Применение градиента плотности для выделения фекального микробного компонента стула и его потенциальное использование

Научные отчеты, том 5, Номер статьи: 16807 (2015) Цитировать эту статью

14 тысяч доступов

34 цитаты

6 Альтметрика

Подробности о метриках

Идея рассматривать кишечную микробиоту как виртуальный человеческий орган привела к концепции трансплантации фекальной микробиоты (ТФМ), которая в последнее время оказалась чрезвычайно успешной в лечении случаев рецидивирующей инфекции Clostridium difficile. Введение безопасной, жизнеспособной и репрезентативной фекальной микробиоты имеет решающее значение для ТФМ. Насколько нам известно, подходящие методы и систематические условия для отделения фекальной микробиоты от образцов стула не были тщательно исследованы. В этой работе мы показываем возможность отделения микроорганизмов стула от остального фекального материала с использованием процедуры с градиентом плотности Nycodenz®, что дает 1010 жизнеспособных бактерий на два грамма фекалий. Эта процедура не повлияла на исходный состав микробиоты с точки зрения жизнеспособности, распределения и пропорций, оцененных с помощью филогенетического метагеномного подхода. Получение фекальной микробиоты путем концентрирования и отделения микроорганизмов от остальных компонентов стула позволит стандартизировать ее восстановление и долгосрочное сохранение. FMT или аналогичные методы восстановления микробиоты могут быть использованы для лечения некоторых расстройств или даже в эстетических целях, поэтому метод, описанный в нашей работе, может способствовать созданию основы для разработки безопасных и стандартизированных продуктов.

Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) человека представляет собой сложную экосистему, в которой резидентная микробиота и питательные вещества постоянно взаимодействуют с клетками-хозяевами1. Микробиота кишечника состоит из триллионов бактерий, численность которых на порядок превышает численность эукариотических клеток нашего тела2, и идея рассматривать нашу кишечную микробиоту как виртуальный орган набирает популярность среди научного сообщества3. Гены, обеспечиваемые нашей кишечной микробиотой, называются «кишечным микробиомом», но иногда термин «микробиом человека» (теоретически набор генов всех микробов, населяющих наш организм) используется как синоним4. Насчитывая почти 10 000 000 уникальных генов, что значительно больше, чем «скромное» количество в 21 000 человеческих генов5,6, наша кишечная микробиота дополняет метаболические свойства, отсутствующие в нашем организме, включая способность использовать преимущества неметаболизируемых питательных веществ, производство короткоцепочечных жирных кислот или витаминов и многих других7. Напротив, человек-хозяин обеспечивает микробиоту питательными веществами, т. е. наш желудочно-кишечный тракт представляет собой своего рода микробный сад, где каждый человек выращивает свои собственные полезные микробы.

За последние несколько лет значительный прогресс технологий высокопроизводительного секвенирования и их применение при изучении микробных сообществ кишечника предоставили все больше доказательств того, что микробиота кишечника оказывает важное влияние на успешное созревание нашей иммунной системы и на некоторые аспекты человеческого организма. физиология, которая может включать в себя возникновение, прогрессирование и возникновение ряда заболеваний. Мало того, что на профили кишечной микробиоты влияют диета8,9, возраст10 или географическое положение11, изменение состава кишечных микроорганизмов связано с некоторыми кишечными и аутоиммунными расстройствами, такими как ожирение12, метаболический синдром13, ревматоидный артрит14, диабет 1 типа15, воспалительные процессы кишечника. заболевания16 и системная красная волчанка (СКВ)17.

Если мы согласимся с тем, что микробиота человека является еще одним из наших органов, быстро возникнет концепция трансплантации фекальной микробиоты (ТФМ). В научной литературе ТФМ была впервые описана в конце 1950-х годов18 и может быть определена как «доставка обработанного стула от здорового человека в кишечник больного человека посредством клизмы, колоноскопии или других методов»19. Примечательно, что ТФМ имела впечатляющую эффективность (в некоторых случаях успех более 90%) в вытеснении рецидивирующей инфекции Clostridium difficile из кишечника больных людей, которые не реагировали на терапию антибиотиками, и в восстановлении сбалансированной микробиоты кишечника20. Совсем недавно ТФМ была успешно применена для лечения колита, вызванного антибиотиками21. Распространение нерегулируемого ТФМ среди определенных групп населения привело к тому, что Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) начало строго регулировать фекалии как биологический препарат22.