Den synbiotiske reducerende indoxylsulfat og kronisk nyresygdom

ali.ma@wecistanche.com

DEL Ⅱ: Administrationen af ​​den synbiotiske Lactobacillus bulgaricus 6c3-stamme, inulin og fructooligosaccharid reducerer koncentrationerne af indoxylsulfat og nyreskade i en rottemodel

Alonso Jerez-Morales, Jose S. Merino, Sindy T. Diaz-Castillo & et al.

Abstrakt

Indoxylsulfat(IS) er involveret i udviklingen afkronisk nyresygdom(CKD) og dets kardiovaskulære komplikationer. En af de foreslåede tilgange til at reducere IS(Indoxylsulfat) er administrationen afsynbiotika. Dette arbejde havde til formål at søge efter en probiotisk stamme, der er i stand til at reducere serum IS(Indoxylsulfat) niveauer og blandes med to præbiotika(inulinogfructooligosaccharid(FOS)) for at producere en formodetsynbiotiskog test det i en rotte CKD(kronisk nyresygdom) model. To grupper af Sprague-Dawley-rotter blev nefrektomiseret. Den ene gruppe (Lac) modtog blandingen i 16 uger i drikkevand, og den anden ikke (Nef). En kontrolgruppe (C) inkluderede sham-nephrektomiserede rotter. Serum kreatinin og IS(Indoxylsulfat)koncentrationer blev målt ved hjælp af højtydende væskekromatografi med diode array detector (HPLC-DAD). Optisk mikroskopi og to-foton excitationsmikroskopi blev brugt til at studere nyre- og hjerteprøver. Lac-gruppen, som modtogsynbiotisk, reduceret IS(Indoxylsulfat) med 0,8 procent, mens Nef-gruppen øgede den med 38,8 procent. Histologisk analyse af nyrer viste, at Lac-gruppen øgede fibrotiske områder med 12 procent, og Nef-gruppen gjorde det med 25 procent. Synbiotikummet reducerede ikke hjertefibrose. Derfor viste det formodede synbiotikum den funktion, der reducerede IS(Indoxylsulfat)og udviklingen af ​​CKD(kronisk nyresygdom)i en rottemodel, men der blev ikke observeret hjertebeskyttelse.

Nøgleord: CKD; indoxylsulfat; CVD; nyrefibrose; synbiotisk

KLIK HER FOR AT DEL Ⅰ

Klik for at cistanche UK for nyresygdom

3. Diskussion

I betragtning af dens betydelige stigning i verdensomspændende prævalens, vanskelighederne og omkostningerne ved behandling, og fordi det er en af ​​de vigtigste risikofaktorer for hjerte-kar-sygdomme [13,20], CKD(kronisk nyresygdom)er ved at blive en af ​​de største folkesundhedsudfordringer. I øjeblikket vokser videnskabeligt bevis, der understøtter et tæt forhold mellem tarmsundhed og nyresundhed, almindeligvis omtalt som tarm-nyreaksen [21]. Kommunikationen/interaktionen mellem tarmmikrobiotaen og dens vært er patofysiologisk relevant, især ved CKD(kronisk nyresygdom)patienter [22]. Hos disse patienter kan stigningen af ​​uremiske forbindelser i blodet påvirke sammensætningen og metabolismen af ​​mikrobiotaen og også begunstige væksten af ​​bakteriegrupper, som producerer disse metabolitter [21,22]. Det er blevet rapporteret, at hos individer, der lider af dysbiose, kan mikrobiotaen producere over 200 serummetabolitter [17]. Alt ovenstående indebærer en forøgelse af intestinal permeabilitet, hvilket kan resultere i translokation af metabolitter, endotoksiner og levedygtige bakterier til blodbanen [23] og dermed favorisere kronisk inflammation, øget kardiovaskulær risiko og forværring af uremisk toksicitet. Ikke desto mindre kan den intestinale mikrobiota-ubalance vendes, for eksempel ved at bruge præbiotika, probiotika eller deres kombination somsynbiotika. I denne sammenhæng er det blevet beskrevet, at tilskud med visse probiotika og præbiotika kan reducere produktionen af ​​visse uremiske toksiner og genoprette normal mikrobiota [5]. Vores resultater viser, at ud af de 84 bakteriestammer, der blev testet in vitro i denne undersøgelse, viste tre stammer evnen til signifikant at reducere [Sin kulturmediet. Disse resultater ligner dem, der er rapporteret af andre forfattere [24,25]. Den mekanisme, hvorved IS(Indoxylsulfat)er reduceret er fortsat usikkert. Det er blevet postuleret, at IS(Indoxylsulfat)kan binde til cellevæggen af ​​probiotika og derefter blive elimineret med fæces [25], eller at nogle mikroorganismer har enzymer, der er i stand til at nedbryde IS(Indoxylsulfat)[26]. Uanset om disse postulerede mekanismer er korrekte eller ej, er det blevet rapporteret bredt, at probiotika genopretter den normale mikrobiota hos individer med CKD(kronisk nyresygdom)forårsaget af dysbiose [27].

Brugen af ​​præbiotika og probiotika som en tilgang til at mindske udviklingen af ​​CKD(kronisk nyresygdom)er blevet grundigt undersøgt. Forskellige præbiotika har vist sig at være nyttige til at reducere forskellige dysbiose-metabolitter, som supplement til peritonealdialyse [17,18]. Lai et al. [28] sammenlignede effekten af ​​en lav-protein diæt og tilskud af denne diæt medinulin(19 g/dag) i fase 3 eller 4 CKD(kronisk nyresygdom)patienter. De rapporterede, at diætinterventionen havde ringe effekt på mikrobiotaen, idet den kun reducerede hyppigheden af ​​slægten Lacto-bacillus, men nårinulinblev tilføjet var det muligt at øge niveauerne af Bifidobacterium.

En anden gavnlig effekt afinulinvar en reduktion af tarmens pH, urinsyrenitrogen, af TNF-a og NOX2 i blod, hvilket begrænsede stigningen af ​​URM'er og reducerede inflammation [28]. Ikke desto mindre er det blevet rapporteret, at tilsætning af probiotika til kosten genererer meget mere signifikante effekter, hvilket fører til brugen af ​​præbiotika og probiotikablandinger (synbiotika) for at forstærke deres mikrobiotamodulerende aktivitet. Alla og Sadeek [29]evaluerede administrationen af ​​arabisk tyggegummi og L. casei Shirota til Wistar-rotter, der led induceret CKD(kronisk nyresygdom). Deres resultater viste, at behandlingen var i stand til at reducere blodkoncentrationerne af urinstof, kreatinin og urinsyre. Tilsvarende er det blevet omfattende rapporteret, at brugen af ​​præbiotika, probiotika ogsynbiotikahar en modulerende effekt på tarmmikrobiotaen. Dette er et vigtigt spørgsmål, fordi uremiske toksiner (især indolderivater) under dysbiose har vist sig at aktivere pregnan X-receptoren (PXR), som regulerer ekspressionen af ​​TLR4. Den resulterende øgede inflammation påvirker tarmbarrieren og øger dens permeabilitet for forskellige metabolitter og tillader translokation af bakterier [11]. I nærværende arbejde bestod behandlingen i administration af ensynbiotiskinklusive inulin, FOS(Fruktooligosaccharid)og L. bullgaricus 6c3-stamme. Rocchettiet al. [30] viste, at en anden L. bulgaricus-stamme, kombineret i ensynbiotisk, nedsatte IS- og PCS-serumniveauer, når de anvendes i forbindelse med en innovativ dialysebehandling hos HS-patienter.

Forskelle i serum-kreatininniveauerne blev observeret mellem kontrol- og nefrektomiserede (Lac og Nef)-rotter, hvilket indikerer, at den uremiske model blev etableret med succes. Ikke desto mindre blev der ikke observeret nogen signifikant forskel ved sammenligning af grupperne Lac og Nef. Det vil sige, at der ikke var nogen forskel i kreatininniveauer, hvis behandlingen blev administreret eller ej til CKD(kronisk nyresygdom)rotter, en observation i overensstemmelse med andre rapporter [24,31,32]. Bidraget fra kreatininmålinger var således at bekræfte den nyremangel, der blev opnået ved nefrektomi. På den anden side ER serum(Indoxylsulfat)niveauer steg markant i Nef-gruppen (38,8 procent), men ikke isynbiotiskadministreret Lac gruppe, hvis IS(Indoxylsulfat)niveauet svarede til kontrolgruppens. Såledessynbiotiskvar i stand til at undgå den skadelige stigning i IS(Indoxylsulfat)koncentrationer på trods af tilstedeværelsen af ​​induceret CKD(kronisk nyresygdom).Flere værker har rapporteret lignende resultater ved administration af præbiotika [28], probiotika [24] ellersynbiotika[29]fordi de har kapacitet til at reducere IS(Indoxylsulfat)i forskellige studiemodeller. Wuet al.[31] administrerede L.acidophilus LB til 5/6. nefrektomiserede Sprague-Dawley-rotter og evaluerede 35 metabolitter i fæces. Interessant nok steg nogle metabolitter (3-(3-hydroxyphenyl) propionsyre, amebamid, benzopyren, aspartylglutamin, phenethylamin glucuronid og T2 toksin tetrol fem gange hos nefrektomiserede rotter; ikke desto mindre blev deres niveauer genoprettet til normale niveauer efter behandlingen. Disse resultater er i overensstemmelse med vores observationer, fordi administrationen afsynbiotiskfastholdt IS(Indoxylsulfat)niveauer svarende til kontrolgruppens.

Det er blevet rapporteret, at IS(Indoxylsulfat)inducerer en lokal stigning af reaktive oxygenarter (ROS) i nyrevævet, som igen aktiverer den nukleare faktor kappa B(NF-kB) og aktiverer det oxidative stress og produktionen af ​​pro-inflammatoriske cytokiner [11]. IS er i stand til at trænge ind i celler af snoede tubuli ved hjælp af transportøren til organiske anioner, og når den først er der, øger den ROS og NF-kB, hvilket fører til et fald i E-cadherin og en stigning i den transformerende vækstfaktor (TGF-) og glatmuskel actin alfa(-SMA). Resultatet er en epitel-mesenkymal overgang, der producerer nyrefibrose [33]. Tilsvarende er en af ​​de vigtigste nyrebeskyttende mekanismer af L.bulgaricus 6c3 dens anti-inflammatoriske aktivitet opnået faldende IS-niveauer. Vores observationer viste, at det fibrotiske nyreareal hos dyr i den nefrektomiserede Nef-gruppe (25 procent af det fibrotiske område) var dobbelt så stort som det forsynbiotiskadministrerede nefrektomiserede Lac-rotter (12 procent af fibrotisk areal) og sham-nefrektomiserede kontrolrotter; dermed behandlingen medsynbiotiskvar effektiv til at reducere det fibrotiske område af nyren ved CKD(kronisk nyresygdom)rotter. Teoretisk set kan denne beskyttende effekt forklares ved en ændring af tarmens lumen, som igen kan reducere IS(Indoxylsulfat)serumkoncentrationer. Feng et al.[34] viste signifikante ændringer mellem nefrektomiserede og ikke-nephrektomiserede rotter, der involverede 13 bakteriearter tilhørende slægterne Blautia, Escherichia_Shigella, Bacteroides, Allobaculum Clostridium_IV og 291 metabolitter; således, at understrege virkningen af ​​CKD(kronisk nyresygdom)på mikrobiota og URM'er. Desuden fremlagde de også bevis for, at administrationen af ​​to præbiotika (Poria cocos og poricoinsyre A) modificerede tarmens lumen og genoprettede tarmens normale mikrobiota. Både præbiotika mindskede inflammation og oxidativt stress gennem inhibering af IKBo /NF-kBIpathway og normaliserede serumurinstof og kreatinin samt o-SMA-ekspression. Indtil videre, så vidt vi ved, er dette det første arbejde, der rapporterer brugen af ​​to-foton excitationsmikroskopi i denne type undersøgelser, og interessant nok, selvom der er tegn på beskadigelse af det glomerulære korpuskel (Masson trichrome farvning), fibrotiske læsioner blev kun observeret i de snoede tubuli ved to-foton excitationsmikroskopi. Denne observation understøtter de rapporter, der nævner, at den vigtigste skadelige virkning af de mest undersøgte URM'er netop er på cellerne i nyrernes indviklede tubuli [33].

Det er blevet rapporteret, at IS(Indoxylsulfat)inducerer hjertefibrose med ekspression af fibrotiske proteiner (TGF- 1, SMA og type 1 kollagen), hjertehypertrofi og oxidativt stress [35], og et stigende antal publikationer bekræfter de negative virkninger af IS(Indoxylsulfat)på det kardiovaskulære system. Kaminski et al. [36] undersøgte 51 patienter i CKD(kronisk nyresygdom)trin 1 til 5 og rapporterede, at akkumulering af IS(Indoxylsulfat)var korreleret med forstyrrelser af nogle faktorer, der påvirker parametrene i det hæmostatiske system af CKD(kronisk nyresygdom)patienter, såsom H2O2 og plasma Cu/Zn superoxiddismutase. Det er også blevet rapporteret, at administration af en probiotisk stamme kan reducere biomarkørerne for inflammation i hjerte-kar-sygdomme og reducere de tilknyttede risici [37,38]. Vores resultater indikerede, at selvom serum IS(Indoxylsulfat)blev væsentligt reduceret, administrationen af ​​desynbiotiskundgik ikke udviklingen af ​​hjertefibrose. Faktisk er det blevet postuleret, at på trods af skaderne forårsaget af IS(Indoxylsulfat)i det kardiovaskulære system er de vigtigste URM'er, der påvirker hjertet, p-cresol [39] og TMAO [40], metabolitter, der ikke er evalueret i denne undersøgelse. Ikke desto mindre anfører nogle forfattere, at forskelle mellem resultaterne af forskellige undersøgelser er konsekvensen af ​​undersøgelsesmodellernes variabilitet. Karbowska og kolleger [41], der arbejdede med Wistar-rotter og C57BL6/cmdb-mus, rapporterede effekten af ​​akut eksponering for IS på den trombotiske proces, koagulation, koagulation og erytrocytosmotisk resistens blandt andre parametre. De rapporterede, at 0,1 mM IS i blod var korreleret med fibringenerering og kollageninduceret aggregering i PRP, og at op til 1 mM plasmatisk IS(Indoxylsulfat)havde ingen effekt på erytrocythæmolyse. I vores arbejde, ved hjælp af Sprague-Dawley rotter, er den højeste IS(Indoxylsulfat) nåede niveauer var næsten 0.0025 mM i den nefrektomiserede gruppe, der ikke indtogsynbiotisk(Nef). IS-niveauer over 0.0025 mM kunne have afsløret en sammenhæng mellem creati-n og er(Indoxylsulfat)niveauer. Med hensyn til vores resultater på hæmatokritværdien for alle tre dyregrupper er de i overensstemmelse med rapporten fra Karbowska og kolleger. De konkluderede også, at IS(Indoxylsulfat)kan være en afgørende faktor for hjerteskade. Da vi også observerede hjerteskade med lavere IS(Indoxylsulfat) niveauer, måske kan vores model, der bruger nefrektomiserede Sprague-Dawley-rotter, bidrage til at opdage andre nøglefaktorer, der forårsager hjerteskade. Endelig skal det understreges, at de højere niveauer af IS rapporteret af Karbowswka og kolleger sammenlignet med dem rapporteret i nærværende arbejde sandsynligvis kan være konsekvensen, at de injicerede op til 100 mg/kg kropsvægt af IS i dyrene, mens vores IS-niveauer var konsekvensen af ​​5/6 nefrektomi af dem. Selvom stigningen i publikationer vedrørende administration af probiotika i hjertesygdomme og andre sygdomme er der stadig en lang vej at gå, før man forstår, hvordan præbiotika og probiotika bidrager til vores sundhed.

4 konklusioner

Resultaterne her rapporteret viser, atsynbiotiskformuleret ved hjælp af stammen L. bulgaricus 6c3,inulin, og FOS(Fruktooligosaccharid) er i stand til at reducere IS(Indoxylsulfat)både in vitro og i blodet af Sprague-Dawley rotter brugt model. Desuden var det i stand til at reducere progressionen af ​​nyrefibrose, når det blev administreret dagligt, men det var ude af stand til at undgå udviklingen af ​​hjertefibrose.