Perflorooktanoik Asitin C57BL/6J Farelerinde Bağırsak Mikrobiyotası ve Mikrobiyal Metabolitler Üzerindeki EtkileriⅢ

3. Sonuçlar

3.1. PFOABağırsak Mikrobiyotasının Bileşimini Değiştirdi

Çalışmamızda 16S rRNA dizilimi ile ortaya konduğu üzere toplam 78 bakteri cinsi tespit edildi. En bol bulunan cinsler Şekil 1A'da gösterilmektedir. LEfSe analizi, PFOA ile tedavi edilen farelerde beş bakteri cinsinin, yani Alistipes, LachnospiraceaeUCG 004, Clostridiales, Clostridium ASF356 ve Incertae sedis'in zenginleştirildiğini gösterdi (Şekil 1B). Bu arada, PFOA ile tedavi edilen grupta Tyzzerella, Eubacteriumcoprostanoligenes, Intestinimonas, Clostridium septum, Roseburia ve Turicibacter olmak üzere altı bakteri cinsi azaldı (Şekil 1B).

3.2. Bağırsak Mikrobiyotası ve Dışkı Metabolitleri Arasındaki Korelasyon

MixOmics'i kullanarak bağırsak mikrobiyotasının ve dışkı metabolitlerinin bütünleştirici bir analizini yaptık. Bağırsak mikrobiyotası ile dışkı metabolitleri arasındaki genel korelasyon 0.74 idi (Şekil 2A). Hem dışkı metabolitleri hem de bakteri cinsleri için PFOA ile tedavi edilen grup kontrol grubundan ayrıldı (Şekil 2B, Ek Şekil S1). Dışkı metabolitleri ve bakteri cinsleri arasındaki anlaşma Şekil 2C'de gösterilmektedir. Üç bakteri cinsi sekiz dışkı metabolitiyle korelasyon gösterdi (Şekil 2D).

3.3. Dışkı Metabolitlerinde PFOA'nın Neden Olduğu Değişiklikler

PFOA'ya maruz kaldıktan sonra toplam 120 metabolit, < 0,05 p değeri gösterdi; bunların arasında beş metabolit, yanlış keşif oranı (FDR) < 0,05 gösterdi (Şekil 3A). Önemli metabolitlerin hiyerarşik kümelenmesi Şekil 3B'de gösterilmektedir. Yol zenginleştirme analizi, sistein ve metiyonin metabolizmasının PFOA'ya maruz kalma nedeniyle değiştirildiğini ortaya çıkardı(Şekil 3C). Özellikle, glikodeoksikolik asit, beta-hiyodeoksikolik asit ve gama-murikolik asit olmak üzere üç dışkı safra asidi PFOA'ya maruz kalma nedeniyle önemli ölçüde azaldı(Şekil 3D).

3.4. Serum Metabolitlerinde PFOA'nın Neden Olduğu Değişiklikler

PFOA ile tedavi edilen grup ve kontrol grubu PLS-DA grafiğinde iyi bir şekilde ayrılmıştı(Şekil 4A). Toplam 59 serum metaboliti < 0.05 p değeri gösterdi; bunların arasında 10 metabolit < 0,05 FDR gösterdi (Şekil 4B). Yol zenginleştirme analizi, nikotin ve nikotinamid metabolizmasının ve histidin metabolizmasının PFOA'ya maruz kalma nedeniyle değiştiğini ortaya çıkardı (Şekil 4C). İki safra asidi, taurokolik asit ve deoksikolik asit, PFOA ile tedavi edilen grupta, TMAO'daki azalma ve PFOA'ya maruz kalmanın neden olduğu kolin artışına paralel olarak önemli ölçüde azaldı (Şekil 4D).

Kabızlık Çözümleri İçin Tıklayınız

3.5. Karaciğer Metabolitlerinde PFOA Kaynaklı Değişiklikler

Karaciğer metabolitlerinin PLS-DA analizi, PFOA ile tedavi edilen grubun kontrol grubundan ayrıldığını gösterdi (Şekil 5A). Toplam 94 karaciğer metaboliti, PFOA'ya maruz kaldıktan sonra <0.05 p-değerlerini gösterdi (Şekil 5B). Yol zenginleştirme analizi, arginin biyosentezinin önemli ölçüde değiştirildiğini gösterdi (Şekil 5C). Karaciğerde, serumda ve dışkıda üç metabolitin önemli olduğu bulundu: 1-(1Z-heksadesil)-sn-glisero-3-fosfokolin, dekanoil-L-karnitin ve 1- heksadesil-sn-glisero-3-fosfokolin (Şekil 5D). İki triptofan metaboliti olan 3-indoleakrilik asit ve3-indoleasetik asitte azalma ve taurinde artışla birlikte, PFOA'ya maruz kalma nedeniyle iki safra asidi, tauroursodeoksikolik asit ve taurokenodeoksikolik asit azaldı (Şekil 5E).

4. Tartışma

Karbon-flor bağı, PFOA'yı fotolize ve hidrolize karşı dirençli hale getirir, bu da PFOA'nın çevrede kalıcı olmasına yol açar. Şanghay, Çin'de üreme çağındaki 933 kadında plazma PFAS konsantrasyonları ile tatlı su balıkları, deniz balıkları, yengeç ve karideslerin diyet alımı arasında pozitif bir korelasyon bulunmuştur [32]. PFOA'ya erken yaşta maruz kalma, çocuklarda serum konsantrasyonlarında önemli bir faktördür [33]. Ulusal Sağlık ve Beslenme İnceleme Araştırması'nda (NHANES) 2005'ten 2012'ye kadar (n=6652) PFAS ile kronik inflamasyon ve oksidatif stres belirteçleri arasındaki ilişkiyi inceleyen bir çalışmada, PFOA'daki yüzdesel değişim, lenfositteki yüzdesel artışlarla önemli ölçüde ilişkiliydi. sayımları, serum demiri ve serum toplam bilirubini [34]. Serum PFOA konsantrasyonundaki her 10 ng/mL artış böbrek ve testis kanseri riskini artırır [35].

Ek olarak, serum PFOA konsantrasyonu, C8 Sağlık Projesi'ndeki 47.092 yetişkinde hepatoselüler hasar belirteci alanin aminotransferaz (ALT) ile pozitif olarak ilişkiliydi [36]. Serum PFOA ayrıca immünoglobulinG, anti-siklik sitrulinlenmiş peptit antikorları ve romatoid faktörlerle de pozitif olarak ilişkiliydi [37]. Ciddi ve yaygın bir çevresel sorun olarak, insan periferik kanındaki lenfositlerde PFOA'nın neden olduğu metabolik değişiklikler rapor edilmiştir [38] ve doktor tarafından teşhis edilen alkolsüz yağlı karaciğer hastalığı (NAFLD) olan çocuklarda [39].

Bununla birlikte, metabolom ve bağırsak mikrobiyotasının PFOA'ya maruz kalma nedeniyle bozulmasına ilişkin bütünleştirici bir analiz yapılmamıştır. Bu çalışmada sadece serumdaki metabolitlerdeki değişiklikleri değil aynı zamanda dışkı ve karaciğerdeki metabolik değişiklikleri de ortaya çıkardık. Ek olarak, dışkı metabolitleri ve bağırsak mikrobiyotasının bütünleyici bir analizini gerçekleştirdik ve PFOA maruziyetinin etkisi altında aralarındaki ilişkiyi ortaya çıkardık. Hem dışkı metabolitlerinin hem de bağırsak mikrobiyotasının profilleri PFOA'ya maruz kalma nedeniyle bozuldu.

Roseburia, Tyzzerella, Eubacterium coprostanoligenes ve Intestinimonas'ın göreceli bolluğu PFOA'ya maruz kalma nedeniyle azaldı. Roseburia, anti-inflamatuar özelliklere sahip, faydalı bağırsak mikroorganizmalarını yenileyebilen ortak bir bakteri olarak kabul edilir [40].

Roseburia bağırsak, enerji homeostazisini koruyabilir ve bağırsak iltihabını önleyebilir [41]. Akut miyokard enfarktüsü geçiren hastalarda ve özofagus kanseri olan yatan hastalarda daha düşük Tyzzerella seviyeleri bulunmuştur [42,43]. Mozzarella'nın yağ asitlerinin diyetle alımıyla ilişkili olduğu rapor edilmiştir [44]. Tyzzerella'nın büyümesi, brownie ve yüksek şekerli diyetin kombinasyon halinde eklenmesiyle engellendi [45]. E. coprostanoligenes diaçilgliserollerin düzeyi ile koreleydi [46]. Yüksek yağlı diyetle beslenen farelerde E. coprostanoligenes'teki azalma, serum aspartat transferaz (AST) ve ALT düzeyleriyle ters ilişkiliydi [47].

İntestinimonas spp. lizinle zenginleştirilmiş dışkı dilüsyonlarında tespit edilmiştir ve Intestinimonas benzeri bakteriler, formülle beslenen bebeklerde ve yetişkinlerde lizin ve Nεfruktozillisin kullanan bütirat üreticileri olarak bilinir [48]. Bu mikroorganizmalardaki bir azalma, konağın bağışıklık tepkisini ve metabolik aktivitesini etkileyebilir. Alistipes, Clostridium ASF 356, Clostridiales ve LachnospiraceaeUCG 004'ün göreceli bolluğu, PFOA'ya maruz kalmayla önemli ölçüde zenginleşti. Alistipes koşullu patojenik bir bakteridir ve yüksek yağlı diyetler ve yüksek sükrozlu diyetlerle arttırılmıştır [49].

Alistipes, çeşitli metabolik bozuklukları olan obez hastalar arasında paylaşılan bir bağırsak mikrobiyota belirteci olarak kabul edildi [50]. Alzheimer hastalığı, dikkat eksikliği hiperaktivite bozukluğu, şizofreni, otizm spektrum bozukluğu, majör depresif bozukluk, Parkinson hastalığı ve bipolar bozukluk gibi beyinle ilgili farklı hastalıkları olan hastalarda Alistipes bolluğu bulunmuştur [51]. Ayrıca Alistipes, abdominal ve rektal apsesi olan hastalardan izole edilmiş ve depresyon ve kolorektal kanser ile ilişkilendirilmiştir [52]. Safraya toleranslı bir mikroorganizma olarak Alistipes'in bolluğu, hayvan bazlı bir diyetle artırılabilir [53].

Alistipes'in zenginleşmesi aynı zamanda polifenol bakımından zengin meyveli camu-camu'da aktif bir bileşik olan castalagin'in diyet takviyesiyle de tetiklenmiştir [54]. Bir in vitro çalışma, Clostridium ASF 356'nın izolösin, valin, alanin, treonin, laktat ve diğer metabolitleri tükettiğini ve ayrıca çapraz beslenmeye de karıştığını ileri sürdü. Clostridium'daki C. difficile gibi bazı türler patojeniktir.Bu çalışmada safra asidi metabolizması PFOA'ya maruz kalma nedeniyle bozuldu. Safra asitleri karaciğerde kolesterolden sentezlenip safra kesesinde depolanır, yemekle birlikte bağırsağa salınır ve enterohepatik dolaşıma geçer.

Salgılanmadan önce birincil safra asitleri tipik olarak taurin ve glisine konjuge edilir. Birincil safra asitleri, kolik asit ve kenodeoksikolik asit, safra asidi dekonjugasyonu ve 7-alfa hidroksilasyonu yoluyla ikincil safra asitlerine dönüştürülebilir. Bağırsak mikrobiyotakanı, bir nükleer reseptör farnesoid X reseptörü (FXR) antagonisti olan tauro- -murikolik asit seviyelerinin azaltılması yoluyla safra asidi metabolizmasını düzenler [55]. Safra asitlerinin sentezi, FXR aktivasyonu yoluyla karaciğerde ve ileumda negatif geri besleme kontrolü altındadır [55]. 313 hamile Afrikalı-Amerikalı kadından oluşan bir kohortta serum safra asitleri ile hem serum PFOA hem de fetal büyüme son noktaları arasında bir ilişki bulunmuştur [56].

C57BL/6J farelerinde PFOA, PFOS, PFNA, PFHxS ve GenX'ten oluşan beş PFAS'ın karışımı nedeniyle dolaşımdaki safra asitlerinde artış gözlenmiştir [57]. Yaşa bağlı sızdıran bağırsak iltihabı, safra tuzu hidrolazının aktivitesini artırarak probiyotik kokteyl takviyesi ile iyileştirilebilir, bu da sıkı bağlantıları uyaran taurinde bir artışa yol açar. fare modellerinde ikincil safra asitlerinin eklenmesiyle hafifletilmiştir [59].

İnsan HepaRG hepatoma hücrelerinde safra asidi metabolizmasında yer alan gen ekspresyonunun PFOA tarafından bozulduğu rapor edilmiştir. Özellikle safra asidi sentezinin hız sınırlayıcı basamağını katalize eden anahtar enzim olan CYP7A1 azalmıştır [60].

Safra asidi biyosentezinde yer alan enzimlere ek olarak, safra asidi taşınmasıyla ilgili genlerin ekspresyon seviyeleri, Bsep ve Mrp2 de 3 boyutlu birincil fare karaciğer sferoid modelinde PFOA tarafından azaltılmıştır [61]. Ayrıca, PFOA'nın insan safra asidi taşıyıcısı Na+/taurokolat ortak taşıyıcı polipeptidi ile etkileşime girdiği rapor edilmiştir [62]. PFOA, bir fare modelinde peroksizom proliferatörle aktifleştirilen reseptör (PPAR) alfanın aktivasyonu yoluyla, organik anyon taşıyan polipeptitler 1a1, 1a4 ve 1b2'nin RNA'sını ve protein ekspresyonunu azalttı; bunlar safra asitlerinin karaciğere alınmasından sorumlu olan başlıca taşıyıcılardır [63].

Triptofan metabolizmasındaki değişiklikler, insan çalışmalarında PFAS ile ilişkili en çok rapor edilen metabolik imzaydı [64]. Bağırsak mikropları, triptofanı indole ve 3-indol akrilik asit ve 3-indoleasetik asit gibi türevlerine dönüştürebilir; bunların seviyeleri bu çalışmada PFOA'ya maruz kalma nedeniyle azaltılmıştır. Özellikle, 3-indoleasetik asidin bağırsak epitelyal bariyer fonksiyonunu desteklediği ve inflamatuar yanıtları baskıladığı rapor edilmiştir [65]. Müsinleri kullanan ve triptofanı metabolize eden bağırsak mikroorganizmalarının genetik kapasitesi, inflamatuar bağırsak hastalığı olan hastalarda azalır [65].

Bir sitoplastik reseptör olarak AhR, doku homeostazisi ve bağışıklıkta, bağışıklık hücrelerinin çevresel koşullara adaptasyonunu sağlayan önemli bir faktördür [66]. Ayrıca, 3-indoleasetik asitin, insan katılımcılardan alınan fare ve dışkı örneklerinin çekal içeriğinde AhR'nin baskın aktivatörlerinden biri olduğu rapor edilmiştir [67]. Ek olarak, 3-indoleasetik asit, AhR'ye bağımlı IL-22transkripsiyonunu daha da teşvik eden AhR transkripsiyon faktörünün aktivasyonu yoluyla bağırsak bariyer bütünlüğünü destekleyebilir ve inflamatuar yanıtları baskılayabilir [68]; 3-indoleasetik asit ayrıca, PXR ve Toll benzeri reseptör 4 yoluyla lipopolisakkarit ile birlikte IL-35+ B hücresi oluşumunu indükleyen pregnan X reseptörünün (PXR) aktivatörüdür [69]. Ayrıca, 3-indolasetik asitin ankilozan spondilitin hafifletilmesi gibi yararlı etkileri vardır [70]; 3-indoleasetik asit, yüksek yağlı diyetle beslenen farelerde önemli ölçüde azalmıştır [71].

3-İndoleasetik asit takviyesi, inflamatuar yanıtın, oksidatif stresin ve hepatik lipogenezin zayıflaması yoluyla alkolsüz yağlı karaciğer hastalığını hafifletebilir [72]. Ayrıca, 3-indoleasetik asit, iki bağımsız pankreatikduktal adenokarsinom kohortunda pankreas kanserli hastalarda kemoterapinin etkinliğini etkilemiştir [73]. Pankreas duktal adenokarsinomu fare modelinde, dışkı mikrobiyota nakli ve 3-indoleasetik asit takviyesi aynı zamanda hümanize gnotobiyotik farelerde kemoterapötik etkinliği de arttırabilir [73]. İle birlikte3-indol akrilik asit ve 3-indoleasetik asidin PFOA tarafından indirgenmesi durumunda, bu faydalı etkiler tehlikeye girebilir.

Bu çalışmanın çeşitli sınırlamaları vardı. Öncelikle bu çalışmaya yalnızca erkek fareler dahil edildi, dişi fareler ise dahil edilmedi. Hem zararlı hem de dişi fareleri içeren cinsiyet dengeli bir çalışma tasarımı bu çalışma alanını geliştirebilir. İkincisi, kontrol farelerinin aldığı içme suyundaki PFOA seviyesi tespit edilemedi. PFOA'nın geniş dağılımı göz önüne alındığında, kontrol farelerinin aldığı içme suyunun düşük seviyelerde PFOA içermesi ihtimali vardı. İçme suyundaki PFOA seviyesinin Georgia, ABD'de 20 ila 70 ng/L arasında olduğu rapor edilmiştir [74]. PFOA'nın bağırsak mikrobiyotasıyla ilişkili metabolitler üzerindeki toksik etkisini test etmek için bu çalışmadaki maruz kalma düzeyi, çevresel açıdan anlamlı düzeyden daha yüksek olan 1 ppm'ye ayarlandı. PFOA'nın sağlık üzerindeki etkilerini çevresel açıdan anlamlı düzeylerde araştırmak için gelecekteki çalışmalarda dozun azaltılması gerekmektedir.

5. Sonuçlar

PFOA son zamanlarda ciddi bir halk sağlığı sorunu haline geldi. Bu çalışmada PFOA, farelerde hem bağırsak mikrobiyota kompozisyonunu hem de dışkı, serum ve karaciğerin metabolik profillerini bozmuştur. Bağırsak mikrobiyotası ile farklı dışkı metabolitleri arasında bir korelasyon bulundu. PFOA'ya maruz kalma, safra asitleri ve 3-indoleakrilik asit ve 3-indoleasetik asit gibi triptofan metabolitleri dahil olmak üzere bağırsak mikrobiyotasıyla ilişkili metabolitlerde önemli değişikliklere neden oldu. Bulgularımız bağırsak mikrobiyotasının aracılık ettiği PFOA'nın sağlık üzerindeki etkilerinin anlaşılmasını geliştirebilir.

Kabızlığı Gidermek İçin Doğal Bitkisel İlaç-Cistanche

Cistanche, Oobanchaceae familyasına ait parazitik bitkilerin bir cinsidir. Bu bitkiler tıbbi özellikleriyle bilinir ve yüzyıllardır Geleneksel Çin Tıbbında (TCM) kullanılmaktadır. Cistanche türleri ağırlıklı olarak Çin'in kurak ve çöl bölgelerinde, Moğolistan'da ve Orta Asya'nın diğer bölgelerinde bulunur. Cistanche bitkileri etli, sarımsı gövdeleriyle karakterize edilir ve potansiyel sağlık yararları nedeniyle oldukça değerlidir. TCM'de Cistanche'nin tonik özelliklere sahip olduğuna inanılıyor ve böbreği beslemek, canlılığı arttırmak ve cinsel işlevi desteklemek için yaygın olarak kullanılıyor. Aynı zamanda yaşlanma, yorgunluk ve genel refahla ilgili sorunları çözmek için de kullanılır. Cistanche'nin geleneksel tıpta uzun bir kullanım geçmişi olmasına rağmen etkinliği ve güvenliğine ilişkin bilimsel araştırmalar devam etmekte ve sınırlıdır. Ancak tıbbi etkilerine katkıda bulunabilecek feniletanoid glikozitler, iridoidler, lignanlar ve polisakkaritler gibi çeşitli biyoaktif bileşikler içerdiği bilinmektedir.

Wecistanche'nincistanche tozu, cistanche tabletleri, cistanche kapsüllerive diğer ürünler kullanılarak geliştirildiçölcistancheHammadde olarak hepsi kabızlığın giderilmesinde iyi bir etkiye sahiptir. Spesifik mekanizma şu şekildedir: Cistanche'nin geleneksel kullanımına ve içerdiği bazı bileşiklere dayanarak kabızlığı gidermede potansiyel faydalara sahip olduğuna inanılmaktadır. Cistanche'nin özellikle kabızlık üzerindeki etkisine ilişkin bilimsel araştırmalar sınırlı olsa da, kabızlığı hafifletme potansiyeline katkıda bulunabilecek birden fazla mekanizmaya sahip olduğu düşünülmektedir. Laksatif etkisi:CistancheGeleneksel Çin Tıbbında uzun süredir kabızlığa çare olarak kullanılmaktadır. Bağırsak hareketlerini teşvik etmeye ve kabızlığı tetiklemeye yardımcı olabilecek hafif bir müshil etkisine sahip olduğuna inanılmaktadır. Bu etki, Cistanche'deki feniletanoid glikozitler ve polisakkaritler gibi çeşitli bileşiklere atfedilebilir. Bağırsakları Nemlendirir: Geleneksel kullanıma göre Cistanche'nin özellikle bağırsakları hedef alan nemlendirici özelliklere sahip olduğu kabul edilir. Bağırsakların hidrasyonunu ve yağlanmasını teşvik etmek, aletlerin yumuşamasına ve geçişi kolaylaştırmaya yardımcı olabilir, böylece kabızlığı hafifletebilir. Anti-inflamatuar Etki: Kabızlık bazen sindirim sistemindeki iltihaplanma ile ilişkilendirilebilir. Cistanche, antiinflamatuar özelliklere sahip olduğuna inanılan feniletanoid glikozitler ve lignanlar dahil olmak üzere belirli bileşikler içerir. Bağırsaklardaki iltihabı azaltarak bağırsak hareketinin düzenliliğini artırmaya ve kabızlığı hafifletmeye yardımcı olabilir.