Peran Polifenol dalam Regulasi Protein Kejut Panas Dan Mikrobiota Usus dalam Stres Penyapihan Bagian 1

Mohon hubungi{0}}untuk informasi lebih lanjut

Mikrobiota usus adalah penghuni alami ekosistem usus yang menampilkan berbagai fungsi yang memberikan efek menguntungkan pada fisiologi inang. Gangguan pada mikrobiota usus pada stres penyapihan diatur oleh sistem kekebalan tubuh dan jalur protein terkait stres oksidatif. Stres penyapihan juga mengubah respons mikrobiota usus, membatasi kecernaan, dan memengaruhi kinerja produktif hewan melalui produksi molekul inflamasi. Protein heat shock adalah molekul pendamping yang melakukan berbagai fungsi dari fisiologis ke patologis sudut pandang dan remodeling respon stres seluler, Karena terlibat dalam mekanisme pertahanan, polifenol memastikan toleransi seluler terhadap rangsangan yang sangat besar. Polifenol adalah senyawa yang diberkahi alam yang menunjukkan keberadaannya dalam jumlah yang banyak. Karena ketersediaan dan popularitasnya yang lebih luas, mereka dapat mengerahkan aktivitas imunomodulator, antioksidan, dan anti-inflamasi yang kuat. Efek promosi kesehatan mereka yang menjanjikan telah ditunjukkan dalam berbagai penelitian seluler dan hewan. Intervensi diet dengan polifenol dapat mengubah respons mikrobioma usus dan melemahkan stres penyapihan yang terkait dengan peradangan. Selanjutnya, polifenol menimbulkan efek yang menguntungkan kesehatan melalui perbaikaninflamasiproses untuk meningkatkan kecernaan dan dengan demikian memberikan efek perlindungan pada produksi hewan. Di sini, dalam artikel ini, kami akan memperluas peran strategi intervensi polifenol diet dalam menyapih stres yang mengganggu fungsi mikrobiota usus, dan juga memberi penekanan pada protein kejutan panas dalam kesehatan usus. Artikel ulasan ini memberikan arahan baru bagi industri pakan untuk merumuskan diet yang mengandung polifenol yang akan berdampak signifikan terhadap kesehatan hewan.

Silakan klik di sini untuk tahu lebih banyak

1. Perkenalan

Mikrobiota usus adalah penghuni alami daripencernaansaluran, berada di host dengan saling pengertian selama beberapa dekade [1]. Ini melakukan komposisi dan keseimbangan yang terpelihara dengan baik dalam homeostasis inang [2]. Mikrobiota usus babi mewakili komposisi dan keragaman yang dinamis yang berubah seiring waktu dan sepanjang saluran pencernaan [3]. Inisiasi kolonisasi mikroba mulai berkembang saat lahir dan dibentuk oleh konsumsi susu babi[4], dan dengan demikian, periode menyusui menunjukkan perubahan mikroba usus. Periode penyapihan terutama dimulai dari 3 sampai 4 minggu setelah disemai, ketika anak babi telah ditawari makanan padat daripada susu cair. Anak babi yang disapih sensitif terhadap nutrisi, fisiologis, dan stres psikologis, yang menyebabkan morfologi usus terganggu, fungsi fisiologis, dan pergeseran mikrobiota usus [5,6]. Perubahan mikrobiota usus dianggap sebagai faktor utama diare pasca penyapihan [7]. Fungsi utama mikrobiota usus adalah untuk mencerna nutrisi yang tidak dapat dicerna, tetapi juga membantu dalam penyerapan nutrisi, metabolisme, dan penyimpanan nutrisi yang dicerna yang memiliki dampak berpengaruh pada fisiologi inang [8]. Gangguan pada pergeseran komposisi mikrobiota usus dapat menyebabkan beberapa gangguan patogen [9,10]. Oleh karena itu, peningkatan kesehatan inang memerlukan pemahaman yang jelas tentang ekosistem usus khususnya mikrobiota usus [11].

Cistanche dapat meningkatkan kekebalan

Telah dipahami dengan baik bahwa radikal bebas yang berlebihan menginduksi stres oksidatif, merusak radikal bebas, dan mempengaruhi keseimbangan oksidan/antioksidan. Stres oksidatif juga berkomunikasi dengan molekul pensinyalan untuk mengerahkan respons fitopatogenik. Secara keseluruhan, ini memiliki efek nyata pada kesehatan usus pada babi dan anak sapi yang pada akhirnya meminimalkan produksinya[12,13]. Penelitian tentang mikrobiota usus pada babi tidak hanya membantu membangun usus hewan yang sehat tetapi juga bermanfaat bagi penelitian manusia karena kesamaan atribut anatomi dan fisiologis. Implikasi polifenol membentuk mikrobiota usus, memperbaiki stres penyapihan yang dibahas pada bagian berikut.

2. Metabolisme Polifenol oleh Mikrobiota Usus

Polifenol diet adalah senyawa bioaktif berbasis alam yang berasal dari berbagai sumber yang terdiri dari tanaman, buah, sayuran, kakao, coklat, teh, kopi, dan anggur [14]. Secara alami, mereka adalah senyawa heterogen yang dikategorikan ke dalam gugus fenil terhidroksilasi. Karena fitur struktural mereka yang berbeda, mereka telah didistribusikan ke dalam flavonoid dan nonflavonoid [15]. Sebagian besar senyawa termasuk dalam kategori flavonoid; lebih dari 9000 senyawa struktural yang berbeda telah diselidiki di alam sejauh ini. Identitas unik dari senyawa fenolik terdiri dari adifenilpropanaskeleton(C6-C3-C6)struktur dengan atribut umum. Selain itu, flavonoid selanjutnya disubklasifikasikan menjadi enam subkelompok sesuai dengan perilaku strukturalnya yang beragam [16,17]. Setelah senyawa ini dikonsumsi, tubuh manusia mengenali mereka sebagai xenobiotik, oleh karena itu, bioavailabilitas senyawa lebih rendah daripada mikro dan makronutrien. Mengingat sifat senyawanya, mereka dengan cepat melewati usus kecil [18] atau bergerak menuju usus besar hampir tidak berubah [19, 20]. Data telah mengungkapkan bahwa sekitar 1/9 dari total penyerapan polifenol terjadi di usus kecil, sedangkan sisanya ditransfer melalui lumen usus besar pada konsentrasi yang lebih rendah, di mana mereka terkonjugasi dan diekskresikan melalui lumen usus melalui empedu dan terkena aktivitas enzimatik [21-23]. Molekul polifenol yang lebih besar mencapai usus besar dalam struktur yang hampir asli dan kemudian dimetabolisme melalui aksi mikrobiota usus bersama dengan konjugat dan dieliminasi di lumen usus melalui empedu. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi bioavailabilitasnya, seperti polaritas, massa molekul, matriks tanaman, kecernaan, dan penyerapan [24]. Setelah polifenol diserap dari usus kecil, aglikon melewati biotransformasi dalam enterosit dan kemudian hepatosit. Setelah itu, metabolit yang dihasilkan disebarluaskan ke berbagai organ dan akhirnya dieliminasi melalui urin. Dan para ilmuwan menunjukkan bahwa evaluasi efek makanan kaya polifenol pada kapasitas anti-oksidan darah manusia mungkin tidak mempertimbangkan asupan makanan sukarelawan, yang mungkin berperan sebagai pengaruh utama dalam mempengaruhi kapasitas antioksidan darah manusia[25]. Selanjutnya, pengetahuan komprehensif tentang bioavailabilitas polifenol dibahas oleh [26-30]. Struktur polifenol yang menunjukkan efek perlindungan kesehatan diilustrasikan dengan baik pada Gambar 1.

3. Pengaruh Polifenol pada Mikroba

Komposisi dan Metabolisme

Saluran pencernaan (GIT) dihuni oleh banyak spesies bakteri di usus besar. Mikrobiota yang paling banyak ditemukanfilumadalah Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, dll. [31]. Komposisi mikrobiota spesifik dapat bervariasi dalam beberapa kondisi, seperti diare dan terapi antibiotik, atau dengan intervensi nutrisi [32]. Diet berdampak pada mikrobiota usus dan dapat mengubah signifikansi kesejahteraan baik dengan kekhawatiran yang menguntungkan atau merugikan. Prevotella, sebagai bakteri utama dalam sistem usus, bertanggung jawab atas diet yang diperkaya karbohidrat sementara Bacteroides bertanggung jawab atas asupan makanan yang kaya protein hewani dan lemak jenuh [33,34]. Beberapa bakteri khususnya Flavonifractor plauti, Slackia equolifaciens, dan Slackia isoflavoniconvertens mengambil bagian dalam metabolisme banyak polifenol. Asupan polifenol diet secara kasar dihitung lebih dari 1g yang 10 kali lebih besar dari vitamin Cintake [35]. Hubungan antara polifenol dan mikrobioma usus (GM) telah dijelaskan di tempat lain oleh [36].

Mekanisme polifenol dalam modifikasi mikrobiota usus perlu diperbaiki dan berfungsi secara langsung maupun tidak langsung. Mereka terlibat dalam aktivasi atau penekanan pertumbuhan bakteri. Pertumbuhan bakteri yang ditekan menentukan efek bakteriostatik atau bakterisida dari polifenol yang mencegah perkembangan bakteri patogen aktif. Oleh karena itu, sangat penting untuk mempertimbangkan tingkat dan karakteristik senyawa ini. Efek tidak langsung dari metabolit polifenol dapat memicu perkembangan satu kelompok bakteri dengan mendorong pertumbuhan kelompok bakteri lain [37,38]. Regulasi polifenol

asupan pada kelimpahan dan keragaman mikrobiota usus dapat dikaitkan dengan berbagai preferensi substrat dan kemampuan metabolisme komunitas mikroba usus [39]. Polifenol dapat mempengaruhi rasio Firmicutes/Bacteroidetes (F/B) melalui penekanan bakteri tertentu spesies [40]. Sebuah percobaan manusia acak, double-blind, terkontrol plasebo menunjukkan bahwa konsumsi oral epigallocatechin-3-gallate dan resveratrol pada 282 dan 80mg/hari, masing-masing, selama 12 minggu secara positif mengurangi kelimpahan tinja Bacteroidetes dan Faeca-bacterium prausnitzi pada individu obesitas dalam menanggapi pla-cebo [41]. Tikus yang diberi asupan quercetin 30 mg/kg/hari menghambat kerusakan mikrobiota usus yang dipicu oleh diet tinggi lemak melalui pengurangan rasio F/B dan penurunan kelimpahan bakteri terkait obesitas, misalnya, Erysipelotri-chaceae, Bacillus, dan Eubacterium cylindroides [42]. Induksi makanan/ekstrak kaya polifenol juga mengubah komposisi mikrobiota usus. Anjing itu menawarkan ekstrak polifenol teh hijau selama 18 minggu menekan kelimpahan Bacteroidetes dan Fusobacteria dan meningkatkan Firmicutes [43]. Tikus-tikus yang diberi diet antosianin pada 5 persen dan 10 persen bubuk raspberry hitam beku-kering dan ditantang dengan azoxymethane/DSS selama 12 minggu mempromosikan kelimpahan tinja bakteri menguntungkan, misalnya, Faecalibacterium prausnitzi, Lactobacillus, dan Eubacterium rectale, dan menolak abun. -tarian patogen, seperti Desulfovibrio sp. dan Enterococcus spp. [44]. Temuan terbaru menunjukkan bahwa paparan ekstrak polifenol blueberry liar dan fraksi terisolasi blueberry untuk diet tinggi lemak-sukrosa menambah pertumbuhan bakteri pendegradasi polifenol Adlercreutzia equolifaciens pada tikus gemuk, menunjukkan bahwa penambahan bakteri ini dalam metabolisme polifenol mungkin terlibat dalam mitigasi gangguan metabolisme pada obesitas dan diabetes melalui penggunaan molekul bioaktif [45]. Secara umum, struktur polifenol, dosis optimalisasi, dan strain mikroorganisme dapat mempengaruhi efek polifenol pada pertumbuhan dan metabolisme bakteri. Polifenol dapat meningkatkan pengayaan bakteri bermanfaat, misalnya, Bifidobacterium dan Lactobacillus yang melindungi fungsi penghalang usus, Faecalibacterium prausnitzii yang menunjukkan efek anti-inflamasi melalui penekanan stimulasi faktor-kappa B (NF-xB) nuklir, dan Roseburia spp. yang merupakan produsen asam butirat [46]. Studi ini menunjukkan bahwa bakteri Gram-positif rentan terhadap polifenol terhadap bakteri Gram-negatif. Perubahan ini dapat disebabkan oleh perbedaan komposisi dinding sel bakteri [47].

4. Protein Kejut Panas dan Kesehatan Usus Protein kejutan panas (HSP) adalah keluarga besar molekul pendamping, yang dapat mengkonfirmasi pelipatan, penyingkapan, dan pelipatan kembali protein terdenaturasi stres [48].

The HSPs diklasifikasikan ke dalam tujuh keluarga tergantung pada berat molekul mereka [49]. Sebagian besar anggotanya bertindak sebagai pendamping, menstabilkan untuk mengoreksi protein atau mendukung dalam refolding protein yang rusak oleh respon sel stres [50]. HSP melayani fungsi penting dalam respons imun dan cenderung mempertahankan integritas penghalang mukosa dan homeostasis usus. Ini menjadi saksi bahwa mikrobiota enterik dianggap sebagai penginduksi utama produksi protein kejutan panas dalam sel epitel usus [51]. Mereka mengatur fungsi penghalang usus melalui pengaturan protein persimpangan ketat (TJ). Ruang antar sel epitel usus (IEC) secara alami dilindungi dengan protein TJ yang bertanggung jawab untuk menjaga permeabilitas usus. Protein-protein ini terus menerus dirombak terhadap rangsangan eksternal yang terdiri dari mikroba dan antigen [52].

HSP27 mengaktifkan proliferasi sel melalui pemanfaatan sinyal faktor-xB (NF-xB) nuklir, yang mengatur kelangsungan hidup sel, proliferasi, dan diferensiasi, dan menekan jalur apoptosis yang bergantung pada NF-xB [53-56]. HSP27 mendukung degradasi protein yang tidak dilipat yang bergantung di mana-mana dan di mana-mana setelah tekanan seluler. Mereka menunjukkan efeknya pada beberapa jalur apoptosis hulu dan hilir mitokondria, seperti menekan tahap awal pensinyalan sel stres, menghambat produksi spesies oksigen reaktif melalui penggunaan protein proapoptosis, dan/atau merangsang protein prosurvival seperti kinase yang pada gilirannya menekan pelepasan sinyal proapoptosis darimitokondria[{}]. Selain itu, HSP juga memiliki aktivitas antioksidan dan dapat menekan spesies oksigen reaktif yang berlebihan dengan merangsang enzim antioksidan [53-56]. Misalnya, iHSP27 dapat menghambat pelepasan mitokondria sitokrom-c dan menekan kinase tertentu seperti c-Jun N-terminal kinase atau aktivitas caspase. Singkatnya, iHSP27 dan iHSP70 telah dilaporkan meningkatkan kelangsungan hidup sel dan ketahanan terhadap tekanan melalui menyiratkan banyak jalur dalam garis sel yang berbeda.

Protein kejutan panas dan kompleks histokompatibilitas utama (MHC) adalah molekul yang berevolusi dalam presentasi antigen peptida [57-59]. HSP ekstraseluler memungkinkan kontak dengan sel penyaji antigen langsung melalui stimulasi reseptor yang berbeda, seperti reseptor seperti tol 2 dan 4; CD91 memberikan sinyal bahaya, sehingga menampilkan respons imun bawaan [57]. Ekstraseluler HSP27 (eHSP27) telah terbukti memiliki respon anti-inflamasi tergantung pada jenis sel imun-23. Selanjutnya, eHSP27 mengaktifkan sitokin anti-inflamasi seperti interleukin (IL-10) oleh monosit dan menekan diferensiasi menjadi sel dendritik matang dan makrofag. iHSPs usus mempengaruhi jalur NF-xB proin-inflamasi yang dimodulasi oleh sitokin. iHSPs menekan sinyal NF-xB dan dilaporkan dalam sel epitel usus [60,61]. Mekanisme tersebut dapat menghubungkan stimulasi IxBa dan penekanan fosforilasi dan degradasi protein IxB.

Artikel ini disarikan dari Hindawi Oxidative Medicine and Cellular Longevity Volume 2021, Artikel ID 6676444, 13 halaman https://doi.org/10.1155/2021/6676444