microbiome functionality
Dotaz
Zobrazit nápovědu
Gastroenterology, ISSN 0016-5085 Volumle 146, Number 6, Special Issue, May 2014
1433-1582 stran : ilustrace, tabulky ; 28 cm
- MeSH
- gastrointestinální nemoci mikrobiologie MeSH
- mikrobiota MeSH
- střevní mikroflóra MeSH
- střevní sliznice MeSH
- Publikační typ
- sborníky MeSH
- Konspekt
- Patologie. Klinická medicína
- NLK Obory
- gastroenterologie
Cíl studie: Podat komplexní informace o vaginální mikrobiotě z historického pohledu až po nejnovější poznatky o struktuře vaginálního mikrobiomu a jeho fungování. Typ studie: Přehledový článek. Název a sídlo pracoviště: Ústav klinické mikrobiologie, Fakultní nemocnice a LF UK, Hradec Králové. Metodika: Literární rešerše a kompilace dat s využitím databází PubMed, Web of Science, Ovid, a dalších na základě klíčových slov (vaginal microbiota/ microbiom; vaginal discharge; bacterial vaginosis; vulvovaginitis; vaginal Lactobacillus). Výsledky: Vaginální mikrobiom představuje specifický kompartment lidského mikrobiomu. Jedinečné podmínky poševního prostředí charakterizuje relativně chudá a vysoce specifická nutriční nabídka ve formě glykogenu, jehož dostupnost je pod kontrolou estrogenů. Kyselé pH je výsledkem produkce laktátu vaginálními epiteliemi, a zvláště fermentativními bakteriemi, kterým dominují laktobacily. Kyselina mléčná se vyskytuje ve dvou izomerních formách a jejich vzájemný poměr pravděpodobně uděluje vaginální mikrobiotě určitý stupeň stability a schopnosti odolávat některým, zejména pohlavně přenosným infekcím. Výsledkem je nízká diverzita vaginální mikrobioty a naopak vysoká dynamika změn jejího složení pod vlivem různých exogenních a endogenních faktorů. Zvýšení diverzity může být paradoxně spojeno s dysbiotickým stavem, jako je bakteriální vaginóza. Jednotlivé vaginální laktobacily, typicky Lactobacillus crispatus, charakterizují hlavní komunitní typy vaginálního společenstva. Vedle toho však může u zdravých žen existovat také alternativní ne-laktobacilární mikrobiota, jejíž frekvence výskytu je závislá na etnickém původu. Závěr: Definici vaginální mikrobioty nelze jednoznačně vztáhnout na přítomnost či absenci jednotlivých mikroorganismů, i když výskyt některých z nich relativně silně koreluje s dysbiózou či eubiózou. Složení mikrobioty je důležité, ale je jen jedním ze základních atributů přirozené mikrobioty pochvy. Funkční definice vaginální mikrobioty vyplývá z její struktury a dynamiky, ale také vztahu k etnicitě, fyziologickému statusu poševního prostředí a genetické výbavě ženy.
Objective: Presentation of complex information about the vaginal microbiota from historical view to current concepts with focus on latest findings on the structure and functioning of the vaginal microbiome. Design: Review article. Setting: Department of Clinical Microbiology, University Hospital and Faculty of Medicine in Hradci Králové, Charles University in Prague. Methods: Literature review using the databases (PubMed, Web of Science, Ovid, etc.) with keywords (vaginal microbiota/ microbiom; vaginal discharge; bacterial vaginosis; vulvovaginitis; vaginal Lactobacillus). Results: The vaginal microbiome is a specific compartment of the human microbiome. Unique conditions of the vagina are characterized by a few microbial species, usually lactobacilli, which are able to utilize glycogen, which is under control of estrogens. Lactobacilli and other fermentative bacteria together with vaginal epithelial cells produce lactic acid and are responsible for acidifying vaginal milieu. Lactic acid occurs in two isomeric forms, and their relative ratio is likely to give the vaginal microbiota a certain degree of stability and ability to withstand some infections. This microbiota is manifested by a low degree of diversity and by the high dynamics of changes of its composition under the influence of various exogenous and endogenous factors. Increase in diversity can be paradoxically associated with a dysbiosis such as bacterial vaginosis. Individual species of lactobacilli mainly Lactobacillus crispatus characterize the main community state types in the vagina. Apart from lactobacilli, healthy women may be colonized with a non-lactobacillary microbiota whose rate is dependent on ethnicity. Conclusion: The definition of vaginal microbiota cannot be only related to the presence or absence of individual microorganisms, although the incidence of some of them can be correlated with dysbiosis or eubiosis. The composition of microbiota is important, but it is only one of the basic attributes of normal vaginal microbiota, but not sufficient; that is the functional definition of vaginal microbiota in relation to its structure and dynamics, including the influence of ethnicity, physiological status of the vagina, and genetic disposition of woman.
- Klíčová slova
- vaginální mikrobiom,
- MeSH
- dysbióza MeSH
- kyselina mléčná MeSH
- Lactobacillus fyziologie MeSH
- lidé MeSH
- mikrobiota * fyziologie MeSH
- vagina mikrobiologie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH
Mikrobióm je komplexný ekosystém všetkých baktérií, vírusov, húb a iných mikroorganizmov, ktoré osídľujú povrchy a sliznice ľudského tela. Medzi mikrobiómom a našim telom existuje špecifický symbiotický vzťah, z ktorého môžu profitovať obe strany. Odchýlky od normálneho zloženia mikrobiómu však môžu spôsobiť viaceré patologické stavy. Obličky a črevný mikrobióm tvoria rôzne molekuly, prostredníctvom ktorých môžu ovplyvňovať svoju funkciu v pozitívnom aj negatívnom zmysle. Sú moč a sliznice močových ciest u človeka naozaj sterilné, ako to predpokladal the Human Microbiome project? Existuje vzťah medzi zložením črevného mikrobiómu a rizikom vzniku infekcií močových ciest u detí? Liečba fekálnou mikrobiálnou transplantáciou má vynikajúce výsledky u pacientov s klostrídiovými črevnými infekciami, dokáže však reagulovať aj priebeh infekcií močových ciest?
The microbiome is a complex structure consisting of all bacteria, viruses, fungi and other microorganisms which colonize the surfaces and mucous membranes of the human body. There exists a specific and symbiotic relationship between the microbiome and the human body, both sides can benefit greatly from this relationship. Alterations of the normal microbiome composition can lead to various pathological conditions. The kidneys and gut micriobiome both produce several molecules which can regulate each other’s function in a positive or negative way. Are human urine and the mucous membranes of our urinary tract really sterile as suggested by the Human Microbiome project? Is it possible that there is a connection between the composition of the intestinal microbiome and the development of urinary tract infections in children? The therapy using fecal microbial transplantation has great results in patients with Clostridium difficile gut infections, but can it regulate the course of urinary tract infections in humans, too?
- Klíčová slova
- kolorenální osa,
- MeSH
- dítě MeSH
- infekce močového ústrojí mikrobiologie patologie MeSH
- klinické zkoušky jako téma MeSH
- lidé MeSH
- mikrobiota * MeSH
- močové ústrojí mikrobiologie MeSH
- nemoci ledvin * mikrobiologie patologie MeSH
- střevní mikroflóra MeSH
- Check Tag
- dítě MeSH
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH
Výskum črevného mikrobiómu zaznamenal v poslednej dekáde vzostup záujmu v mnohých odvetviach medicíny. Naším hlavným cieľom je poukázať na schopnosť mikróbov širokospektrálne ovplyvniť funkcie ľudského organizmu, najmä imunitného systému, a naopak, objasniť zmeny zloženia črevného mikrobiómu v potransplantačnom období a ich funkciu na dlhodobé prežívanie štepu a pacienta v kontexte výskytu širokého spektra komplikácií. Transplantácia obličky s následným užívaním imunosupresív a antibiotík (ATB) do značnej miery ovplyvňuje kompozíciu črevného mikrobiómu. Následný vznik dysbiózy signifikantne zvyšuje riziko rozvoja akútnej rejekcie, intersticiálnej fibrózy a tubulárnej atrofie štepu (IF/TA – interstitial fibrosis and tubular atrophy), potransplantačnej hnačky, orgánových infekcií a metabolických komplikácií ako je potransplantačný diabetes mellitus. Dôležitý je tiež vplyv mikroorganizmov črevného mikrobiómu na metabolizmus imunosupresív s produkciou menej efektívnych komponentov, a následnou nutnosťou modifikácie ich hladín s vyšším rizikom poddávkovania a vzniku rejekcie štepu. Podpora zloženia črevného mikrobiómu v potransplantačnom období v prospech baktérií produkujúcich mastné kyseli‐ ny s krátkym reťazcom (SCFA – short chain fatty acids) je možná zmenou zloženia stravy s prevahou vlákniny, aplikáciou probiotík, prebiotík. Podľa dostupných štúdií môže viesť k benefitom v zmysle metabolickej kompenzácie, navodeniu donor‐špecifickej tolerancie a množstvo iných, s celkovým zlepšením kvality prežívania pacienta a štepu.
Gut microbiome research has been a surge of interest in many branches of medicine in the last decade. Our main aim is to show ability of microbes to infuence the functions of human body, especially in the immune system, and on the other hand to clarify changes in composition of gut microbiome in the post-transplantation period and their function for the long-term survival of the graft and the patient in the context of the occurrence of a wide range of complications. Kidney transplantation with the subsequent use of immunosuppressants and antibiotics affects the composition of gut microbiome. The subsequent development of dysbiosis significantly increases the risk of acute rejection, interstitial fibrosis and tubular atrophy of the graft, post-transplant diarrhoea, organ ́s infections and metabolic complications such as post-transplant diabetes mellitus. Also important is the influence of the microorganisms of the gut microbiome on metabolism of immunosuppressants with the production of less effective components and the subsequent necessity of modifying their levels with a higher risk of underdosing and the occurrence of graft rejection. Support of the composition of the gut microbiome in the post-transplantation period in favor of bacteria producing short chain fatty acids (SCFA) is possible by changing of diet with predominance of fiber, the application of probiotics, prebiotics. According to available studies, it can lead to benefits in term of metabolic compensation, to the induction of donor-specific tolerance and many others, with an overall improvement in the quality of patient and graft survival.
- MeSH
- dysbióza etiologie patologie MeSH
- imunosupresiva škodlivé účinky terapeutické užití MeSH
- lidé MeSH
- probiotika farmakologie klasifikace terapeutické užití MeSH
- riziko MeSH
- střevní mikroflóra * fyziologie imunologie účinky léků MeSH
- transplantace ledvin * škodlivé účinky MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
BACKGROUND: The microbiome alterations are associated with cancer growth and may influence the immune system and response to therapy. Particularly, the gut microbiome has been recently shown to modulate response to melanoma immunotherapy. However, the role of the skin microbiome has not been well explored in the skin tumour microenvironment and the link between the gut microbiome and skin microbiome has not been investigated in melanoma progression. Therefore, the aim of the present study was to examine associations between dysbiosis in the skin and gut microbiome and the melanoma growth using MeLiM porcine model of melanoma progression and spontaneous regression. RESULTS: Parallel analysis of cutaneous microbiota and faecal microbiota of the same individuals was performed in 8 to 12 weeks old MeLiM piglets. The bacterial composition of samples was analysed by high throughput sequencing of the V4-V5 region of the 16S rRNA gene. A significant difference in microbiome diversity and richness between melanoma tissue and healthy skin and between the faecal microbiome of MeLiM piglets and control piglets were observed. Both Principal Coordinate Analysis and Non-metric multidimensional scaling revealed dissimilarities between different bacterial communities. Linear discriminant analysis effect size at the genus level determined different potential biomarkers in multiple bacterial communities. Lactobacillus, Clostridium sensu stricto 1 and Corynebacterium 1 were the most discriminately higher genera in the healthy skin microbiome, while Fusobacterium, Trueperella, Staphylococcus, Streptococcus and Bacteroides were discriminately abundant in melanoma tissue microbiome. Bacteroides, Fusobacterium and Escherichia-Shigella were associated with the faecal microbiota of MeLiM piglets. Potential functional pathways analysis based on the KEGG database indicated significant differences in the predicted profile metabolisms between the healthy skin microbiome and melanoma tissue microbiome. The faecal microbiome of MeLiM piglets was enriched by genes related to membrane transports pathways allowing for the increase of intestinal permeability and alteration of the intestinal mucosal barrier. CONCLUSION: The associations between melanoma progression and dysbiosis in the skin microbiome as well as dysbiosis in the gut microbiome were identified. Results provide promising information for further studies on the local skin and gut microbiome involvement in melanoma progression and may support the development of new therapeutic approaches.
- MeSH
- Bacteria genetika MeSH
- dysbióza mikrobiologie MeSH
- feces mikrobiologie MeSH
- Fusobacterium MeSH
- melanom * MeSH
- mikrobiota * MeSH
- nádorové mikroprostředí MeSH
- prasata MeSH
- RNA ribozomální 16S genetika MeSH
- střevní mikroflóra * genetika MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
Mikroflóru obývající střevo jako jeden celek označujeme jako střevní mikrobiota, jejich genomy souhrnně jako mikrobiom. Dysbióza je porušením rovnováhy mezi střevní mikrobiotou, imunitním systémem a epiteliální střevní bariérou. Dysbióza je asociována nejen s řadou gastrointestinálních chorob, včetně zánětlivých i nádorových onemocnění slinivky břišní. Neznáme odpověď, zda je dysbióza kauzálním faktorem vzniku chronické pankreatitidy, ale je fakt, že např. tíže onemocnění nebo změny exokrinní či endokrinní pankreatické funkce se střevní mikrobiotou souvisejí. Pankreatické enzymy, především pankreatická elastáza, se významně podílejí na modulaci střevní mikroflóry. Specifické změny složení střevního mikrobiomu u osob s autoimunitní formou chronické pankreatitidy by se mohly stát i časnými diagnostickými markery onemocnění. Je evidentní, že systematický výzkum je v této oblasti pankreatologie více než žádoucí.
We refer to the microflora inhabiting the intestine as a whole as the intestinal microbiota, and their genomes collectively as the microbiome. Dysbiosis is a violation of the balance between the intestinal microbiota, the immune system and the epithelial intestinal barrier. Dysbiosis is associated not only with a number of gastrointestinal diseases, including inflammatory and cancerous diseases of the pancreas. We do not know the answer as to whether dysbiosis is a causal factor in the development of chronic pancreatitis, but it is a fact that, for example, the severity of the disease or changes in exocrine or endocrine pancreatic function are related to the intestinal microbiota. Pancreatic enzymes, especially pancreatic elastase, are significantly involved in the modulation of intestinal microflora. Specific changes in the composition of the intestinal microbiome in people with an autoimmune form of chronic pancreatitis could also become early diagnostic markers of the disease. It is evident that systematic research is more than desirable in this area of pancreatology.
- MeSH
- autoimunitní pankreatitida imunologie klasifikace mikrobiologie MeSH
- chronická pankreatitida * diagnóza komplikace mikrobiologie patologie MeSH
- dysbióza MeSH
- komorbidita MeSH
- lidé MeSH
- nemoci slinivky břišní diagnóza komplikace mikrobiologie patologie MeSH
- střevní mikroflóra * účinky léků MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
Črevný mikrobióm je prepojený s vývojom jednotlivých ochorení. U pacientov s kongestívnym srdcovým zlyhávaním (SZ) sa vyvíja edém črevnej steny pre venóznu kongesciu, ktorá narúša absorpčnú funkciu a povoľuje bakteriálne prerastanie. Následne patogénne baktérie produkujú mnoho škodlivých substancií vrátane trimetylamín-N-oxidu (TMAO) a endotoxínu (LPS - lipopolysacharid), ktoré vedú k zhoršeniu SZ. Tieto objavy viedli k hypotéze o osi srdce-črevá pri SZ. Vysoké hladiny TMAO prítomné u pacientov so SZ predisponujú k vyššej dlhodobej mortalite, dokonca aj po korelácii s tradičnými rizikovými faktormi a kardiorenálnymi indexami. Väčšina LPS je generovaná črevným mikrobiómom, pričom osteogénna odpoveď pri aortálnej stenóze na LPS stimuláciu intersticiálnych chlopňových buniek je úzko prepojená so zápalom a imunitou. Koncentrácia výskumu na črevný mikrobióm môže poskytnúť nové náhľady pri skúmaní nových terapeutických cieľov srdcového zlyhávania a aortálnej stenózy.
The gut microbiome is linked to the development of individual diseases. Patients with congestive heart failure (HF) develop intestinal wall edema due to venous congestion, which impairs absorption function and allows bacterial overgrowth. Consequently, the pathogenous bacterial strains produce many harmful substances, including trimethylamine N-oxide (TMAO) and endotoxin (LPS - lipopolysaccharide), which lead to deterioration of HF. These discoveries led to hypothesis about the heart-bowel axis. High levels of TMAO present in patients with HF predispose to higher long-term mortality, even after correlation with traditional risk factors and cardiorenal indices. Most LPS is generated by the intestinal microbiome, and the osteogenic response in aortic stenosis to LPS stimulation of valve interstitial cells (VIC) is closely linked to inflammation and immunity. Thus, the concentration of intestinal microbiome research may provide new insights into the investigation of new therapeutic targets for HF and aortic stenosis.
Soil biota contribute to diverse soil ecosystem services such as greenhouse gas mitigation, carbon sequestration, pollutant degradation, plant disease suppression and nutrient acquisition for plant growth. Here, we provide detailed insight into different perturbation approaches to disentangle soil microbiome functions and to reveal the underlying mechanisms. By applying perturbation, one can generate compositional and functional shifts of complex microbial communities in a controlled way. Perturbations can reduce microbial diversity, diminish the abundance of specific microbial taxa and thereby disturb the interactions within the microbial consortia and with their eukaryotic hosts. Four different microbiome perturbation approaches, namely selective heat, specific biocides, dilution-to-extinction and genome editing are the focus of this mini-review. We also discuss the potential of perturbation approaches to reveal the tipping point at which specific soil functions are lost and to link this change to key microbial taxa involved in specific microbiome-associated phenotypes.
Od začátku 21. století se v mikrobiologii a souvisejících biomedicínských a ekologických oborech jako klíčový etabluje nový dílčí obor – mikrobiomová věda. Ta za použití vysoce pokročilých molekulárně genetických a bioinformatických metod zkoumá komplexní mikrobiální komunity. Tato určitým prostředím formovaná společenstva, označovaná jako mikrobiální konsorcia či mikrobiomy, mají svébytné zákonitosti, lišící se od těch platných pro izolované mikroby a umožňující funkčně významnou specializaci. Syntéza metodicky i oborově multidisciplinárních dat mikrobiomové vědě umožňuje výjimečně efektivně směřovat k holistickému obrazu mikrobiomové tematiky, na druhé straně však obor zatěžuje terminologickou nejednoznačností klíčových pojmů, jež je tak zapotřebí jasně kodifikovat v souladu s mezinárodními trendy v používání odborného názvosloví. Za tímto účelem předkládáme v našem článku oficiální stanovisko České mikrobiomové společnosti ČLS JEP o používání vhodných českých pojmů v odborné i popularizační komunikaci.
Since the beginning of the 21st century, a new discipline, microbiome science, has emerged as a key part of microbiology and related biomedical and ecological sciences. Microbiome science uses highly advanced molecular genetic and bioinformatic methods to study complex microbial communities. Unlike isolated microbes, microbial communities shaped by the environment, referred to as microbial consortia or microbiomes, follow their own laws that allow for significant functional specialization. The synthesis of multimethodology and multidisciplinary data enables microbiome science to move towards a holistic picture of the microbiome in an exceptionally effective way, but on the other hand, it burdens the field with terminological ambiguity of the key terms, which consequently need to be clearly codified in accordance with the international trends in the use of technical nomenclature. To this end, we present in our article the official position of the Czech Microbiome Society of the J. E. Purkyně Czech Medical Society on the use of appropriate Czech terms in both professional and general communication.
- MeSH
- genomika MeSH
- lidé MeSH
- mikrobiota * genetika MeSH
- organoidy MeSH
- střevní mikroflóra MeSH
- terminologie jako téma MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
BACKGROUND: Kissing bugs (Triatominae) are blood-feeding insects best known as the vectors of Trypanosoma cruzi, the causative agent of Chagas' disease. Considering the high epidemiological relevance of these vectors, their biology and bacterial symbiosis remains surprisingly understudied. While previous investigations revealed generally low individual complexity but high among-individual variability of the triatomine microbiomes, any consistent microbiome determinants have not yet been identified across multiple Triatominae species. METHODS: To obtain a more comprehensive view of triatomine microbiomes, we investigated the host-microbiome relationship of five Triatoma species sampled from white-throated woodrat (Neotoma albigula) nests in multiple locations across the USA. We applied optimised 16S rRNA gene metabarcoding with a novel 18S rRNA gene blocking primer to a set of 170 T. cruzi-negative individuals across all six instars. RESULTS: Triatomine gut microbiome composition is strongly influenced by three principal factors: ontogeny, species identity, and the environment. The microbiomes are characterised by significant loss in bacterial diversity throughout ontogenetic development. First instars possess the highest bacterial diversity while adult microbiomes are routinely dominated by a single taxon. Primarily, the bacterial genus Dietzia dominates late-stage nymphs and adults of T. rubida, T. protracta, and T. lecticularia but is not present in the phylogenetically more distant T. gerstaeckeri and T. sanguisuga. Species-specific microbiome composition, particularly pronounced in early instars, is further modulated by locality-specific effects. In addition, pathogenic bacteria of the genus Bartonella, acquired from the vertebrate hosts, are an abundant component of Triatoma microbiomes. CONCLUSION: Our study is the first to demonstrate deterministic patterns in microbiome composition among all life stages and multiple Triatoma species. We hypothesise that triatomine microbiome assemblages are produced by species- and life stage-dependent uptake of environmental bacteria and multiple indirect transmission strategies that promote bacterial transfer between individuals. Altogether, our study highlights the complexity of Triatominae symbiosis with bacteria and warrant further investigation to understand microbiome function in these important vectors. Video abstract.
- MeSH
- Chagasova nemoc parazitologie MeSH
- divoká zvířata klasifikace mikrobiologie MeSH
- mikrobiota genetika fyziologie MeSH
- RNA ribozomální 16S genetika MeSH
- Triatominae klasifikace mikrobiologie MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- mužské pohlaví MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- audiovizuální média MeSH
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH