16S-Sequenzierung und Metagenom-Sequenzierung zeigen die Beziehung zwischen dem Mikrobiom des Darms und Entzündungen.

Menschliche Mikrobiome sind laut einigen Forschern weit verbreitet im Darm, im Mundraum, auf der Haut, in den Bronchien, im Fortpflanzungstrakt, in den Organen und sogar im Blut. In den letzten Jahren wurde festgestellt, dass Darmmikroben eine wichtige Rolle bei allen Arten von menschlichen Krankheiten und der Immunität spielen. Mit dem Fortschritt der Sequenzierungstechnologie ist auch die Erforschung von Mikroben in das Zeitalter der Omik gegangen; Durch die Analyse des genetischen Materials von Mikrobengemeinschaften im Darm können Forscher die spezifischen Arten und Stämme identifizieren, die vorhanden sind, sowie deren relative Häufigkeit und Funktion. Wie kann also Mikrobiomik verwendet werden, um die Auswirkungen einer bestimmten Art von Krankheit oder eines bestimmten Zustands von Mikroben zu untersuchen? Im Folgenden finden Sie eine kurze Einführung in die Anwendung der Mikrobiomik in der Untersuchung von Entzündungen und Krankheiten.

16s Amplicon-Sequenzierung klärt die Beziehung zwischen Darmmikroben, Blutzytokinen und frühen Fehlgeburten.

Eine der wichtigsten Techniken, die in der Forschung zur Darmmikrobiota verwendet wird, ist 16S rRNA-Sequenzierung Dieses Verfahren umfasst die Sequenzierung eines spezifischen Bereichs der bakteriellen DNA, der zwischen verschiedenen Arten stark konserviert ist. Durch den Vergleich der Sequenzen dieser Regionen aus verschiedenen Proben können Forscher die Arten von Bakterien identifizieren, die vorhanden sind, und ihre Häufigkeit schätzen.

Es wurde festgestellt, dass die intestinale Flora die Immunantwort des Wirts beeinflusst und zu einem Ungleichgewicht der Zytokinspiegel führt. Im Gegenzug wird angenommen, dass die Dysregulation des Zytokinnetzwerks mit der Pathogenese von unerklärlichem Schwangerschaftsverlust in Verbindung steht. Forscher untersuchten, wie eine Dysbiose der Darmmikroben die zelluläre Immunfunktion während eines Schwangerschaftsverlusts durch 16s-Amplikon-Sequenzierung stört. Mithilfe von Sequenzierungs- und metabolomischen Daten fanden die Autoren heraus, dass mehrere Krankheitserreger, wie Bacteroidales_S24_7-Gruppe und Eubacterium ruminantium-Gruppewaren in den Fäkalien von Patienten mit Fehlgeburt signifikant überrepräsentiert, während γ-Amastigoten in der Kontrollgruppe am stärksten überrepräsentiert waren. Diese Studie hebt das Netzwerk zwischen der Darmmikrobiota, fäkalen Metaboliten und Th1/Th17-vermittelten Immunantworten bei Patienten mit Fehlgeburt hervor.

Zusammensetzungen verschiedener Arten in den Kontroll- und Fehlgeburtsgruppen durch LEfSe-Analysen

Metagenomische Sequenzierung in Kombination mit anderen Omics zeigt multiple Zusammenhänge zwischen Darmmikroben, Metaboliten und Zytokinen bei COVID-19-assoziierten Komplikationen.

Eine weitere Sequenzierungstechnik, die in der Forschung zu Mikrobiota des Darms verwendet wird, ist Shotgun-Metagenomik-SequenzierungDieses Verfahren umfasst die Sequenzierung aller in einer Probe vorhandenen DNA, einschließlich sowohl bakterieller als auch menschlicher DNA. Durch die Analyse dieser Daten können Forscher nicht nur die Arten von Bakterien identifizieren, sondern auch deren funktionale Fähigkeiten, einschließlich ihrer Fähigkeit, Metaboliten zu produzieren, die Entzündungen und andere biologische Prozesse beeinflussen.

Der Zytokinsturm ist ein wesentlicher Treiber der COVID-19-Pathogenese. Mehrere Studien haben gezeigt, dass eine partielle Mikrobiota-Depletion mit der Entzündungsreaktion auf die Krankheit assoziiert ist. Die Autoren versuchten, mikrobiell-metabolitische-Zytokin-Interaktionen sowie neue Marker und therapeutische Ziele zu finden, indem sie Shotgun-Metagenom-Sequenzierung und metabolomische Analysen von Stuhlproben von 112 SARS-CoV-2-infizierten Patienten und Kontrollpersonen, die hinsichtlich signifikanter Störfaktoren abgeglichen wurden, durchführten und Zytokinmessungen im Plasma vornahmen. Die Autoren identifizierten multiple Interaktionen zwischen Darmmikroben, Metaboliten und Zytokinen in COVID-19-assoziierten Komplikationen, und in Zukunft könnte es möglich sein, COVID-19 und schwere Erkrankungen durch Tests des Mikrobioms vorherzusagen.

Unterschiedliche mikrobielle Variationen im Darm bei COVID-19 und Hintergrundfaktoren

Referenzen:

1. Liu Y, Chen H, Feng L, et al. Interaktionen zwischen der Darmmikrobiota und Metaboliten modulieren Ungleichgewichte im Zytokinnetzwerk bei Frauen mit unerklärtem Schwangerschaftsverlust. NPJ Biofilme und Mikrobiome, 2021, 7(1): 1-12.
2. Nagata N, Takeuchi T, Masuoka H, et al. Die menschliche Darmmikrobiota und ihre Metaboliten beeinflussen die Immunantworten bei COVID-19 und deren Komplikationen. Gastroenterologie, 2023, 164(2): 272-288.