Jump to content

Микробиом дрозофилы кишечника

Микробиота микроорганизмов – это сумма всех симбиотических ) , ( мутуалистических , комменсальных или патогенных живущих на теле или в нем. Плодовая мушка Drosophila melanogaster модельный организм , известный как один из наиболее изученных организмов в мире. Микробиота мух менее сложна, чем у человека. Это по-прежнему влияет на физическую форму мухи. [1] и это влияет на различные характеристики жизненного цикла, такие как продолжительность жизни ( ожидаемая продолжительность жизни ), устойчивость к патогенам ( иммунитет ) и метаболические процессы ( пищеварение ). Учитывая комплексный набор инструментов, доступных для исследования дрозофилы , анализ ее микробиома может улучшить наше понимание аналогичных процессов в других типах взаимодействий хозяина и микробиоты, в том числе с участием человека. Микробиота играет ключевую роль в иммунных и метаболических реакциях кишечника через продукт ферментации ( короткоцепочечные жирные кислоты ), ацетат . [2]

Микробный состав

[ редактировать ]

Drosophila melanogaster обладает сравнительно простой микробиотой кишечника, состоящей всего из нескольких видов бактерий, в основном из двух таксономических групп бактерий: Bacillota и Pseudomonadota . [3] [4] Наиболее распространенные виды принадлежат к семействам Lactobacillaceae (обилие около 30%, представители Bacillota) и Acetobacteraceae (около 55%, представители Proteobacteria). Другие менее распространенные виды бактерий относятся к семействам Leuconostocaceae, Enterococceae и Enterobacteriaceae (все с численностью 2–4%). [4] Наиболее распространенные виды включают Lactobacillus plantarum , Lactobacillus brevis , Acetobacter pomorum и Enterococcus faecalis другие виды, такие как Acetobacter aceti , Acetobacter тропический и Acetobacter Pasteurianus . , а также часто встречаются и [3]

Конкретный вид мухи-хозяина оказывает центральное влияние на состав и качество кишечной микробиоты, даже если мухи выращиваются в аналогичных условиях. [5] Тем не менее, рацион хозяина и пищевая среда также формируют точный состав микробиоты. Например, точный pH пищи может убить определенные виды бактерий. [3] В целом тип пищи, которую употребляет муха, влияет на состав микробиоты. [6] Виды, питающиеся грибами, такие как Drosophila Falli и Microdrosophila, содержат множество лактобактерий и обычно сохраняют высокое бактериальное разнообразие в своих кишках. В микробиоте цветочных питателей, таких как Drosophila elegans и Drosophila flavohirta, наблюдается более высокая численность Enterobacteriaceae и в меньшей степени ацидофильных бактерий (таких как Acetobacteraceae и Lactobacillaceae) по сравнению с фруктоядными видами, такими как Drosophila hydei , Drosophila immigrans , Drosophila. сульфуригастер , Drosophila melanogaster , Drosophila sechellia или Drosophila takahashii . [3] Микробная нагрузка и бактериальный состав также варьируются в зависимости от возраста мухи-хозяина. [3]

Передача и создание микробиоты

[ редактировать ]

Кормление является ключевым фактором, определяющим состав микробиоты. Не только диета влияет на присутствие и численность бактерий в кишечнике, но бактерии также должны постоянно поступать из окружающей среды, чтобы преобладать в качестве представителей кишечной флоры. [7] Питание фекалиями, по-видимому, играет центральную роль в формировании микробиоты дрозофилы , поскольку оно позволяет мухам перерабатывать бактерии внутри популяции мух в определенный момент времени, а также из поколения в поколение. Мухи засеивают эмбриональную яичную скорлупу фекалиями. Вылупившись, молодые личинки поедают яичную скорлупу и тем самым заражают бактерии. Микробиота, которая впоследствии закрепляется в кишечнике развивающихся личинок, аналогична микробиоте матери личинок. [8] Этому может способствовать и особая история жизни мух. Молодые взрослые мухи, которые содержат меньше бактерий, чем старые мухи, размножаются в среде, сформированной фекалиями предыдущего поколения мух, что позволяет им поглощать дополнительные бактерии. [8]

Разделение кишечника

[ редактировать ]

В кишечнике Drosophila melanogaster состав и действие микробиома, по-видимому, жестко регулируются внутри компартментов, то есть разных отделов кишечника. На это указывает дифференциальная экспрессия генов, особенно обладающих регуляторной функцией, в эпителии разных отделов кишечника. Подробно кишечник разделен на три части: переднюю , среднюю и заднюю . В то время как передняя и задняя кишка выстланы кутикулой, образованной эктодермальным эпителием, средняя кишка имеет энтодермальное происхождение. [9] У взрослых мух средняя кишка делится на пять более мелких отделов. [10] Иммунный ответ варьируется в зависимости от отдела кишечника. Путь иммунодефицита (IMD) реагирует на бактериальные инфекции и активируется определенными рецепторами (например, белком рецептора пептидогликана PGRP-LC ). Эти рецепторы, а также другие компоненты иммунной системы дрозофилы, такие как рецептор Toll и молекулы пути dDUOX, контролируют иммунные ответы в эктодермальной ткани передней части кишечника. Более того, передняя часть средней кишки обогащена определенными антимикробными пептидами ( АМФ ). Это говорит о том, что иммунная защита в этой области особенно отзывчива, возможно, потому, что эта область представляет собой область первого контакта для вновь поступивших пищевых продуктов, микробиоты и/или кишечных патогенов. В средней и задней части средней кишки экспрессируются другие гены, такие как рецептор PGRP-LB , который подавляет иммунный ответ на IMD, возможно, для того, чтобы минимизировать экспрессию иммунной защиты против микробиоты. Кроме того, сама микробиота, по-видимому, контролирует экспрессию некоторых видов дрозофилы. метаболические гены в средней кишке, возможно, для облегчения переваривания пищи. [11] Недавно было высказано предположение, что путь IMD в передней части средней кишки играет многостороннюю роль, модулируя ключевые метаболические и механические функции в кишечнике. [12] В совокупности оказывается, что взаимодействие между хозяином и микробиотой точно регулируется в разных регионах кишечника. [13]

Влияние на поведение

[ редактировать ]

Микробиота дрозофилы участвует в успехе спаривания, влияя на ассортативное спаривание; явление, обнаруженное в некоторых исследованиях дрозофилы , [14] но не другие. [15]

Влияние на продолжительность жизни

[ редактировать ]

Микробиота, по-видимому, влияет на продолжительность жизни Drosophila melanogaster . На сегодняшний день механизмы этого эффекта остаются неясными.
Плодовые мухи, выращенные в аксенических условиях (т.е. без каких-либо бактерий в окружающей среде) или излеченные от микробиоты антибиотиками, имели более короткую продолжительность жизни, чем мухи, выращенные в нормальных условиях. Влияние микробиоты на продолжительность жизни кажется особенно сильным на ранних этапах развития. [16] Однако на сегодняшний день точные механизмы, лежащие в основе этих эффектов, остаются неясными. индуцированная микробиотой пролиферация кишечных стволовых клеток и связанный с ней метаболический гомеостаз . Вполне возможно, что в этом контексте важна [17] Напротив, микробиота, по-видимому, оказывает негативное влияние на продолжительность жизни у старых Drosophila melanogaster , поскольку ее удаление у стареющих мух увеличивает продолжительность жизни. У старых мух снижена способность бороться с инфекциями, и это также может быть связано с бактериальными представителями микробиоты. [18] У старых животных иммунные реакции могут быть чрезмерными, что может нанести вред хозяину и способствовать колонизации патогенами (например, Gluconobacter morbifer ). [19]

Новые методы анализа микробиома

[ редактировать ]

Почти все современные подходы к характеристике микробиоты дрозофилы основаны на деструктивных подходах, то есть мух убивают, их кишки извлекают и из них выделяют и/или анализируют бактерии. Для оценки динамики микробиоты на протяжении жизни отдельной мухи или развития популяции мух предпочтительным является неразрушающий подход. Такой подход был недавно разработан с упором на микробную характеристику фекалий мух. Фекалии мух действительно информативны о составе микробиоты кишечника, поскольку разнообразие кишечных бактерий, бактерий фекалий и бактерий всей мухи Drosophila melanogaster тесно коррелирует. Этот новый подход можно использовать для демонстрации известного влияния диет. [20]

  1. ^ Гулд А.Л., Чжан В., Ламберти Л., Джонс Э.В., Обадиа Б., Корасидис Н. и др. (декабрь 2018 г.). «Взаимодействие микробиома формирует приспособленность хозяина» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 115 (51): Е11951–Е11960. Бибкод : 2018PNAS..11511951G . дои : 10.1073/pnas.1809349115 . ПМК   6304949 . ПМИД   30510004 .
  2. ^ Джагдер, Бат-Эрдэне; Камареддин, Лейла; Уотник, Паула И. (2021). «Ацетат, полученный из микробиоты, активирует врожденный иммунитет кишечника через комплекс гистонацетилтрансферазы Tip60» . Иммунитет . 54 (8): 1683–1697.e3. doi : 10.1016/j.immuni.2021.05.017 . ISSN   1074-7613 . ПМЦ   8363570 . ПМИД   34107298 .
  3. ^ Jump up to: а б с д и Эркосар Б., Сторелли Г., Дефай А., Лейлье Ф. (январь 2013 г.). «Взаимодействие микробиоты хозяина и кишечника: «обучение на лету» » . Клетка-хозяин и микроб . 13 (1): 8–14. дои : 10.1016/j.chom.2012.12.004 . ПМИД   23332152 .
  4. ^ Jump up to: а б Штаубах Ф., Бейнс Дж. Ф., Кюнцель С., Бик Э. М., Петров Д. А. (2013). «Виды-хозяева и воздействие окружающей среды на бактериальные сообщества, связанные с дрозофилой , в лаборатории и в естественной среде» . ПЛОС ОДИН . 8 (8): е70749. arXiv : 1211.3367 . Бибкод : 2013PLoSO...870749S . дои : 10.1371/journal.pone.0070749 . ПМЦ   3742674 . ПМИД   23967097 .
  5. ^ Бродерик Н.А., Леметр Б. (2012). «Кишечные микробы Drosophila melanogaster » . Кишечные микробы . 3 (4): 307–21. дои : 10.4161/gmic.19896 . ПМЦ   3463489 . ПМИД   22572876 .
  6. ^ Чендлер Дж.А., Ланг Дж.М., Бхатнагар С., Эйзен Дж.А., Копп А. (сентябрь 2011 г.). «Бактериальные сообщества разнообразных видов дрозофил : экологический контекст модельной системы хозяин-микроб» . ПЛОС Генетика . 7 (9): e1002272. дои : 10.1371/journal.pgen.1002272 . ПМК   3178584 . ПМИД   21966276 .
  7. ^ Сторелли Г., Стриджини М., Гренье Т., Бозоннет Л., Шварцер М., Дэниел С., Матос Р., Лейлье Ф. (февраль 2018 г.). « Дрозофила увековечивает питательный мутуализм, способствуя приспособленности своего кишечного симбионта Lactobacillus plantarum» . Клеточные метаб . 27 (2): 362–377. дои : 10.1016/j.cmet.2017.11.011 . ПМК   5807057 . ПМИД   29290388 .
  8. ^ Jump up to: а б Блюм Дж. Э., Фишер К. Н., Майлз Дж., Хандельсман Дж. (ноябрь 2013 г.). «Частое пополнение поддерживает полезный микробиом Drosophila melanogaster » . мБио . 4 (6): e00860-13. дои : 10.1128/mbio.00860-13 . ПМЦ   3892787 . ПМИД   24194543 .
  9. ^ Леметр Б., Мигель-Алиага I (2013). «Пищеварительный тракт Drosophila melanogaster » . Ежегодный обзор генетики . 47 : 377–404. doi : 10.1146/annurev-genet-111212-133343 . ПМИД   24016187 .
  10. ^ Бушон Н., Осман Д., Дэвид Ф.П., Фанг Х.И., Бокете Дж.П., Депланке Б., Леметр Б. (май 2013 г.). «Морфологическая и молекулярная характеристика компартментализации средней кишки взрослых особей дрозофилы » . Отчеты по ячейкам . 3 (5): 1725–38. дои : 10.1016/j.celrep.2013.04.001 . ПМИД   23643535 .
  11. ^ Бродерик Н.А., Бюшон Н., Леметр Б. (май 2014 г.). «Вызванные микробиотой изменения в экспрессии генов хозяина Drosophila melanogaster и морфологии кишечника» . мБио . 5 (3): e01117-14. дои : 10.1128/mbio.01117-14 . ПМК   4045073 . ПМИД   24865556 .
  12. ^ Уотник П.И., Джагдер Б.Е. (февраль 2020 г.). «Микробный контроль гомеостаза кишечника посредством передачи сигналов врожденного иммунитета энтероэндокринных клеток» . Тенденции в микробиологии . 28 (2): 141–149. дои : 10.1016/j.tim.2019.09.005 . ПМК   6980660 . ПМИД   31699645 .
  13. ^ Боско-Драйон В., Пойдевин М., Бонека И.Г., Нарбонн-Рево К., Ройе Дж., Шарру Б. (август 2012 г.). «Ощущение пептидогликана рецептором PGRP-LE в кишечнике дрозофилы вызывает иммунный ответ на инфекционные бактерии и толерантность к микробиоте» . Клетка-хозяин и микроб . 12 (2): 153–65. дои : 10.1016/j.chom.2012.06.002 . ПМИД   22901536 .
  14. ^ Шэрон Г., Сигал Д., Ринго Дж. М., Хефец А., Зильбер-Розенберг И., Розенберг Э. (ноябрь 2010 г.). «Комменсальные бактерии играют роль в предпочтении спаривания Drosophila melanogaster » . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (46): 20051–6. дои : 10.1073/pnas.1009906107 . ПМЦ   2993361 . ПМИД   21041648 .
  15. ^
  16. ^ Браммел Т., Чинг А., Серуде Л., Саймон А.Ф., Бензер С. (август 2004 г.). « Увеличение продолжительности жизни дрозофилы экзогенными бактериями» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (35): 12974–9. Бибкод : 2004PNAS..10112974B . дои : 10.1073/pnas.0405207101 . ПМК   516503 . ПМИД   15322271 .
  17. ^ Шин С.К., Ким Ш., Ю Х., Ким Б., Ким А.С., Ли К.А. и др. (ноябрь 2011 г.). « Микробиом дрозофилы модулирует гомеостаз развития и метаболизма хозяина посредством передачи сигналов инсулина». Наука . 334 (6056): 670–4. Бибкод : 2011Sci...334..670S . дои : 10.1126/science.1212782 . ПМИД   22053049 . S2CID   206536986 .
  18. ^ Рамсден С., Чунг Ю.Ю., Серуд Л. (март 2008 г.). «Функциональный анализ иммунного ответа дрозофилы при старении». Стареющая клетка . 7 (2): 225–36. дои : 10.1111/j.1474-9726.2008.00370.x . ПМИД   18221416 . S2CID   8510421 .
  19. ^ Рю Дж.Х., Ким С.Х., Ли ХИ, Бай Дж.Ю., Нам Ю.Д., Бэ Дж.В. и др. (февраль 2008 г.). «Врожденный иммунный гомеостаз за счет каудального гомеобоксного гена и комменсально-кишечного мутуализма у дрозофилы » . Наука . 319 (5864): 777–82. Бибкод : 2008Sci...319..777R . дои : 10.1126/science.1149357 . ПМИД   18218863 . S2CID   23798836 .
  20. ^ Финк С., Стаубах Ф., Куэнзель С., Бейнс Дж. Ф., Редер Т. (ноябрь 2013 г.). «Неинвазивный анализ динамики микробиома плодовой мухи Drosophila melanogaster » . Прикладная и экологическая микробиология . 79 (22): 6984–8. Бибкод : 2013ApEnM..79.6984F . дои : 10.1128/АЕМ.01903-13 . ПМЦ   3811555 . ПМИД   24014528 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 89b0913cf6c57b372a051b53b1c0577f__1713584340
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/89/7f/89b0913cf6c57b372a051b53b1c0577f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Microbiome in the Drosophila gut - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)