دور البوليفينول في تنظيم بروتينات الصدمة الحرارية وميكروبات الأمعاء في فطام الإجهاد الجزء الأول

الرجاء التواصلoscar.xiao@wecistanche.comللمزيد من المعلومات

ميكروبيوتا الأمعاء هي الكائنات الحية الطبيعية في النظام البيئي المعوي والتي تعرض وظائف متعددة توفر تأثيرات مفيدة على فسيولوجيا المضيف. يتم تنظيم الاضطرابات في ميكروبيوتا الأمعاء في إجهاد الفطام عن طريق الجهاز المناعي ومسارات البروتين المرتبطة بالإجهاد التأكسدي. يغير إجهاد الفطام أيضًا استجابة ميكروبات الأمعاء ، ويحد من قابلية الهضم ، ويؤثر على الأداء الإنتاجي للحيوان من خلال إنتاج الجزيئات الالتهابية. بروتينات الصدمة الحرارية هي المرافقات الجزيئية التي تؤدي مجموعة من الوظائف من وجهة نظر فسيولوجية إلى مرضية وإعادة تشكيل استجابة الإجهاد الخلوي ، نظرًا لأنها تشارك في آلية الدفاع ، تضمن البوليفينول التحمل الخلوي ضد المنبهات الهائلة. البوليفينول عبارة عن مركبات مباركة الطبيعة تظهر وجودها بكميات كبيرة. نظرًا لتوافرها وشعبيتها على نطاق واسع ، يمكنها ممارسة أنشطة مناعية قوية ومضادة للأكسدة ومضادة للالتهابات. وقد تم إثبات آثارها الواعدة المعززة للصحة في دراسات خلوية وحيوانية مختلفة. قد تؤدي التدخلات الغذائية مع مادة البوليفينول إلى تغيير استجابة ميكروبيوم الأمعاء وتخفيف إجهاد الفطام المرتبط بالالتهاب. علاوة على ذلك ، تؤدي مادة البوليفينول إلى إحداث تأثيرات صحية من خلال التحسينالتهاباتلتحسين قابلية الهضم وبالتالي ممارسة تأثير وقائي على الإنتاج الحيواني. هنا ، في هذه المقالة ، سنقوم بتوسيع دور استراتيجيات التدخل الغذائي للبوليفينول في إجهاد الفطام الذي يزعج وظيفة ميكروبيوتا الأمعاء ، كما نركز على بروتينات الصدمة الحرارية في صحة الأمعاء. تعطي مقالة المراجعة هذه اتجاهًا جديدًا لصناعة الأعلاف لصياغة نظام غذائي يحتوي على مادة البوليفينول التي سيكون لها تأثير كبير على صحة الحيوان.

الرجاء الضغط هنا لمعرفة المزيد

1 المقدمة

الميكروبات المعوية هي المتوطن الطبيعي لـالجهاز الهضميالمسالك ، المقيمين في مضيف مع التفاهم المتبادل على مدى عقود [1]. يؤدي تكوينًا وتوازنًا يتم صيانتهما جيدًا داخل الاستتباب المضيف [2]. تمثل الكائنات الحية الدقيقة لأمعاء الخنازير تكوينًا حيويًا وتنوعًا يتغير بمرور الوقت وفي جميع أنحاء الجهاز الهضمي [3]. يبدأ الاستعمار الجرثومي في التطور عند الولادة ويتشكل من خلال استهلاك حليب البذار [4] ، وبالتالي ، تشير فترة الرضاعة إلى تغيرات جرثومية في الأمعاء. تبدأ فترة الفطام بشكل خاص من 3 إلى 4 أسابيع بعد البذر ، عندما يتم تقديم نظام غذائي صلب للخنازير بدلاً من الحليب السائل. تعتبر الخنازير الصغيرة المفطومة حساسة للضغوط الغذائية والفسيولوجية والنفسية ، مما يؤدي إلى اضطراب التشكل المعوي والوظيفة الفسيولوجية والتحولات في الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء [5،6]. يعتبر التغيير في ميكروبيوتا الأمعاء العامل الرئيسي للإسهال بعد الفطام [7]. تتمثل الوظيفة الأساسية لميكروبات الأمعاء في هضم العناصر الغذائية غير القابلة للهضم ، ولكنها تساعد أيضًا في امتصاص العناصر الغذائية ، والتمثيل الغذائي ، وتخزين العناصر الغذائية التي يتم تناولها والتي لها تأثير مؤثر على فسيولوجيا المضيف [8]. قد يؤدي الاضطراب في تحول تكوين ميكروبيوتا الأمعاء إلى العديد من الاضطرابات المسببة للأمراض [9،10]. لذلك ، فإن تحسين صحة العائل يحتاج إلى فهم واضح للنظام البيئي المعوي وخاصة ميكروبيوتا الأمعاء [11].

يمكن أن يحسن القدر من المناعة

لقد كان من المفهوم جيدًا أن الجذور الحرة الساحقة تحفز الإجهاد التأكسدي ، وتؤثر على إزالة الجذور الحرة ، وتؤثر على توازن الأكسدة / مضادات الأكسدة. يتواصل الإجهاد التأكسدي أيضًا مع جزيئات الإشارة لممارسة استجابة ممرضة للنبات. بشكل عام ، له تأثير واضح على صحة الأمعاء في الخنازير وعجول اللحم ، مما يقلل في النهاية من إنتاجها [12،13]. لن يساعد البحث عن ميكروبيوتا الأمعاء في الخنازير في بناء أمعاء صحية للحيوان فحسب ، بل يفيد أيضًا الدراسات البشرية نظرًا للتشابه بين السمات التشريحية والفسيولوجية. إن الآثار المترتبة على مادة البوليفينول تشكل ميكروبات الأمعاء ، مما يخفف من إجهاد الفطام الذي تمت مناقشته في الأقسام التالية.

2. التمثيل الغذائي للبوليفينول بواسطة ميكروبيوتا الأمعاء

البوليفينول الغذائي عبارة عن مركبات طبيعية نشطة بيولوجيًا مشتقة من مجموعة متنوعة من المصادر تشمل النباتات والفواكه والخضروات والكاكاو والشوكولاتة والشاي والقهوة والنبيذ [14]. ناتو رالي ، هي مركبات غير متجانسة مصنفة في شقوق فينيل هيدروكسيل. نظرًا لخصائصها الهيكلية المختلفة ، فقد تم توزيعها على مركبات الفلافونويد وغير الفلافونويد [15]. تندرج غالبية المركبات ضمن فئة مركبات الفلافونويد. تم فحص أكثر من 9000 مركب مختلف هيكليًا في الطبيعة حتى الآن. تتكون الهوية الفريدة للمركبات الفينولية من أثنائي فينيل بروبانهيكل عظمي (C 6- C 3- C6) مع سمات com-mon. علاوة على ذلك ، يتم تصنيف مركبات الفلافونويد إلى ستة مجموعات فرعية وفقًا لسلوكها الهيكلي المتنوع [16،17]. بمجرد استهلاك هذه المركبات ، يتعرف الجسم البشري عليها على أنها مواد غريبة ، وبالتالي ، فإن التوافر البيولوجي للمركبات أقل من المغذيات الدقيقة والمغذيات الكبيرة. بالنظر إلى طبيعة المركب ، فإنها تمر بسرعة عبر الأمعاء الدقيقة [18] أو تتحرك نحو القولون دون تغيير تقريبًا [19 ، 20]. أظهرت البيانات أن حوالي 1/9 من إجمالي امتصاص البوليفينول يحدث في الأمعاء الدقيقة ، بينما يتم نقل الباقي عبر تجويف الأمعاء الغليظة بتركيز أقل ، حيث يتم تصريفها وإفرازها عبر تجويف الأمعاء من خلال الصفراء وتعريضها الأنشطة الأنزيمية [21-23]. تصل جزيئات البوليفينول الأكبر حجمًا إلى القولون في هيكل أصلي تقريبًا ثم يتم استقلابه من خلال عمل ميكروبيوتا الأمعاء جنبًا إلى جنب مع الاتحادات ويتم التخلص منها في تجويف الأمعاء عبر الصفراء. هناك العديد من العوامل التي تؤثر على توافرها الحيوي ، مثل القطبية والكتلة الجزيئية ومصفوفة النبات وقابلية الهضم والامتصاص [24]. بمجرد امتصاص البوليفينول من الأمعاء الدقيقة ، يمر الجليكون بالتحول الأحيائي في الخلايا المعوية ثم خلايا الكبد. بعد ذلك ، يتم نشر المستقلبات المنتجة إلى أعضاء مختلفة ويتم التخلص منها أخيرًا عن طريق البول. وأشار العلماء إلى أن تقييمات تأثيرات الأطعمة الغنية بالبوليفينول على قدرة مضادات الأكسدة في دم الإنسان قد لا تأخذ بعين الاعتبار تناول الطعام الذي يتناوله المتطوعون ، والذي قد يكون له تأثير كبير في التأثير على قدرة الإنسان المضادة للأكسدة في الدم [25]. علاوة على ذلك ، تمت مناقشة المعرفة الشاملة حول التوافر الحيوي للبوليفينول بواسطة [26-30]. تم توضيح بنية البوليفينول التي تظهر تأثيرات وقائية صحية بشكل جيد في الشكل 1.

3. آثار البوليفينول على الميكروبات

التركيب والتمثيل الغذائي

يسكن الجهاز الهضمي (GIT) أنواع عديدة من البكتيريا في القولون. الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في الغالبالشعبهي مواد صلبة ، جرثومية ، بروتيوباكتيريا ، إلخ. [31]. قد تختلف تركيبة الجراثيم المحددة في بعض الحالات ، مثل الإسهال والعلاج بالمضادات الحيوية ، أو مع التدخل الغذائي [32]. يؤثر النظام الغذائي على ميكروبيوتا الأمعاء وقد يغير أهمية الرفاهية إما بمخاوف مواتية أو ضارة. بريفوتيلا ، باعتبارها البكتيريا الرئيسية في الجهاز الهضمي ، هي المسؤولة عن نظام غذائي غني بالكربوهيدرات بينما البكتيرويد مسؤولة عن امتصاص النظام الغذائي الغني بالبروتين الحيواني والدهون المشبعة [33،34]. عدد قليل من البكتيريا على وجه التحديد plauti Flavonifractor و Slackia equolifaciens و Slackia isoflavoniconvertens تشارك في عملية التمثيل الغذائي للعديد من البوليفينول. يُحسب تناول البوليفينول الغذائي تقريبًا على أنه أكثر من 1 جرام أي 10 مرات أكبر من فيتامين سينتاكي [35]. تم وصف الارتباط بين مادة البوليفينول وميكروبيوم الأمعاء (GM) في مكان آخر بواسطة [36].

يجب تصحيح آلية البوليفينول فيما يتعلق بتعديل ميكروبيوتا الأمعاء وتؤدي وظيفتها بطريقة مباشرة أو غير مباشرة. إما أنها تنطوي على تنشيط أو قمع نمو البكتيريا. يحدد النمو البكتيري المكبوت تأثير الجراثيم أو مبيد الجراثيم للبوليفينول الذي يمنع تطور البكتيريا المسببة للأمراض النشطة. لذلك ، من الأهمية بمكان مناقشة مستوى وخصائص هذه المركبات. قد يؤدي التأثير غير المباشر لمستقلبات البوليفينول إلى تطوير مجموعة واحدة من البكتيريا عن طريق تعزيز نمو مجموعة أخرى من البكتيريا [37 ، 38]. تنظيم البوليفينول

قد يترافق تناول وفرة وتنوع جراثيم الأمعاء مع مجموعة متنوعة من تفضيلات الركيزة والقدرات الأيضية للمجتمع الميكروبي في القناة الهضمية. [40]. أشارت تجربة بشرية عشوائية مزدوجة التعمية خاضعة للتحكم الوهمي إلى أن الاستهلاك الفموي لمادة epigallocatechin -3- gallate و resveratrol بمعدل 282 و 80 مجم / يوم ، على التوالي ، لمدة 12 أسبوعًا ، قلل بشكل إيجابي من وفرة البراز من Bacteroidetes و Faeca-جرثومة prausnitzi في الأفراد الذين يعانون من السمنة المفرطة استجابة لـ pla-cebo [41]. الفئران المعرضة للكمية الغذائية من الكيرسيتين عند 30 مغ / كغ / يوم تمنع ضعف الجراثيم المعوية الناجم عن اتباع نظام غذائي عالي الدهون عن طريق تقليل نسبة F / B وتقليل وفرة البكتيريا المرتبطة بالسمنة ، على سبيل المثال ، Erysipelotri-chaceae ، Bacillus ، و Eubacterium Cylindroides [42]. كما أدى حث الأطعمة / المستخلصات الغنية بالبوليفينول إلى تعديل تكوين الجراثيم المعوية. عرضت الكلاب مقتطفات من البوليفينول من الشاي الأخضر لمدة 18 أسبوعًا ، مما أدى إلى قمع وفرة من Bacteroidetes و Fusobacteria وتعزيز الثبات [43]. الفئران التي عولجت بالأنثوسيانين الغذائي بنسبة 5 في المائة و 10 في المائة من مسحوق توت العليق الأسود المجفف بالتجميد وتم تحديها باستخدام الآزوكسيميثان / DSS لمدة 12 أسبوعًا ، عززت وفرة البراز للبكتيريا المفيدة ، على سبيل المثال ، Faecalibacterium prausnitzi ، Lactobacillus ، و Eubacterium rectale ، ورفضت الوفرة. - رقصة مسببات الأمراض مثل Desulfovibrio sp. و Enterococcus spp. [44]. أظهرت أحدث النتائج أن التعرض لمستخلص بوليفينول التوت البري البري والتوت الأزرق المعزول إلى نظام غذائي غني بالدهون والسكروز زاد من نمو بكتيريا البوليفينول المهينة Adlercreutzia equolifaciens في الفئران البدينة ، مما يشير إلى أن إضافة هذه البكتيريا في استقلاب البولي فينول قد يكون له دور في التخفيف من الاضطرابات الفوقية في السمنة ومرض السكري عن طريق استخدام الجزيئات النشطة بيولوجيا [45]. بشكل عام ، قد تؤثر بنية البوليفينول ، والجرعات المثلى ، وسلالة الكائنات الحية الدقيقة على تأثير البولي فينول على نمو البكتيريا والتمثيل الغذائي. قد يزيد البوليفينول من إثراء البكتيريا المفيدة ، على سبيل المثال ، Bifidobacterium و Lactobacillus التي تحمي وظيفة الحاجز المعوي ، Faecalibacterium prausnitzii التي تحفز التأثير المضاد للالتهاب عن طريق قمع تحفيز العامل النووي كابا B (NF-xB) ، و Roseburia spp. التي هي من منتجي حمض الزبد [46]. أظهرت هذه الدراسة أن البكتيريا موجبة الجرام معرضة لمركبات البوليفينول ضد البكتيريا سالبة الجرام. يمكن أن تكون هذه التغييرات بسبب الاختلاف في تكوين جدار الخلية للبكتيريا [47].

4. بروتينات الصدمة الحرارية وصحة الأمعاء وبروتينات الصدمة الحرارية (HSPs) هي عائلة ضخمة من المرافقات الجزيئية ، والتي يمكن أن تؤكد طي ، وفتح ، وإعادة تشكيل البروتينات المحولة من الإجهاد [48].

يتم تصنيف HSPs إلى سبع عائلات اعتمادًا على وزنها الجزيئي [49]. يعمل معظم الأعضاء كوصيف ، مستقرًا لتصحيح البروتينات أو يدعم في إعادة تشكيل البروتينات التي تضررت بسبب استجابة خلية الإجهاد [50]. تؤدي HSPs وظائف أساسية في الاستجابات المناعية وتميل إلى الحفاظ على سلامة الحاجز المخاطي وتوازن الأمعاء. يتضح أن الجراثيم المعوية تعتبر المحرضات الرئيسية لإنتاج بروتين الصدمة الحرارية في الخلايا الظهارية المعوية [51]. ينظمون وظيفة قضيب القناة الهضمية من خلال تنظيم بروتينات الوصلة الضيقة (TJs). المساحة بين الخلايا من الخلايا الظهارية المعوية (IEC) محمية بشكل طبيعي ببروتينات TJ المسؤولة عن الحفاظ على نفاذية الأمعاء. يتم إعادة تشكيل هذه البروتينات باستمرار ضد المحفزات الخارجية التي تتكون من الميكروبات ومستضدات [52].

ينشط HSP27 تكاثر الخلايا من خلال استخدام إشارات العامل النووي xB (NF-xB) ، التي تنظم بقاء الخلية وانتشارها وتمايزها ، وتوقف مسارات موت الخلايا المبرمج المعتمدة على NF-xB [53-56]. يؤيد HSP27 كلا من التحلل المعتمد على اليوبيكويتين والمستقل عن يوبيكويتين للبروتينات غير المطوية بعد الضغوط الخلوية. إنها تظهر تأثيرها على عدة طرق مسار موت الخلايا المبرمج في المنبع والمصب للميتوكوندريا ، مثل قمع المراحل المبكرة من إشارات خلايا الإجهاد ، وتثبيط إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية عن طريق استخدام البروتينات proapoptotic ، و / أو تحفيز بروتينات البروبيورفايفال مثل الكينازات التي بدورها قمعت الافراج عن إشارات proapoptotic منالميتوكوندريا[53-56]. علاوة على ذلك ، تمتلك HSPs أيضًا أنشطة مضادة للأكسدة ويمكنها قمع أنواع الأكسجين التفاعلية الهائلة عن طريق تحفيز إنزيمات مضادات الأكسدة [53-56]. على سبيل المثال ، قد يثبط iHSP27 إطلاق الميتوكوندريا للسيتوكروم سي ويثبط بعض كينازات مثل c-Jun N-terminal kinase أو نشاط كاسباس. المسارات في خطوط الخلايا المختلفة.

بروتينات الصدمة الحرارية ومركب التوافق النسيجي الرئيسي (MHC) هما الجزيئات التي تطورت في عرض مستضد الببتيد [57-59]. تمكن HSPs خارج الخلية من الاتصال بالخلايا التي تقدم المستضد المباشر عن طريق تحفيز مستقبلات مختلفة ، مثل المستقبلات الشبيهة بالحصيلة 2 و 4 ؛ يبذل CD91 إشارات دان جير ، وبالتالي يعرض استجابات مناعية فطرية [57]. لقد ثبت أن HSP27 خارج الخلية (eHSP27) له استجابة مضادة للالتهابات اعتمادًا على نوع الخلايا المناعية -23. علاوة على ذلك ، ينشط eHSP27 السيتوكينات المضادة للالتهابات مثل الإنترلوكين (IL -10) بواسطة الخلايا الوحيدة ويقمع التمايز إلى الخلايا التغصنية الناضجة والضامة. تؤثر أجهزة iHSPs المعوية على مسار NF-xB الملتهب الذي يتم تعديله بواسطة السيتوكينات. تقوم iHSPs بقمع إشارات NF-xB ويتم الإبلاغ عنها في خلايا القناة الهضمية [60،61]. يمكن أن تنسب الآليات تحفيز IxBa وقمع الفسفرة وتدهور بروتين IxB.

تم استخراج هذه المقالة من Hindawi Oxidative Medicine and Cellular Longevity Volume 2021 ، معرف المقالة 6676444 ، 13 صفحة https://doi.org/10.1155/2021/6676444