Browsing by Subject "suolistomikrobisto"

Tutkimamme bakteeri, Faecalibacterium prausnitzii kuuluu terveen aikuisen ihmisen normaaliin suoliston mikrobistoon yhtenä sen runsaslukuisimmista edustajista. Crohnin taudissa, johon liittyy suoliston mikrobiston epätasapainoa (dysbioosi), Clostridium leptum -ryhmään kuuluvan F. prausnitzii -bakteerin määrän on havaittu olevan normaalia alhaisempi. Kahdessa eri tutkimuksessa tavoitteenamme oli selvittää, miten F. prausnitzii -bakteerin tai sen aineenvaihduntatuotteiden tuominen ennakoivasti eläimeen vaikuttaa tulehduksen kulkuun ja vakavuuteen, sekä toimiiko hoito myös suolesta riippumatonta reittiä (intraperitoneaali-injektio) käyttäen. Mallintamiseen käytettiin trinitrobentseeni sulfonihappo- (TNBS) suolistotulehdusta hiirillä. Sekä Faecalibacterium prausnitzii -bakteerin että sen aineenvaihduntatuotteita sisältävän kasvuliuoksen (supernatantti) osoitettiin hillitsevät tulehdusta TNBS-tulehdusmallissa hiirillä. Käyttämiemme tulehduksen arvosteluperusteiden mukaan molemmat hoidot näyttivät edesauttavan normaalin terveydentilan saavuttamista. Ne hillitsivät esitulehduksellisten sytokiinien tuotantoa sekä vaikuttivat suotuisasti suolenontelon mikrobilajiston tasapainoon koehiirten suolistotulehduksessa. Supernatantti myös lisäsi tulehdusta lievittävän interleukiinin, IL-10 tuotantoa Hoidot tehosivat myös sovelletussa TNBS-mallissa intraperitoneaaliruiskeena: hoidettujen hiirten kuolleisuus väheni kontrolliryhmiin nähden merkittävästi. Näin ollen bakteerin tai siitä valmistetun supernatantin ei tarvitse olla suolenontelossa vaikuttaakseen tulehdusta hillitsevästi.

Suoliston mikrobistolla on osoitettu olevan vahva yhteys useisiin suolistosairauksiin samoin kuin moniin systeemisiin sairauksiin, kuten lihavuuteen, diabetekseen ja eräisiin neurologisiin sairauksiin. Näissä tautitiloissa suoliston mikrobiston koostumus ja toiminta on häiriintynyt (dysbioosi). Uusimpien tutkimustulosten perusteella suolistomikrobiston dysbioosilla saattaa lisäksi olla merkittävä vaikutus sydän- ja verisuonitautien synnyssä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää verenpainetaudin kokeellista tautimallia hyödyntäen, vaikuttaako kohonnut verenpaine ja ravinnon suola suolistomikrobiston koostumukseen ja toimintaan. Verenpainetaudin kokeellisena tautimallina käytettiin spontaanisti hypertensiivisiä rottia (SHR), joille verenpainetauti kohde-elinvaurioineen kehittyy geneettisistä syistä. Normaalipaineisena verrokkiryhmänä käytettiin Wistar-Kyoto rottia (WKY), joista on aikoinaan risteytyksen avulla kehitetty SHR-kanta. Koe-eläinkannat jaettiin saamaan joko normaalisuolaista tai runsassuolaista ravintoa. Verenpainetaudin kehittymistä seurattiin mittaamalla koe-eläinten verenpainetta häntämittarilla kahdeksan viikon seuranta-aikana. Suolistomikrobiston koostumus selvitettiin määrittämällä ulostenäytteistä eristetystä DNA:sta 16S sekvensoinnilla. Suolistomikrobiston toimintaa arvioitiin määrittämällä seeruminäytteistä yli 650:n aineenvaihduntatuotteen pitoisuudet UPLC-MS/MS-laitteella. Tutkimuksessa osoitettiin, että verenpainetautia sairastavien koe-eläinten suolistomikrobiston koostumus poikkesi merkittävästi normaalipaineisten koe-eläinten koostumuksesta. Lisäksi havaitsimme, että runsassuolainen ravinto muutti suolistomikrobiston koostumusta myös verenpainetaudista riippumatta. Seeruminäytteiden metabolomiikka-analyysit osoittivat, että useat suolistomikrobien muodostamat metaboliitit imeytyvät suolistosta, jolloin niitä voidaan havaita verenkierrosta biologisesti aktiivisina pitoisuuksina. Verenpainetautia sairastavien koe-eläinten seerumissa eräiden metaboliittien pitoisuudet olivat merkittävästi korkeammat normaalipaineisiin koe-eläimiin verrattuna. Havainto viittaa siihen, että metaboliittien muodostuminen on lisääntynyt suolistossa ja/tai metaboliittien läpäisevyys suoliston seinämästä on verenpainetaudissa lisääntynyt. Yksi mielenkiintoisimmista havaituista metaboliiteista oli fenyyliasetyyliglysiini, jonka veripitoisuutta sekä verenpainetauti että runsassuolainen ravinto nostivat merkittävästi. Fenyyliasetyyliglysiini on aikaisemmin yhdistetty sydänpotilaiden suurentuneeseen kuolleisuusriskiin sekä verisuonten lisääntyneeseen tukosriskiin. Kaiken kaikkiaan runsassuolainen ravinto aiheutti merkittävästi laajemmat muutokset seeruminäytteiden metabolomiikassa normaalipaineisille koe-eläimille verenpainetautia sairastaviin verrattuna. Havainto saattaa viitata siihen, että suolistomikrobien muodostamat metaboliitit osallistuvat suolaresistenssiyden muodostumiseen. Lisäksi tutkimuksessa arvioitiin suolistomikrobien ja verenpainetaudin syy-seuraussuhdetta suorittamalla ulosteensiirto mikrobivapaisiin hiiriin (”germ-free mice”). Ulosteensiirto verenpainetautia sairastavilta koe-eläimiltä kohotti verenpainetta merkittävästi enemmän kuin ulosteensiirto normaalipaineisilta koe-eläimiltä. Havainto viittaa siihen, että suolistomikrobit ja niiden muodostamat metaboliitit osallistuvat keskeisesti verenpainetaudin kehittymiseen. Tutkimuksen perusteella suolistomikrobit ja niiden muodostamat metaboliitit voisivat olla lupaavia lääkekehityksen kohdemolekyylejä kehitettäessä uusia hoitoja sydän- ja verisuonitautien ennaltaehkäisyyn ja hoitoon. (311 sanaa)

Human gut microbiota is an important topic for many different disciplines. Various factors, e.g. antimicrobial drugs and diet, affect the development and balance of gut microbiota and its interactions with the host. Plant based carbohydrates that transit unabsorbed and undigested through the upper parts of gastrointestinal tract are an important source of energy for the colon bacteria. Some of colon bacteria produce short chained fatty acids (e.g. acetate, propionate, butyrate) from these carbohydrates. SCFAs provide a source of energy and regulate the cell growth and metabolism. The changes in the diversity and abundance of the SCFA producing bacteria have been linked to many gut related diseases. Studying gut microbiota with today’s analytical methods is still challenging. In this work the effects of dietary fibers on gut microbiota were monitored with a static, single vessel batch model. A batch model is typically developed for the quick high-throughput screening of samples. Fiber samples were processed in various ways to increase their solubility and thus fermentability. In this work butyrate producing bacteria, Akkermansia muciniphila and bifidobacteria were targeted. Enumeration was performed with selective growth media and quantitative PCR. Bacterial population was characterized by 16S rRNA based sequencing. To quantitate only viable bacterial cells from the sample matrix by qPCR, samples were treated with propidium monoazide (PMA), which after light activation inhibits the amplification of double-stranded DNA from dead and lysed cells. Since acidic SCFAs accumulate in the sample suspension, pH decreases clearly during the incubation in the static model. This leads to conditions which do not resemble the ones in the colon. Two different buffer solutions, pH adjustment and shorter incubation time were tested to overcome this challenge. The numbers of A. muciniphila and some of the butyrate producers decreased in acidic environment and the proportion of acid-tolerant bacteria was clearly increased and dominated the bacterial population. The optimization of PMA treatment for fecal suspension samples proved to be challenging due to the highly variable composition of sample matrixes. Dietary fibers were observed to cause different changes in bacterial population: the most soluble fibers caused greater decrease of pH and thus greater proportion of acid tolerant bacteria in the population.

Tutkielman tarkoituksena on tunnistaa ja selvittää suolistomikrobien merkitys vieroitusikäisten porsaiden kasvuun. Tutkielmassa selvitetään, kuinka imevien ja vieroitettujen porsaiden suolistomikrobistot eroavat toisistaan, ja kuinka ne muuttuvat vieroituksessa. Kirjallisuuskatsauksen tavoitteena on koota yhteen olemassa olevaa ajankohtaista tietoa suolistomikrobeista porsaiden eri elämänvaiheissa. Tutkielma sisältää alkuperäistutkimuksen, jonka pohjana kirjallisuuskatsaus toimii. Vieroitus on porsaalle aina stressaavaa niin ravitsemuksellisten, sosiaalisten haasteiden kuin ympäristön muutostenkin vuoksi. Vieroituksessa porsaan suoliston rakenne, toiminta ja mikrobiologia muuttuu, mikä muuttaa suoliston tasapainoa. Suolistomikrobien epätasapaino eli dysbioosi kasvattaa riskiä vieroitusripulille. Vieroitusripuli on yleinen ruoansulatuskanavan ongelma, jossa uloste on löysää ja porsaat laihtuvat. Porsaiden vieroitusripuli hidastaa ja heikentää porsaiden kasvua aiheuttaen tuottajalle taloudellisia menetyksiä ja mahdollisesti antibioottien käytön lisääntymistä. Tutkimuksemme hypoteesi on, että tietyissä olosuhteissa vastasyntyneiden porsaiden suolistomikrobisto kehittyy sellaiseksi, joka edistää kasvua ja vähentää patogeenimikrobien kasvua. Toinen hypoteesi on, että tutkimuksessa löydetään eroja peräsuolesta eristetyistä suolistomikrobipopulaatioista porsailta, jotka kasvavat muita nopeammin ja joilla ei ole kliinisiä merkkejä suolistosairauksista. Tutkimuksemme tavoitteena on tuoda tärkeää tietoa porsaiden kasvun parantamisen kehittämiseksi, jotta antibioottien käyttöä voitaisiin vähentää. Tutkimuksessamme oli vertailun vuoksi neljä sikalaa, joista yhdellä oli käytössä ryhmämuotoinen vapaaporsitus, toisessa yksilöllinen vapaaporsitus ja muilla häkkiporsitus. Kultakin tilalta tutkimukseemme kuului kymmenen emakkoa ja niiden naarasporsaat. Tiloilla vierailimme kahdesti ennen ja jälkeen vieroituksen. Näytteenottokerroilla keräsimme tutkimusporsailta ulostenäytteet peräsuolesta vanupuikon avulla minigrip-pussiin ja kuivajäähän jatkokuljetusta ja -tutkimusta varten. Lisäksi punnitsimme porsaat koukku- tai ihmisvaa’an avulla. Toisella näytteenottokerralla valitsimme jokaisesta pahnueesta kaksi suurinta ja pienintä porsasta, täten kultakin tilalta tutkimukseemme kuului noin 40 porsasta, ja yhteensä keräsimme 674 näytettä. Suolistomikrobit uutettiin ulostenäytteistä ja karakterisoitiin Illumina sekvensoinnilla käyttäen 16S rRNA -geeni- amplikointia. Tutkimuksemme tulokset osoittavat, että niiden porsaiden, joilla oli paras päiväkasvu, suolistomikrobisto vakiintui nopeimmin vieroituksen aikana. Tutkimuksemme tulokset vastaavat muiden tutkimusten tuloksia. Hypoteesin mukaista positiivista yhteyttä suolistomikrobiston ja päiväkasvun välillä ei havaittu imevillä porsailla, eikä hyvillä olosuhteilla havaittu olevan merkitsevää eroa suolistomikrobiston kehittymisessä huonompiin olosuhteisiin verrattuna. Tutkimuksemme osoitti, että suolistomikrobiston muutokset liittyvät erityisesti vieroitusvaiheeseen. Se, kuinka kasvua edistävät bakteerit saadaan hyötykäyttöön, ansaitsee lisätutkimusta. Tutkielman liitteinä on perustietoa tutkimuksemme sikaloista ja sioista.

The human gastrointestinal track is populated by gut microbiota that consist of viruses, bacteria, archaea, fungi and micro-eukaryotes. The gut microbiota is beneficial for the host in many ways, including synthesis of short chain fatty acids and vitamins, and supporting the maturation and normal functions of the immune system. A healthy gut microbiota provides colonization resistance by preventing the attachment and growth of pathogenic microorganisms in the intestines. The use of antibiotics is a common cause of intestinal microbiota disturbation and weakened colonization resistance, which can lead to intestinal infection after antibiotic treatment. The leading cause of antibiotic-associated diarrhea is infection caused by bacterium Clostridioides difficile. C. difficile infection is generally treated with vancomycin or metronidazole, but in approximately 20 % of the patients the infection renewed. In these cases, the infection is referred to as a recurrent C. difficile infection. A recurrent C. difficile infection is treated with a repeated course of antibiotics or a fecal microbiota transplantation (FMT). FMT is a medical procedure in which feces of a healthy pre-screened donor is infused into a patient’s intestine in order to restore a healthy gut microbiota. FMT is an effective treatment for recurrent Clostridioides difficile infections, and its efficacy to treat other diseases linked with intestinal dysbiosis is being studied. Rectal bacteriotherapy, in which a transplant consists of specific intestinal bacterial strains, is used similarly to FMT, has been studied as a substitute for FMT to further reduce possible risks of fecal transplant such as transferring yet-unknown pathogens into patients. The gut microbiota is a favorable ecosystem for enrichment of antibiotic resistant genes through horizontal gene transfer between bacteria. From individuals carrying C. difficile bacteria not everyone will develop C. difficile infection after antibiotic treatment, and not all C. difficile infections lead to recurrent C. difficile infections. The reason for this might be the colonization resistance against C. difficile provided by the antibiotic resistant microbes that weren’t affected by the antibiotic treatment. Antibiotic resistant commensal bacteria living in the intestine may have an important role in maintaining the colonization resistance during and after antibiotic treatment. Since vancomycin is used as a treatment for C. difficile infections, introduction of non-pathogenic vancomycin resistant bacteria in form of bacteriotherapy could provide a better colonization resistance during the antibiotic treatment. The aim of this study was to examine the incidence of vancomycin resistance gene vanB in the microbiota of three FMT donors and 13 recipients, and to study culturable vancomycin resistant gut bacteria isolated from FMT donors. The vanB gene carriage of FMT donors and patients before and after FMT was studied. Furthermore, a total of 68 vancomycin resistant bacterial isolates were cultivated and purified from FMT donors, and the taxonomical identification of isolates was performed based on their 16S rRNA gene. Whether the vancomycin resistance of the isolates resulted from vanB gene was assessed using a PCR method. The results showed that all the FMT donors carried a vanB gene in their microbiota. The gene was present in the patients’ intestinal microbiota one month after FMT and half of the patients carried the gene still after 8 or 12 months after FMT. The vanB gene wasn’t found in the samples collected from patients before FMT. It is likely that the vanB gene had transferred from donors to patients via FMT. However, vanB gene couldn’t be detected in any of the cultivated bacterial isolates, and thus the bacterial strains carrying the gene were left unidentified. The isolates represented 21 different bacterial species. Donors differed from each other with respect to overall species distribution, which supports the previous findings of individual specific microbiotas. All three donors carried species from the genus Bacteroides and lately reclassified genus Lactobacillus, but none of the species was found in all three donors. The isolates found in this study might be candidate strains for rectal bacteriotherapy, but further studies are required to determine the effectiveness and safety of these isolates.