Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xử lý nhiệt thực phẩm làm giảm đa dạng vi sinh vật ruột của vật chủ và kích thích sự thích ứng của vi sinh vật: bằng chứng từ hai loài động vật có xương sống
Tóm tắt
Việc áp dụng quy trình chế biến nhiệt cho chế độ ăn uống đã thúc đẩy sự tiến hóa của con người và gây ra sự thay đổi về đa dạng vi sinh vật ruột theo thói quen ăn uống. Tuy nhiên, liệu việc chế biến nhiệt thực phẩm có kích thích sự biến thiên vi sinh vật đường ruột hay không vẫn chưa được biết đến. Trong bài báo này, chúng tôi đã so sánh vi sinh vật của thực phẩm không chế biến nhiệt và thực phẩm chế biến nhiệt (NF và TF) và điều tra vi sinh vật đường ruột liên quan đến NF và TF ở cá tra Silurus meridionalis và chuột C57BL/6 để đánh giá tác động của việc chế biến nhiệt thực phẩm đến vi sinh vật đường ruột và further xác định sự khác biệt trong phản ứng của vật chủ. Chúng tôi không phát hiện sự khác biệt nào trong thành phần và cấu trúc vi sinh vật tổng thể giữa NF và TF, tuy nhiên đã xác định được các cộng đồng vi sinh vật khác nhau giữa thực phẩm và ruột. Cả cá và chuột được cho ăn TF đều có đa dạng vi sinh vật đường ruột thấp hơn đáng kể so với những con được cho ăn NF. Hơn nữa, việc chế biến nhiệt thực phẩm đã kích thích những thay đổi trong các cộng đồng vi sinh vật của chúng. Các nghiên cứu so sánh giữa các loài vật chủ cho thấy loài vật chủ xác định sự cấu thành vi sinh vật đường ruột, ngay cả khi được cho ăn cùng một loại thực phẩm. Fusobacteria là phân lớp phong phú nhất trong cá, trong khi Bacteroidetes và Firmicutes chiếm ưu thế ở chuột. Ngoài sự giảm đáng kể Bacteroidetes và lượng Protebacteria cân bằng, phản ứng của các vi sinh vật đường ruột khác chiếm ưu thế ở cá và chuột với TF là trái ngược nhau về mặt phân loại ở cấp độ phân lớp, và điều này còn được tìm thấy ở cấp độ giống. Kết quả của chúng tôi tiết lộ rằng việc chế biến nhiệt thực phẩm đóng góp mạnh mẽ vào việc giảm đa dạng vi sinh vật đường ruột và kích thích sự biến đổi vi sinh vật theo cách phụ thuộc vào vật chủ, cho thấy sự thích ứng cụ thể của vi sinh vật đường ruột vật chủ ở động vật có xương sống đáp ứng với việc chế biến nhiệt thực phẩm. Những phát hiện này mở ra một cơ hội để hiểu sự suy giảm đa dạng vi sinh vật đường ruột và sự thay đổi cộng đồng trong quá trình tiến hóa của con người, đồng thời cung cấp những hiểu biết mới về cấu thành vi sinh vật đặc thù của vật chủ liên quan đến việc sử dụng các kỹ thuật chế biến trong chuẩn bị thực phẩm ở con người và động vật nuôi.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Woese CR. On the evolution of cells. Proc Nati Acad Sci USA. 2002;99:8742–7.
Turnbaugh PJ, Ley RE, Hamady M, Fraser-Liggett C, Knight R, Gordon JI. The human microbiome project: exploring the microbial part of ourselves in a changing world. Nature. 2007;449:804–10.
Teaford MF, Ungar PS. Diet and the evolution of the earliest human ancestors. Proc Natl Acad Sci U S A. 2000;97:13506–11.
Mihlbachler MC, Rivals F, Solounias N, Semprebon GM. Dietary change and evolution of horses in North America. Science. 2011;331:1178–81.
Hiltunen T, Becks L. Consumer co-evolution as an important component of the eco-evolutionary feedback. Nat Commun. 2014;5:5226.
Li X, Yu Y. Feng W, Yan Q, Gong Y. Host species as a strong determinant of the intestinal microbiota of fish larvae. J Microbiol 2012; 50:29–37.
De Filippo C, Cavalieri D, Di Paola M, Ramazzotti M, Poullet JB, Massart S, et al. Impact of diet in shaping gut microbiota revealed by a comparative study in children from Europe and rural Africa. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010;107:14691–6.
Sonnenburg ED, Smits SA, Tikhonov M, Higginbottom SK, Wingreen NS, Sonnenburg JL. Diet-induced extinctions in the gut microbiota compound over generations. Nature. 2016;529:212–5.
Yeakel JD, Bennett NC, Koch PL, Dominy NJ. The isotopic ecology of African mole rats informs hypotheses on the evolution of human diet. P Roy Soc Lond B Bio. 2007;274:1723–30.
Obregon-Tito AJ, Tito RY, Metcalf J, Sankaranarayanan K, Clemente JC, Ursell LK, et al. Subsistence strategies in traditional societies distinguish gut microbiomes. Nat Commun. 2015;6:6505.
Moeller AH, Li Y, Ngole EM, Ahuka-Mundeke S, Lonsdorf EV, Pusey AE, et al. Rapid changes in the gut microbiome during human evolution. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014;111:16431–5.
Sonnenburg ED, Sonnenburg JL. Starving our microbial self: the deleterious consequences of a diet deficient in microbiota-accessible carbohydrates. Cell Metab. 2014;20:779–86.
Gillings MR, Paulsen IT, Tetu SG. Ecology and evolution of the human microbiota: fire, farming and antibiotics. Genes. 2015;6:841–57.
Sullam KE, Essinger SD, Lozupone CA, O’Connor MP, Rosen GL, Knight R, et al. Environmental and ecological factors that shape the gut bacterial communities of fish: a meta-analysis. Mol Ecol. 2012;21:3363–78.
Caporaso JG, Kuczynski J, Stombaugh J, Bittinger K, Bushman FD, Costello EK, et al. QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data. Nat Methods. 2010;7:335–6.
Magoc T, Salzberg SL. FLASH: fast length adjustment of short reads to improve genome assemblies. Bioinformatics. 2011;27:2957–63.
Edgar RC, Haas BJ, Clemente JC, Quince C, Knight R. UCHIME improves sensitivity and speed of chimera detection. Bioinformatics. 2011;27:2194–200.
Gilbert JA, Field D, Swift P, Newbold L, Oliver A, Smyth T, et al. The seasonal structure of microbial communities in the Western English Channel. Environ Microbiol. 2009;11:3132–9.
Wang Q, Garrity GM, Tiedje JM, Cole JR. Naive Bayesian classifier for rapid assignment of rRNA sequences into the new bacterial taxonomy. Appl Environ Microbiol. 2007;73:5261–7.
Kostic AD, Howitt MR, Garrett WS. Exploring host-microbiota interactions in animal models and humans. Genes Dev. 2013;27:701–18.
Ley RE, Hamady M, Lozupone C, Turnbaugh PJ, Ramey RR, Bircher JS, et al. Evolution of mammals and their gut microbes. Science. 2008;320:1647–51.
Roeselers G, Mittge EK, Stephens WZ, Parichy DM, Cavanaugh CM, Guillemin K, et al. Evidence for a core gut microbiota in the zebrafish. ISME J. 2011;5:1595–608.
Scupham AJ, Patton TG, Bent E, Bayles DO. Comparison of the cecal microbiota of domestic and wild turkeys. Microb Ecol. 2008;56:322–31.
Chaplin A, Parra P, Laraichi S, Serra F, Palou A. Calcium supplementation modulates gut microbiota in a prebiotic manner in dietary obese mice. Mol Nutr Food Res. 2016;60:468.
Borda-Molina D, Vital M, Sommerfeld V, Rodehutscord M, Camarinha-Silva A. Insights into broilers’ gut microbiota fed with phosphorus, calcium, and phytase supplemented diets. Front Microbiol. 2016;7:2033.
Kohl KD, Dearing MD. Wild-caught rodents retain a majority of their natural gut microbiota upon entrance into captivity. Env Microbiol Rep. 2014;6:191–5.
Zhang Z, Li D, Refaey MM, Xu W, Tang R, Li L. Host age affects the development of southern catfish gut bacterial community divergent from that in the food and rearing water. Front Microbiol. 2018;9:495.
Tokeshi M. Species coexistence: ecological and evolutionary perspectives: John Wiley & Sons. 2009.
Cotillard A, Kennedy SP, Kong LC, Prifti E, Pons N, Le Chatelier E, et al. Dietary intervention impact on gut microbial gene richness. Nature. 2013;500:585–8.
Ley RE, Turnbaugh PJ, Klein S, Gordon JI. Microbial ecology: human gut microbes associated with obesity. Nature. 2006;444:1022–3.
Turnbaugh PJ, Ley RE, Mahowald MA, Magrini V, Mardis ER, Gordon JI. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature. 2006;444:1027–31.
Amato KR, Yeoman CJ, Cerda G, Schmitt CA, Cramer JD, Miller ME, et al. Variable responses of human and non-human primate gut microbiomes to a Western diet. Microbiome. 2015;3:1–9.
Hehemann J, Correc G, Barbeyron T, Helbert W, Czjzek M, Michel G. Transfer of carbohydrate-active enzymes from marine bacteria to Japanese gut microbiota. Nature. 2010;464:908–12.
Tuohy KM, Hinton DJ, Davies SJ, Crabbe MJ, Gibson GR, Ames JM. Metabolism of Maillard reaction products by the human gut microbiota––implications for health. Mol Nutr Food Res. 2006;50:847–57.
Gloux K, Berteau O, El OH, Béguet F, Leclerc M, Doré J. A metagenomic β-glucuronidase uncovers a core adaptive function of the human intestinal microbiome. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108:4539–46.
Aiello LC, Wheeler P. The expensive-tissue hypothesis: the brain and the digestive system in human and primate evolution. Curr Anthropol. 1995;36:199–221.
Milton K. A hypothesis to explain the role of meat-eating in human evolution. Evol Anthropol. 1999;8:11–21.
Carmody RN, Weintraub GS, Wrangham RW. Energetic consequences of thermal and nonthermal food processing. Proc Nati Acad Sci USA. 2011;108:19199–203.
Backhed F, Ding H, Wang T, Hooper LV, Koh GY, Nagy A, et al. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004;101:15718–23.
Arumugam M, Raes J, Pelletier E, Le Paslier D, Yamada T, Mende DR, et al. Enterotypes of the human gut microbiome. Nature. 2011;473:174–80.
Jumpertz R, Le DS, Turnbaugh PJ, Trinidad C, Bogardus C, Gordon JI, et al. Energy-balance studies reveal associations between gut microbes caloric load and nutrient absorption in humans. Am J Clin Nutr. 2011;94:58–65.
O'Hara AM, Shanahan F. The gut flora as a forgotten organ. EMBO Rep. 2006;7:688–93.
Serino M, Luche E, Gres S, Baylac A, Bergé M, Cenac C, et al. Metabolic adaptation to a high-fat diet is associated with a change in the gut microbiota. Gut. 2012;61:543–53.
Quercia S, Candela M, Giuliani C, Turroni S, Luiselli D, Rampelli S, et al. From lifetime to evolution: timescales of human gut microbiota adaptation. Front Microbiol. 2014;5:587.
Wu GD, Chen J, Hoffmann C, Bittinger K, Chen YY, Keilbaugh SA, et al. Linking long-term dietary patterns with gut microbial enterotypes. Science. 2011;334:105–8.
Lim MY, Rho M, Song YM, Lee K, Sung J, Ko G. Stability of gut enterotypes in Korean monozygotic twins and their association with biomarkers and diet. Sci Rep. 2014;4:7348.
Wang J, Linnenbrink M, Künzel S, Fernandes R, Nadeau MJ, Rosenstiel P, et al. Dietary history contributes to enterotype-like clustering and functional metagenomic content in the intestinal microbiome of wild mice. Proc Nati Acad Sci USA. 2014;111:E2703–10.
Jeffery IB, Claesson MJ, O'Toole PW, Shanahan F. Categorization of the gut microbiota: enterotypes or gradients? Nat Rev Micro. 2012;10:591–2.
Gorvitovskaia A, Holmes SP, Huse SM. Interpreting Prevotella and Bacteroides as biomarkers of diet and lifestyle. Microbiome. 2016;4:15.
Amato KR. Co-evolution in context: the importance of studying gut microbiota in wild animals. Microbiome Science and Medicine. 2013;1:10–29.