs BaF, .

Imagine de dimensiune completă

Un set separat de șoareci a fost utilizat pentru a investiga dacă tratamentul sinbiotic poate afecta morbiditatea și mortalitatea. Administrarea Lactobacillus reuteri LrI a redus scorul de morbiditate la jumătate și a prelungit supraviețuirea șoarecilor cu 2 zile ( Figurile 3g și h ). În acest experiment, nu s-a observat nicio modificare a consumului de energie după administrarea LrI, cu excepția zilelor 1 și 12 ( figura suplimentară S5).

Abordarea simbiotică schimbă compoziția microbiotară intestinală

Administrarea simbibotică a dus la greutăți mai mari ale conținutului și țesutului în cec ( figura suplimentară S5 ). Secvența de iluminare a confirmat schimbări profunde în structura microbiotei asociate cu dezvoltarea cancerului și a arătat că abordarea sinbiotică a contracarat unele dintre aceste modificări ( figurile 4 și 5 , figura suplimentară S5 , tabelele suplimentare S3 și S4 ). La nivel de gen, injectarea de BaF a fost asociată cu îmbogățirea Parabacteroides , Clostridium XI, Anaerotruncus și Escherichia și reducerea speciilor Barnesiella , Lactobacillus, Blautia, Clostridium XIVb și Parasutterella , printre altele; câteva dintre aceste modificări au fost observate în experimentele anterioare ( figurile 4 și 5 , figura suplimentară S6 și tabelul suplimentar S3 ).Lactobacillus reuteri LrI a inversat abundențele crescute ale Escherichiași Anaerotruncus , în timp ce a crescut abundența relativă a familiei Coriobacteriaceae , Clostridium cluster XVIII și a unor genuri cum ar fi Barnesiella , Lactobacillus, Bifidobacterium și Parasutterella ( Figurile 4 și 5 , Figura S6 ). Analizele bazate pe OTU au confirmat aceste rezultate și au indicat o creștere de cinci ori a abundenței relative a bacteriilor filamentoase segmentate (SFB, OTU 185) ( Figura 5 , Figura suplimentară S7 și Tabelul suplimentar S4 ).Cuantificarea Enterobacteriaceae , P. goldsteinii / ASF 519 și Lactobacillus spp.prin qPCR a confirmat rezultatele piroservenței ( fig.5d-g ).

Figura 4
Figura 4

Abordarea sinbiotică schimbă compoziția microbiotară intestinală. ( a ) cladograma LEfSe în roșu pentru taxonul îmbogățit în șoareci BaF și verde pentru taxa îmbogățită la șoarecii de control. ( b ) Cladograma LEfSe cu roșu pentru taxonul îmbogățit în șoareci BaF și verde pentru taxonul îmbogățit în șoarecii BaF-LrI. N = 8.

Imagine de dimensiune completă
Figura 5
Figura 5

Abordarea sinbiotică schimbă abundența mai multor taxoni bacteriene. ( a ) Speciile îmbogățite în șoareci BaF conform analizei LEfSe. ( b ) Clostridium cluster XVIII. ( c ) SFB / OTU 185. ( d – g ) Nivelele de bacterii din conținutul de cec al șoarecilor BaF hrăniți sau nu cu sinbiot, așa cum este determinat de qPCR. UA, unități arbitrare. N = 8, * P <0,05 față de control, # P <0,05 față de BaF.

Imagine de dimensiune completă

De notat, cinci din cele opt taxe bacteriene care s-au dovedit a fi în mod obișnuit afectate atât în ​​modelele BaF, cât și în cele C26 au fost în mod similar influențate de dezvoltarea cancerului în acest nou set de experimente (și anume familia Lactobacillaceae , familia Lactobacillus , familia Enterobacteriaceae , Enterobacteriales order și Parabacteroides genul) ( figura 4 și figura suplimentară S6 ). Această semnătură microbiană (creșterea nivelurilor de Enterobacteriaceae și P. goldsteinii / ASF 519 și scăderea nivelurilor de Lactobacillus ) a fost de asemenea observată în două experimente suplimentare BaF efectuate în interval de 18 luni, demonstrând reproductibilitatea rezultatelor noastre ( figura suplimentară S8 ).

Progresia de cancer modifică metabolomul portalului

Pentru a înțelege mai bine modul în care schimbarea compoziției și a activității microbiotei intestinale ar putea reduce proliferarea celulelor canceroase și cașexia subiacenta, am efectuat o analiză metabolomică a sângelui portal al șoarecilor.Analiza principală a coordonatelor profilurilor metabolice a evidențiat clusterizarea clară a șoarecilor de control datorită îmbogățirii glicemiei, fumaratului și lipoproteinelor în grupul martor și a lactatului, creatinei și succinatului în grupurile BaF și BaF-Lactobacillus reuteri LrI ( Figura 6 ). O comparație pe perechi a profilurilor RMN ale șoarecilor BaF și BaF-Lactobacillus reuteri LrI nu a evidențiat metaboliții discriminanți. Regresiile O-PLS asupra OTUs semnificativ afectate și a transcripțiilor PCR au arătat că lipoproteinele plasmatice au fost asociate negativ cu prezența unor microorganisme, cum ar fi un Porphyromonadacae (OTU 88) și familia Enterobacteriaceae neclasificate ( Figura suplimentară S9 ).

Figura 6
Figura 6

Progresia de cancer modifică metabolomul portalului. ( a ) Diagrama principală a analizei coordonatelor profilurilor metabolomice derivate din plasmă portală a șoarecilor de control (albastru), BaF (roșu) și BaF-LrI (verde) și încărcările asociate de PC2 ( b ) și PC1 ( c ). O pereche de comparații O-PLS-DA care prezintă scorurile calculate (axa x) față de scorurile validate încrucișat (axa y) și coeficienții lor de încărcare asociat. Greutățile variabilelor sunt colorate în funcție de pătratul coeficienților de corelație O-PLS-DA. ( d, e ) Controale vs BaF și ( f , g ) controale vs BaF-LrI. N = 6-8.

Imagine de dimensiune completă

Îmbunătățirile mediate de către sibiboți în biomarkerii intestinali imuni și barieră se corelează cu modificările microbiene

Pentru a identifica legăturile mecanice presupuse între disbioză microbiană și cancer și cașexie, am caracterizat intestinalul microbiotă-gazdă intestinală la nivel intestinal. Peptidele antimicrobiene afectează în mare măsură compoziția microbiotei intestinale ( Bevins și Salzman, 2011 ). Aici, expresia proteinelor antimicrobiene cum ar fi Lysozime 1, Reg3y și Pla2g2 a fost scăzută la șoareci BaF, precum și expresia TCF4 (factorul 4 de transcripție specific pentru celulele T), care conduce la diferențierea celulară Paneth ( Figura 7a ) ( Bevins și Salzman, 2011 ). În timp ce antimicrobialele constituie o barieră chimică împotriva agenților patogeni și comensale, proteinele joncțiunii strânse, cum ar fi ocluenele 1 (ZO-1) și occludinul zonelor, și secreția de mucus participă la construirea unei bariere fizice care limitează expunerea gazdei la microbii intestinului. Injectarea de celule BAF a redus expresia occludinei, ocluenelor zonula 1 și Muc2 ( figura 7b ). Nivelul de expresie al markerilor imunitari ai inflamației (TNF-a, IFN-γ și IL-1β), sistemul imunitar înnăscut (CD11b), macrofagele proinflamatorii (CD11c), limfocitele T (CD3y), limfocitele Th1 (IL-17A) au fost de asemenea scăzute în prezența cancerului, în timp ce IL-6 și pan-markerii macrofagi F4 / 80 și CD68 au rămas neafectați ( Figurile 7c și d ). Interesant, administrarea Lactobacillus reuteri LrI a contracarat majoritatea modificărilor induse de BaF detectate în intestin. Deși s-a demonstrat că ITF îmbunătățește funcția barieră intestinală printr-o creștere a producției de peptidă 2 asemănătoare glucagonului ( Cani și colab., 2009 ), administrarea Lactobacillus reuteri LrI nu a crescut expresia mRNA a proglucagonului, precursorul peptidei 2 asemănătoare cu glucagonul în acest studiu ( Figura 7b ).

Figura 7
Figura 7

Abordarea sinbiotică îmbunătățește imunitarul intestinal și biomarkerii de barieră la șoarecii leucemici. ( a ) expresia mARN a markerilor implicați în diferențierea celulelor Paneth și proteinele antimicrobiene. ( b ) expresia mARN a markerilor implicați în permeabilitatea intestinului. ( c ) expresia mARN a markerilor imuni legați de inflamație, imunitate înnăscută (CD11b) și macrofage. ( d ) exprimarea mARN a markerilor imuni în legătură cu celulele limfocitare (CD3y) Th1 (Tbet), Th17 (IL-17A) și Treg (Foxp3, IL-10, Ebi3). N = 7-8, * P <0,05 față de control, # P <0,05 față de BaF.

Imagine de dimensiune completă

Regulatorii T (Treg), un subset de limfocite care împiedică răspunsul imun, contribuie la homeostazia imună intestinală și sistemică și pot fi induse de microbiota comensală ( Rubtsov și colab., 2008 , Arpaia și colab., 2013 ; Atarashi și colab. , 2013 ). Dezvoltarea Treg este controlată de factorul de transcripție Foxp3, în timp ce funcția lui Tregs este mediată de IL-35 și IL-10 ( Collison et al., 2007 , Gavin și colab., 2007 ). Expresia intestinală Foxp3 și IL-10 a fost redusă la șoareci BaF și a fost restabilită după tratamentul cu LrI, în timp ce expresia Ebi3, o subunitate a citokinei IL-35 heterodimerice, nu a fost afectată de cancer, ci a fost indusă ca răspuns la LrI ( Figura 7d ) . Efectul imunomodulator al LrI nu a fost limitat la tractul gastrointestinal. Într-adevăr, administrarea LrI a crescut nivelele ARNm de Foxp3 în splină (BaF: 1,0 ± 0,1, BaF-LrI: 2,0 ± 0,4, P = 0,047) și această creștere a fost corelată cu abundența relativă Clostridium Cluster XVIII (Pearson r = = 0,002), un grup de microbi care este capabil să inducă Tregs ( Atarashi et al., 2013 ).

În cele din urmă, o analiză de corelație multiplă între biomarkerii intestinali și filiotipurile care au fost semnificativ afectate a evidențiat Escherichia sp. și P. goldsteinii / ASF 519 ca două bacterii care s-au corelat invers cu modificările intestinale. În plus, mai multe OTU-uri, cuprinzând în principal speciile de Barnesiella , Lactobacillus , Enterorhabdus și Porphyromonadaceae neclasificate, au corelat cu expresia Reg3γ, CD11b, CD11c și CD3γ ( Figura 8 , Tabelul suplimentar S5 ).

Figura 8
Figura 8

Îmbunătățirile mediate de către sibiboți în biomarkerii intestinali imuni și barieră se corelează cu modificările microbiene. Reprezentarea hărții de căldură a coeficientului de corelație Pearson între biomarkerii intestinali și filotipii semnificativ afectați. Cel mai apropiat taxon cunoscut este indicat cu numărul OTU din paranteze. * Ajustat P <0,05.

Imagine de dimensiune completă

Discuţie

În acest studiu, am demonstrat că echilibrul microbian intestinal a fost modificat de prezența tumorilor situate în afara tractului gastrointestinal, în conformitate cu studiul nostru anterior, unde am furnizat prima dovadă a unui microbiom intestinal modificat într-un model de leucemie și cașexie (BaF ) ( Bindels și colab., 2012a ).Caecal Lactobacillus spp. nivelurile au fost scăzute la șoarecii leucemici cu cașexie și o analiză PCR-DGGE (electroforeză în gradient de gradient de denaturare) a sugerat că alte bacterii decât lactobacili au fost afectate de boală. În același an, Lin et al. (2012) a arătat că implantarea subcutanată a celulelor cancerului de colon la șobolani a fost asociată cu o creștere a numărului de celule Enterobacteriaceae și Clostridium I și XI în fecale. În ambele studii, disbioza microbiană a fost evaluată utilizând abordări moleculare cu limitare în domeniul dinamic. Aici am folosit o abordare moleculara la nivelul intregii comunitati pentru a caracteriza profund schimbarile microbiene care apar in doua modele de casexice de cancer. Datele noastre au relevat o semnătură microbiană comună pentru ambele modele, care au inclus familia Enterobacteriaceae / genul Escherichia , genul Lactobacillus și speciile Parabacteroides goldsteinii / ASF 519. Unele dintre aceste modificări au fost observate și în studiile anterioare ( Lin et al., 2012 ; Bindels et al., 2012a ) și au fost raportate ca un semn al rezistenței reduse la colonizare ( Lawley și Walker, 2013 ).

Un mecanism potențial pentru dysbioza observat în timpul cașexiei la șoareci poate fi reducerea asociată a aportului alimentar observată la stadiul final al bolii. S-a raportat că aportul alimentar influențează compoziția microbienei intestinale ( Crawford et al., 2009 ) și se poate considera că acest consum redus de hrană constituie un factor confuziv în acest model de șoarece. Cu toate acestea, trebuie să se considere că anorexia este o amprentă deplină a cașexiei și, prin urmare, ar trebui integrată în modele experimentale. Experimentele noastre au arătat că schimbările majore ( Enterobacteriaceae și lactobacili) au apărut independent de aportul alimentar, sugerând că prezența celulelor canceroase influențează ecologia microbiană intestinală independent de aportul alimentar. Cu toate acestea, chiar dacă anorexia contribuie la disbioză, nu ar afecta implicațiile terapeutice ale constatărilor noastre. Tratamentul simbiotic a modificat într-o măsură foarte limitată aportul zilnic de energie al șoarecilor cachectici într-unul din cele două experimente. Putem considera că impactul este minor în comparație cu aportul redus de energie indus de leucemie și probabil nu este suficient de relevant pentru a fi luat în considerare pentru interpretarea datelor.

Rezultatele studiului nostru au demonstrat in mod clar modificari ale intestinulei microbiota in doua modele diferite de caxexie. Aceste constatări ridică problema dacă această dysbioză contribuie la patologiile observate. Am demonstrat anterior interesul terapeutic al restaurării lactobacililor ( Bindels și colab., 2012a ). După cunoștințele noastre, rolul microorganismelor, cum ar fi Escherichia și P. goldsteinii / ASF 519, în casexia de cancer nu a fost încă investigat. P. goldsteinii / ASF 519 este o specie comensă de șoarece care se găsește de asemenea la niveluri scăzute la om ( Dewhirst et al., 1999 ; Song et al., 2005 ). Studiul ELDERMET ( Claesson et al., 2012 ) a indicat că indivizii aflați în îngrijire pe termen lung au dezvoltat niveluri dominante de Parabacteroides și Alistipes care au fost asociate cu modificări ale fragilității, inflamației și abundențelor modificate ale producătorilor de acizi grași cu lanț scurt. Similar cu P. goldsteinii , genul Escherichia cuprinde tulpini de rozătoare și umane comensale și este prezent la valori scăzute la subiecții sănătoși. Unele tulpini sunt benefice pentru gazdă, în timp ce altele au fost asociate cu boala inflamatorie intestinală și cancerul colorectal ( Manichanh și colab., 2012 , Louis și colab., 2014 , Sha și colab., 2014). În studiul nostru, abordarea simbiotică a redus nivelele de Enterobacteriaceae .Acest fenomen ar putea fi mediat de acizi grași cu lanț scurt (acetat, propionat și butirat), a căror producție este stimulată de ITF ( Bindels et al., 2012b , Everard și colab., 2014 ) și care, în asociere cu reducerea pH-ului cecului, crearea unui mediu nepermisiv pentru Enterobacteriacele colitogene ( Veiga et al., 2010 ).

Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a stabili dacă microbiota intestinală are un rol în casexia de cancer. Cu toate acestea, pe baza constatărilor noastre, se pot formula următoarele ipoteze. Inflamațiile sistemice datorate dezvoltării cancerului vor modifica permeabilitatea intestinului, apărarea antimicrobiană și funcția celulară Paneth, ceea ce va conduce la disbioză. Ulterior, homeostaza intestinală modificată, disbioza microbiană și cașexia cancerului ar interacționa într-un ciclu vicios, unde modificările induse de cancer ale homeostazei intestinale stimulează creșterea anumitor bacterii care cresc în continuare inflamația sistemică și cașexia.Această ipoteză este susținută de mai multe elemente, independent de datele prezentate aici. În primul rând, inflamația sistemică, care are un rol cheie în casexia cancerului ( Fearon et al., 2012 , 2013 ; Argiles și colab., 2014 ; von Haehling și Anker, 2014 ), este prezentă la șoareci BaF și C26 ( Fearon și colab. , 2012 ; Bindels et al., 2012a , b ) și crește permeabilitatea epitelială ( Ivanov et al., 2010 ). Mai mult, inflamația stimulează creșterea enterobacteriilor și a E. coli și creează o oportunitate pentru aderarea la mucoasa colonică a mucoaselor coloniale prin scăderea producției de mucine și antimicrobiene ( Lupp și colab., 2007 , Winter și colab., 2013 ; et al., 2014 ). În cele din urmă, o relație similară între celulele Paneth, pierderea diversității bacteriene, înflorirea E. coli și alterarea imunității au fost raportate recent în alte modele de șoarece ( Inaba și colab., 2010 , Arthur și colab., 2012 , Eriguchi și colab. 2012 ).

În plus față de stabilirea prezenței schimbărilor microbiene în casexia cancerului, rezultatele studiului prezent au furnizat clar dovezi pentru a considera microbiota intestinală ca o țintă terapeutică în cancer și cașexie. Într-adevăr, modularea nutrițională a microbiomei prin abordări combinate pre și probiotice a dus la reducerea proliferării celulelor canceroase și la îmbunătățirea caracteristicilor cachectice, conducând astfel la supraviețuire prelungită.

Deoarece Lactobacillus reuteri nu este capabil să metabolizeze ITF, această combinație ar fi numită o abordare complementară sinbiotică ( Kolida și Gibson, 2011 ).

Datele obținute in vitroconfirmă faptul că Lactobacillus reuteri 100-23 este mai degrabă antiinflamator. De aceea, s-ar putea specula că o astfel de modulare imună ar putea stimula proliferarea cancerului ( Mantovani et al., 2008 ). Cu toate acestea, acest lucru nu a fost observat aici.

Pentru a dezvălui mecanismele prin care abordarea sinbiotică oferă beneficiile sale, am efectuat secvențierea 16S a microbiotei intestinale, analiza metabolomică a sângelui portal și caracterizarea moleculară la nivelul intestinului, ceea ce ne-a permis să tragem câteva ipoteze privind mecanismul beneficiile tratamentului sinbiotic.

În primul rând, abordarea sinbiotică ar putea să-și medieze beneficiile prin restaurarea homeostaziei intestinale. Implicarea permeabilității ridicate a intestinului în casexia de cancer a fost recent propusă ( Puppa et al., 2011 ; Bindels și Delzenne, 2013 ). Datele noastre arată clar că celulele canceroase implantate la distanță de tractul gastrointestinal pot afecta bariera intestinală și funcția imună.Modificările funcției barieră intestinală pot contribui la starea inflamatorie și, prin urmare, la fenotipul cachectic. Prin restaurarea funcției barieră intestinală, tratamentul sinbiotic poate afecta inflamația sistemică, așa cum este descris în alte contexte patologice ( Cani et al., 2009 ).

În al doilea rând, abordarea sinbiotică ar putea modula imunitatea prin creșterea abundenței taxonelor bacteriene cu proprietăți imunomodulatoare, cum ar fi Clostridium cluster XVIII, SFB și Lactobacillus reuteri 100-23. Atarashi și colab.(2013) au demonstrat anterior că un amestec selectat de tulpini de Clostridia care se încadrează în Clostridium Clusters IV, XIVa și XVIII a fost capabil să inducă Tregs. În concordanță cu acest rezultat, am găsit o corelație puternică între Clostridium cluster XVIII și expresia Foxp3 în intestin și în splină. SFB are o capacitate unică de a educa sistemul imunitar intestinal și de a induce o stare sănătoasă de inflamație fiziologică, în special prin calea IL-17 ( Ivanov et al., 2009; Schnupf et al., 2015 ). În consecință, expresia IL-17A intestinală a crescut ca răspuns la tratamentul sinbiotic. În cele din urmă, deoarece Lactobacillus reuteri 100-23 a provocat o ușoară creștere a numărului de Tregs în splina șoarecilor fără Lactobacillus ( Livingston et al., 2010 ), creșterea simptomatică a expresiei Foxp3 poate fi mediată direct de Lactobacillus reuterii 100-23.

Metabolomul portalului a reflectat în principal o stare a cererii de energie la șoareci leucemic, în care s-au observat scăderi semnificative ale nivelurilor de glucoză și lipoproteine, concomitent cu creșterea nivelului de CREATINA și LACTAT.Nivelurile crescute de creatină sunt tipice pierderii musculare și în concordanță cu modelul cachectic. Nivelul crescut al lactatului în plasmă porală a șoarecilor leucemice a fost probabil o consecință a producției de lactat de către celulele cancer BaFașa cum s-a raportat anterior ( Bindels și colab., 2012b ). Succinatul, un produs intermediar din ciclul Krebs de origine endogenă și microbiană, a fost, de asemenea, îmbogățit la șoareci leucemici. Analiza metabolomică nu a evidențiat niciun metabolit portabil discriminativ pentru intervenția sinbiotică. Lipsa metaboliților discriminanți întărește ipoteza că abordarea sinbiotică oferă un beneficiu prin modificări subtile ale imunității sau prin impactul căilor metabolice care produc metaboliți la niveluri scăzute, cum ar fi propionatul, care, deși detectat, a fost sub limita de cuantificare în acest studiu. Într-adevăr, am furnizat anterior dovezi solide care sugerează că propionatul produs prin fermentarea bacteriană a ITF reduce proliferarea celulelor BaF în ficat ( Bindels et al., 2012b ).

Studiul prezent a demonstrat că cachexia de cancer a fost asociată cu modificări profunde ale microbiotei intestinale la două modele animale.

Datele noastre au arătat în continuare că modularea dietetică a microbiotei intestinale care a atenuat unele dintre modelele dysbiotice a restaurat bariera intestinală intestinală și funcția imună, reducând astfel cancerul și cașexia asociată.

În plus, abordarea sinbiotică a prelungit supraviețuirea, un rezultat primar relevant pentru terapia nutrițională în cancer ( Baracos et al., 2012 ).

Deoarece toate modelele animale au limitările lor, explorarea ecosistemului microbian intestinal la pacienții cu cancer cu cașexie este acum necesară înainte de orice extrapolare la oameni. Ce doze de sinbiotice ar trebui să fie utilizate în studiile clinice pentru a traduce concluziile noastre rămâne extrem de speculativă. Informații utile pot fi obținute din lucrările publicate, în special în contextul modificărilor metabolice legate de obezitate, care au evidențiat modificări ale microbiotei intestinale similare la șoareci și femeilor obeze la consumul de prebiotice care au fost asociate cu îmbunătățirea metabolismului gazdei ( Dewulf și colab. , 2013 ).

Împreună, aceste date sugerează un rol pentru microbiota intestinală și pentru bariera intestinală în tratamentul terapeutic al cancerului și cașexia asociată.Studiile viitoare vor fi axate pe investigarea rolului cauzal al microbilor intestinali specifici și a modificării homeostazei intestinale în progresia cancerului și a cașexiei asociate și evaluarea relevanței constatărilor noastre la pacienții cu cancer cu cașexie.

Referințe

  1. Argiles JM , Busquets S , Stemmler B , Lopez-Soriano FJ . (2014). Cachexia de cancer: înțelegerea bazei moleculare . Nat Rev Cancer 14 : 754-762.

  2. Arpaia N , Campbell C , Fan X , Dikiy S , van der Veeken J , deRoos P et al .(2013). Metaboliturile produse de bacteriile comensale promovează generarea de celule T de reglementare periferică . Nature 504 : 451-455.

  3. Arthur JC , Perez-Chanona E , Muhlbauer M , Tomkovich S , Uronis JM , Fan TJși colab . (2012). Inflamația intestinală vizează activitatea de inducere a cancerului în microbioterapie . Science 338 : 120-123.

  4. Atarashi K , Tanoue T , Oshima K , Suda W , Nagano Y , Nishikawa H și colab .(2013). Treg inducție printr-un amestec rațional selectat de tulpini Clostridia de la microbiota umană . Natura 500 : 232-236.

  5. Baracos VE , Pichard C , atașamentul D. (2012). Supraviețuirea: rezultatul primar relevant pentru terapia nutrițională la pacienții cu cancer . Curr Opin Clin Nutr Metab Care 15 : 211-212.

  6. Bevins CL , NH Salzman . (2011). Celule Paneth, peptide antimicrobiene și întreținerea homeostaziei intestinale . Nat. Rev. Microbiol. 9 : 356-368.

  7. Bindels LB , Beck R , Schakman O , Martin JC , De Backer FC , Sohet FM și colab . (2012a). Restaurarea nivelurilor specifice de lactobacili scade markerii de inflamație și atrofie musculară într-un model de șoarece cu leucemie acută . PLoS One 7 : e37971.

  8. Bindels LB , Delzenne NM , Cani PD , Walter J. (2015). Către un concept mai cuprinzător pentru prebiotice . Nat Rev Gastroenterol Hepatol 12 : 303-310.

  9. Bindels LB , Delzenne NM . (2013). Pierderea muschilor: microbiota intestinului ca o noua tinta terapeutica? Int J Biochem Cell Biol 45 : 2186-2190.

  10. Bindels LB , Porporato P , Dewulf EM , Verrax J , Neyrinck AM , Martin JC și colab . (2012b). Propionatul derivat din microbiota din gut reduce proliferarea celulelor canceroase în ficat . Br J Cancer 107 : 1337-1344.

  11. Brestoff JR , Artis D. (2013). Bacteriile comuniene la interfața metabolismului gazdă și a sistemului imunitar . Nat Immunol 14 : 676-684.

  12. Cani PD , Possemiers S , Van de Wiele T , Guiot Y , Everard A , Rottier O et al .(2009). Modificări ale inflamației de control a microbiotinei intestinale la șoarecii obișnuiți printr-un mecanism care implică îmbunătățirea permeabilității intestinale a GLP-2 . Gut 58 : 1091-1103.

  13. Caporaso JG , Kuczynski J , Stombaugh J , Bittinger K , Bushman FD , Costello EK și colab . (2010). QIIME permite analiza datelor de secvențializare a comunității cu performanțe ridicate . Nat Metode 7 : 335-336.

  14. Claesson MJ , Jeffery IB , Conde S , Power SE , O’Connor EM , Cusack S și colab. (2012). Compoziția microbiană a gutului se corelează cu dieta și sănătatea la vârstnici . Natura 488 : 178-184.

  15. Cole JR , Wang Q , Fish JA , Chai B , McGarrell DM , Sun Y și colab . (2014).Proiectul bazei de date binoculare: date și instrumente pentru analiza rRNA cu randament ridicat . Nucleic Acids Res 42 : D633-D642.

  16. Collison LW , Workman CJ , Kuo TT , Boyd K , Wang Y , Vignali KM și colab .(2007). Citokina inhibitoare IL-35 contribuie la funcția de reglare a celulelor T.Nature 450 : 566-569.

  17. Crawford PA , Crowley JR , Sambandam N , Muegge BD , Costello EK , Hamady M et al . (2009). Reglarea metabolismului cetonului miocardic de către microbiota intestinală în timpul deprivării nutrienților . Proc Natl Acad Sci SUA 106 : 11276-11281.

  18. Dewhirst FE , Chien CC , Paster BJ , Ericson RL , Orcutt RP , Schauer DB și colab. (1999). Filiogena microbiotei murine definite: modificată flora Schaedler . Appl Environ Microbiol 65 : 3287-3292.

  19. Dewulf EM , Cani PD , Claus SP , Fuentes S , Puylaert PG , Neyrinck AM și colab. (2013). Introspecție asupra conceptului de prebiotic: lecții dintr-un studiu experimental de explorare dublu-orb cu fructani de tip inulină la femei obeze . Gut62 : 1112-1121.

  20. Edgar RC . (2013). UPARSE: secvențe OTU foarte precise din ampliconul microbian . Nat Metods 10 : 996-998.

  21. Eren AM , Vineis JH , Morrison HG , Sogin ML . (2013). O metodă de filtrare pentru a genera citiri scurte de înaltă calitate utilizând tehnologia iluminată asociată . PLoS One 8 : e66643.

  22. Eriguchi Y , Takashima S , Oka H , Shimoji S , Nakamura K , Uryu H și colab .(2012). Boala grefă versus gazdă perturbă ecologia microbiană intestinală prin inhibarea producției celulare Paneth a defensinelor . Blood 120 : 223-231.

  23. Everard A , Lazarevic V , Gaia N , Johansson M , Stahlman M , Backhed F și colab . (2014). Microbiomul de șoareci tratați cu prebiotice dezvăluie țintele noi implicate în răspunsul gazdei în timpul obezității . ISME J 8 : 2116-2130.

  24. Fearon K , Arends J , Baracos V. (2013). Înțelegerea mecanismelor și a opțiunilor de tratament în cazexia de cancer . Nat Rev Clin Oncol 10 : 90-99.

  25. Fearon KC , Glass DJ , Guttridge DC . (2012). Canceria cailor: mediatori, semnalizare și căi metabolice . Cell Metab 16 : 153-166.

  26. Foligne B , Nutten S , Grangette C , Dennin V , Goudercourt D , Poiret S și colab .(2007). Corelația dintre proprietățile imunomodulatoare in vitro și in vivo ale bacteriilor din acidul lactic . World J Gastroenterol 13 : 236-243.

  27. Gavin MA , Rasmussen JP , Fontenot JD , Vasta V , Manganiello VC , Beavo JA și colab . (2007). Programul Foxp3 dependent de diferențierea celulelor T de reglementare . Nature 445 : 771-775.

  28. Gibson GR , Probert HM , Loo JV , Rastall RA , Roberfroid MB . (2004).Modularea alimentară a microbiotei coloanei umane: actualizarea conceptului de prebiotică . Nutr Res Rev 17 : 259-275.

  29. Gibson GR , Roberfroid MB . (1995). Modularea dietetică a microbiotei coloanei umane: introducerea conceptului de prebiotică . J Nutr 125 : 1401-1412.

  30. Hooper LV , Littman DR , Macpherson AJ . (2012). Interacțiunile dintre microbiotă și sistemul imunitar . Science 336 : 1268-1273.

  31. Inaba Y , Ashida T , Ito T , Ishikawa C , Tanabe H , Maemoto A și colab . (2010).Exprimarea peptidei antimicrobiene alfa-defensin / criptdine în criptele intestinale scade la faza inițială a inflamației intestinale într-un model de boală intestinală inflamatorie, șoareci cu deficit de IL-10 . Inflamm Bowel Dis 16 : 1488-1495.

  32. Ivanov AI , Parkos CA , Nusrat A. (2010). Reglarea citoscheletică a funcției barieră epiteliale în timpul inflamației . Am J Pathol 177 : 512-524.

  33. Ivanov II , Atarashi K , Manel N , Brodie EL , Shima T , Karaoz U și colab .(2009). Inducerea celulelor intestinale Th17 prin bacterii filamentoase segmentate .Cell 139 : 485-498.

  34. Kolida S , Gibson GR . (2011). Synbiotice în sănătate și boli . Annu Rev Food Sci Technol 2 : 373-393.

  35. Krumbeck JA , Maldonado-Gomez MX , Martinez I , Frese SA , Burkey TE , Rasineni K și colab . (2015). Prezentarea conceptului de selecție in vivo pentru a identifica petele bacteriene cu performanțe ecologice îmbunătățite atunci când sunt utilizate în aplicații sinbiotice . Appl Environ Microbiol 81 : 2455-2465.

  36. Lawley TD , Walker AW . (2013). Rezistența colonizării intestinale . Immunology138 : 1-11.

  37. Lin XB , Dieleman LA , Ketabi A , Bibova I , Sawyer MB , Xue H și alții . (2012).Irinotecanul (CPT-11) Chimioterapia modifică microbiota intestinală în șobolanii care poartă un tumori . PLoS One 7 : e39764.

  38. Livingston M , Loach D , Wilson M , Tannock GW , Baird M. (2010). Gut comensal Lactobacillus reuteri 100-23 stimulează un răspuns imunoregulator .Immunol Cell Biol 88 : 99-102.

  39. Louis P , Hold GL , Flint HJ . (2014). Microbiotă intestinală, metaboliți bacterieni și cancer colorectal . Nat. Rev. Microbiol. 12 : 661-672.

  40. Lupp C , Robertson ML , Wickham ME , Sekirov I , Champion OL , Gaynor EC și colab . (2007). Inflamația mediată de gaze perturbă microbiota intestinală și promovează creșterea excesivă a Enterobacteriaceae . Cell Microbe gazdă 2 : 204.

  41. Manichanh C , Borruel N , Casellas F , Guarner F. (2012). Microbiota intestinală în IBD . Nat Rev Gastroenterol Hepatol 9 : 599-608.

  42. Mantovani A , Allavena P , Sica A , Balkwill F. (2008). Inflamația asociată cu cancerul . Nature 454 : 436-444.

  43. Mukherjee S , Hooper LV . (2015). Protecția antimicrobiană a intestinului .Imunitatea 42 : 28-39.

  44. Puppa MJ , White JP , Sato S , Cairns M , Baynes JW , Carson JA . (2011).Disfuncția barierei intestinale în modelul Apc (Min / +) de șoarece de cancer de colon cașexie . Biochim Biophys Acta 1812 : 1601-1606.

  45. Rubtsov YP , Rasmussen JP , Chi EY , Fontenot J , Castelli L , Ye X și colab .(2008). Interleukina-10 derivată din celulele T de reglementare limitează inflamația la interfețele de mediu . Imunitatea 28 : 546-558.

  46. Schloss PD , Westcott SL , Ryabin T , Hall JR , Hartmann M , Hollister EB și colab . (2009). Introducerea programului mothur: software open-source, independent de platformă și comunitate pentru descrierea și compararea comunităților microbiene . Appl Environ Microbiol 75 : 7537-7541.

  47. Schnupf P , Gaboriau-Routhiau V , Gros M , Friedman R , Moya-Nilges M , Nigro G și colab . (2015). Creșterea și interacțiunea gazdă a bacteriilor filamentoase segmentate la șoarece in vitro . Nature 520 : 99-103.

  48. Schwabe RF , Jobin C. (2013). Microbiomul și cancerul . Nat Rev Cancer 13 : 800-812.

  49. Sciorati C , Touvier T , Buono R , Pessina P , Francois S , Perrotta C și colab .(2009). Necdin este exprimat în mușchii scheletici cachectici pentru a proteja fibrele de pierderea indusă de tumori . J Cell Sci 122 : 1119-1125.

  50. Segata N , Izard J , Waldron L , Gevers D , Miropolsky L , Garrett WS și colab .(2011). Descoperirea și explicarea biomarkerilor metagenomici . Genome Biol 12 : R60.

  51. Sha S , Xu B , Kong X , Wei N , Liu J , Wu K. (2014). Efectele preventive ale tulpinii Escherichia coli Nissle 1917 cu diferite cursuri și doze diferite asupra inflamației intestinale în modelul murin al colitei . Inflamm Res. 63 : 873-883.

  52. Song Y , Liu C , Lee J , Bolanos M , Vaisanen ML , Finegold SM . (2005).„Bacteroides goldsteinii sp. Nov.” izolate din probe clinice de origine intestinală umană . J Clin Microbiol. 43 : 4522-4527.

  53. Talbert EE , Metzger GA , He WA , Guttridge DC . (2014). Modelarea cașexiei cancerului la om la șobolanii adulți care poartă tumori . J Cachexia Sarcopenie Muscle 5 : 321-328.

  54. Tilg H , Moschen AR . (2014). Microbiota și diabetul: o relație în evoluție . Gut 63: 1513-1521.

  55. Veiga P , Gallini CA , Beal C , Michaud M , Delaney ML , DuBois A și colab .(2010). Bifidobacterium animalis subsp. Produsul lactat fermentat lactis reduce inflamația prin modificarea unei nișă pentru microbii colitogeni . Proc Natl Acad Sci SUA 107 : 18132-18137.

  56. von Haehling S , Anker SD . (2014). Prevalența, incidența și impactul clinic al cașexiei: fapte și numere – actualizare 2014 . J Cachexia Sarcopenia Muscle 5 : 261-263.

  57. Winter SE , Winter MG , Xavier MN , Thiennimitr P , Poon V , Keestra AM și colab . (2013). Azotatul derivat de la gazdă stimulează creșterea E. coli în intestinul inflamat . Science 339 : 708-711.

Descărcați referințe

Recunoasteri

Îi mulțumim lui Véronique Peucelle, Remi Selleslagh și lui Bouazza Es Saadi pentru asistența tehnică calificată și Alexandra Collignon, Mireille Alhouayek, Florence Sohet, Céline Druart, Emilie Catry, Nuria Salazar Garzo și Maud Alligier pentru ajutor în experimentele in vivo și eșantionarea țesuturilor. Linia celulară C26 a fost un cadou bun de la Dr. Mario Colombo, Fondazione IRCCS Istituto Nazionale Tumori, Italia. Mulțumim Centrului de Genomics al Universității din Minnesota pentru efectuarea pirochimică. LBB și PDC sunt, respectiv, un cercetător postdoctoral și un asociat de cercetare din cadrul FRS-FNRS (Fondul Național de Recuperare Științifică, Belgia). NMD și PDC sunt destinatari de granturi din partea FNRS. PDC este destinatarul Granturii de inițiere ERC 2013 (Consiliul European pentru Cercetare, Grantul de începere 336452-ENIGMO).

Informatia autorului

Afilieri

  1. Grupul de cercetare privind metabolismul și nutriția, Institutul de Cercetare pentru Droguri din Louvain, Université Catholique de Louvain, Bruxelles, Belgia

    • Laurea B Bindeluri
    • , Audrey M Neyrinck
    • , Patrice D Cani
    • & Nathalie M Delzenne

  2. Departamentul de Alimentație și Științe Nutriționale, Universitatea din Reading, Reading, Marea Britanie

    • Sandrine P Claus
    • Și Caroline I Le Roy

  3. Lacrimi de acid lactic și imunitate la mucoase, Centrul de infecție și imunitate din Lille, INSERM U1019-CNRS UMR 8204, Institutul Pasteur de Lille, Université Lille Nord de France, Lille, Franța

    • Corinne Grangette
    • & Bruno Pot

  4. Departamentul de Științe Agricole, Alimentație și Nutriție, Universitatea din Alberta, Edmonton, Alberta, Canada

    • Inés Martinez
    • & Jens Walter

  5. Departamentul de Științe Biologice, Universitatea din Alberta, Edmonton, Alberta, Canada

    • Jens Walter

  6. Excelența valonilor în științele vieții și tehnologia BIOtechnology (WELBIO), Institutul de Cercetare a Medicamentelor din Louvain, UCL, Bruxelles, Belgia

    • Patrice D Cani

Concurenți interesați

Autorii nu declară nici un conflict de interese.

autorul corespunzator

Corespondența cu Nathalie M Delzenne .

Informatie suplimentara

Fișiere PDF

  1. 1.

    Informatie suplimentara

  2. 2.

    Figura suplimentară S1

  3. 3.

    Figura suplimentară S2

  4. 4.

    Figura complementară S3

  5. 5.

    Figura suplimentară S4

  6. 6.

    Figura suplimentară S5

  7. 7.

    Figura suplimentară S6

  8. 8.

    Figura S7

  9. 9.

    Figura complementară S8

  10. 10.

    Tabelul suplimentar S1

  11. 11.

    Tabel suplimentar S2

  12. 12.

    Tabel suplimentar S3

  13. 13.

    Tabelul suplimentar S4

  14. 14.

    Tabelul suplimentar S5

Fișiere imagine

  1. 1.

    Figura suplimentară S9

Documente Word

  1. 1.

    Informatie suplimentara

Creative Commons BY-NC-SAAceastă lucrare este licențiată sub licență Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International. Imaginile sau alte materiale ale unor terțe părți din acest articol sunt incluse în licența Creative Commons a articolului, cu excepția cazului în care se indică altfel în linia de credit; dacă materialul nu este inclus în licența Creative Commons, utilizatorii vor trebui să obțină permisiunea titularului licenței de a reproduce materialul.Pentru a vedea o copie a acestei licențe, vizitați http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

Un gând despre „Abordarea simbiotică restabilește homeostazia intestinală și prelungește supraviețuirea la șoareci leucemici cu cașexie”

Exprimati-va pararea!

Completează mai jos detaliile cerute sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Gravatar
Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. ( Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. ( Dezautentificare /  Schimbă )

Anulează

Conectare la %s

Acest site folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.

%d blogeri au apreciat: