Impact of Extreme Obesity and Diet-Induced Weight Loss on the Fecal Metabolome and Gut Microbiota.
diet-induced weight loss
extremely obese
fecal metabolomics
gut microbiota
in vitro model
Journal
Molecular nutrition & food research
ISSN: 1613-4133
Titre abrégé: Mol Nutr Food Res
Pays: Germany
ID NLM: 101231818
Informations de publication
Date de publication:
03 2021
03 2021
Historique:
pubmed:
24
9
2020
medline:
30
10
2021
entrez:
23
9
2020
Statut:
ppublish
Résumé
A limited number of human studies have characterized fecal microbiota and metabolome in extreme obesity and after diet-induced weight loss. Fecal samples from normal-weight and extremely obese adults and from obese participants before and after moderate diet-induced weight loss are evaluated for their interaction with the intestinal adenocarcinoma cell line HT29 using an impedance-based in vitro model, which reveals variations in the interaction between the gut microbiota and host linked to obesity status. Microbiota composition, short chain fatty acids, and other intestinal metabolites are further analyzed to assess the interplay among diet, gut microbiota, and host in extreme obesity. Microbiota profiles are distinct between normal-weight and obese participants and are accompanied by fecal signatures in the metabolism of biliary compounds and catecholamines. Moderate diet-induced weight loss promotes shifts in the gut microbiota, and the primary fecal metabolomics features are associated with diet and the gut-liver and gut-brain axes. Analyses of the fecal microbiota and metabolome enable assessment of the impact of diet on gut microbiota composition and activity, supporting the potential use of certain fecal metabolites or members of the gut microbiota as biomarkers for the efficacy of weight loss in extreme obesity.
Identifiants
pubmed: 32966685
doi: 10.1002/mnfr.202000030
doi:
Substances chimiques
Fatty Acids, Volatile
0
Types de publication
Controlled Clinical Trial
Journal Article
Research Support, Non-U.S. Gov't
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2000030Informations de copyright
© 2020 Wiley-VCH GmbH.
Références
S. C. Bischoff, Y. Boirie, T. Cederholm, M. Chourdakis, C. Cuerda, N. M. Delzenne, N. E. Deutz, D. Fouque, L. Genton, C. Gil, B. Koletzko, M. Leon-Sanz, R. Shamir, J. Singer, P. Singer, N. Stroebele-Benschop, A. Thorell, A. Weimann, R. Barazzoni, Clin. Nutr. 2017, 36, 917.
S. Duranti, C. Ferrario, D. van Sinderen, M. Ventura, F. Turroni, Genes Nutr. 2017, 12, 18.
E. Le Chatelier, T. Nielsen, J. Qin, E. Prifti, F. Hildebrand, G. Falony, M. Almeida, M. Arumugam, J. M. Batto, S. Kennedy, P. Leonard, J. Li, K. Burgdorf, N. Grarup, T. Jorgensen, I. Brandslund, H. B. Nielsen, A. S. Juncker, M. Bertalan, F. Levenez, N. Pons, S. Rasmussen, S. Sunagawa, J. Tap, S. Tims, E. G. Zoetendal, S. Brunak, K. Clement, J. Dore, M. Kleerebezem, K. Kristiansen, P. Renault, T. Sicheritz-Ponten, W. M. de Vos, J. D. Zucker, J. Raes, T. Hansen, H. I. T. c. Meta, P. Bork, J. Wang, S. D. Ehrlich, O. Pedersen, Nature 2013, 500, 541.
N. Vallianou, T. Stratigou, G. S. Christodoulatos, M. Dalamaga, Curr. Obes. Rep. 2019, 8, 317.
J. O. Aleman, N. A. Bokulich, J. R. Swann, J. M. Walker, J. C. De Rosa, T. Battaglia, A. Costabile, A. Pechlivanis, Y. Liang, J. L. Breslow, M. J. Blaser, P. R. Holt, J. Transl. Med. 2018, 16, 244.
A. Damms-Machado, S. Mitra, A. E. Schollenberger, K. M. Kramer, T. Meile, A. Konigsrainer, D. H. Huson, S. C. Bischoff, Biomed Res. Int. 2015, 2015, 806248.
S. Moran-Ramos, B. E. Lopez-Contreras, S. Canizales-Quinteros, Arch. Med. Res. 2017, 48, 735.
E. E. Canfora, J. W. Jocken, E. E. Blaak, Nat. Rev. Endocrinol. 2015, 11, 577.
J. de la Cuesta-Zuluaga, N. T. Mueller, R. Alvarez-Quintero, E. P. Velasquez-Mejia, J. A. Sierra, V. Corrales-Agudelo, J. A. Carmona, J. M. Abad, J. S. Escobar, Nutrients 2018, 11, 51.
S. Park, K. C. Sadanala, E. K. Kim, Mol. Cells 2015, 38, 587.
O. D. Rangel-Huerta, B. Pastor-Villaescusa, A. Gil, Metabolomics 2019, 15, 93.
J. Zierer, M. A. Jackson, G. Kastenmuller, M. Mangino, T. Long, A. Telenti, R. P. Mohney, K. S. Small, J. T. Bell, C. J. Steves, A. M. Valdes, T. D. Spector, C. Menni, Nat. Genet. 2018, 50, 790.
A. M. Nogacka, P. Ruas-Madiedo, E. Gomez, G. Solis, N. Fernandez, M. Suarez, A. Suarez, N. Salazar, C. G. de Los Reyes-Gavilán, M. Gueimonde, J. Microbiol. Methods 2018, 152, 210.
A. M. Nogacka, N. Salazar, S. Arboleya, P. Ruas-Madiedo, L. Mancabelli, A. Suarez, C. Martínez-Faedo, M. Ventura, T. Tochio, K. Hirano, A. Endo, C. G. de los Reyes-Gavilán, M. Gueimonde, Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 906.
M. A. Stanislawski, D. Dabelea, L. A. Lange, B. D. Wagner, C. A. Lozupone, npj Biofilms Microbiomes 2019, 5, 18.
J. Aron-Wisnewsky, E. Prifti, E. Belda, F. Ichou, B. D. Kayser, M. C. Dao, E. O. Verger, L. Hedjazi, J. L. Bouillot, J. M. Chevallier, N. Pons, E. Le Chatelier, F. Levenez, S. D. Ehrlich, J. Dore, J. D. Zucker, K. Clement, Gut 2019, 68, 70.
J. L. Waters, R. E. Ley, BMC Biol. 2019, 17, 83.
C. Liu, J. Li, Y. Zhang, A. Philip, E. Shi, X. Chi, J. Meng, J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2015, 42, 1217.
I. Nadal, A. Santacruz, A. Marcos, J. Warnberg, J. M. Garagorri, L. A. Moreno, M. Martin-Matillas, C. Campoy, A. Marti, A. Moleres, M. Delgado, O. L. Veiga, M. Garcia-Fuentes, C. G. Redondo, Y. Sanz, Int. J. Obes 2009, 33, 758.
N. Ozato, S. Saito, T. Yamaguchi, M. Katashima, I. Tokuda, K. Sawada, Y. Katsuragi, M. Kakuta, S. Imoto, K. Ihara, S. Nakaji, npj Biofilms Microbiomes 2019, 5, 28.
N. R. Shin, T. W. Whon, J. W. Bae, Trends Biotechnol. 2015, 33, 496.
G. Rizzatti, L. R. Lopetuso, G. Gibiino, C. Binda, A. Gasbarrini, Biomed Res. Int. 2017, 2017, 9351507.
A. C. Gomes, C. Hoffmann, J. F. Mota, Gut Microbes 2018, 9, 308.
F. Frost, L. J. Storck, T. Kacprowski, S. Gartner, M. Ruhlemann, C. Bang, A. Franke, U. Volker, A. A. Aghdassi, A. Steveling, J. Mayerle, F. U. Weiss, G. Homuth, M. M. Lerch, PLoS One 2019, 14, e0219489.
F. A. Heinsen, D. Fangmann, N. Muller, D. M. Schulte, M. C. Ruhlemann, K. Turk, U. Settgast, W. Lieb, J. F. Baines, S. Schreiber, A. Franke, M. Laudes, Obes. Facts 2016, 9, 379.
K. N. Kim, Y. Yao, S. Y. Ju, Nutrients 2019, 11, 2512.
S. A. Sowah, L. Riedl, A. Damms-Machado, T. S. Johnson, R. Schubel, M. Graf, E. Kartal, G. Zeller, L. Schwingshackl, G. I. Stangl, R. Kaaks, T. Kuhn, Adv. Nutr. 2019, 10, 673.
X. Gao, E. Pujos-Guillot, J. F. Martin, P. Galan, C. Juste, W. Jia, J. L. Sebedio, Anal. Biochem. 2009, 393, 163.
S. A. Joyce, C. G. Gahan, Dig. Dis. 2017, 35, 169.
A. W. F. Janssen, T. Houben, S. Katiraei, W. Dijk, L. Boutens, N. van der Bolt, Z. Wang, J. M. Brown, S. L. Hazen, S. Mandard, R. Shiri-Sverdlov, F. Kuipers, K. Willems van Dijk, J. Vervoort, R. Stienstra, G. Hooiveld, S. Kersten, J. Lipid Res. 2017, 58, 1399.
S. Liu, G. Marcelin, C. Blouet, J. H. Jeong, Y. H. Jo, G. J. Schwartz, S. Chua, Jr., Mol. Metab. 2018, 8, 37.
P. K. Jena, L. Sheng, H. X. Liu, K. M. Kalanetra, A. Mirsoian, W. J. Murphy, S. W. French, V. V. Krishnan, D. A. Mills, Y. Y. Wan, Am. J. Pathol. 2017, 187, 1800.
H. Lin, Y. An, H. Tang, Y. Wang, J. Agric. Food Chem. 2019, 67, 3624.
J. M. Ridlon, D. J. Kang, P. B. Hylemon, J. S. Bajaj, Dig. Dis. 2015, 33, 338.
D. Trico, A. Di Sessa, S. Caprio, N. Chalasani, W. Liu, T. Liang, J. Graf, R. I. Herzog, C. D. Johnson, G. R. Umano, A. E. Feldstein, N. Santoro, Antioxid. Redox Signaling 2019, 30, 241.
V. N. Vangaveti, H. Jansen, R. L. Kennedy, U. H. Malabu, Eur. J. Pharmacol. 2016, 785, 70.
E. D. Bruder, H. Raff, T. L. Goodfriend, G. Aurora St. Luke's Medical Center Adrenal Tumor Study, Horm. Metab. Res. 2006, 38, 803.
H. J. Dranse, T. M. Z. Waise, S. C. Hamr, P. V. Bauer, M. A. Abraham, B. A. Rasmussen, T. K. T. Lam, Nat. Commun. 2018, 9, 1118.
P. Hindlet, M. Buyse, Genes Nutr. 2010, 5, S15.
A. Garcia, B. Olmo, A. Lopez-Gonzalvez, L. Cornejo, F. J. Ruperez, C. Barbas, J. Pharm. Biomed. Anal. 2008, 46, 356.
S. Chen, P. Bin, W. Ren, W. Gao, G. Liu, J. Yin, J. Duan, Y. Li, K. Yao, R. Huang, B. Tan, Y. Yin, Oncotarget 2017, 8, 38184.
M. L. Odegaard, J. W. Joseph, M. V. Jensen, D. Lu, O. Ilkayeva, S. M. Ronnebaum, T. C. Becker, C. B. Newgard, J. Biol. Chem. 2010, 285, 16530.
L. Van Meulebroek, E. De Paepe, V. Vercruysse, B. Pomian, S. Bos, B. Lapauw, L. Vanhaecke, Anal. Chem. 2017, 89, 12502.
X. Gao, E. Pujos-Guillot, J. L. Sebedio, Anal. Chem. 2010, 82, 6447.
A. Alghamdi, K. Gerasimidis, G. Blackburn, D. Akinci, C. Edwards, R. K. Russell, D. G. Watson, Metabolites 2018, 8, 82.
F. Etemadi, M. Hashemi, R. Randhir, O. ZandVakili, A. Ebadi, Crop J. 2018, 6, 426.
S. P. van Kessel, A. K. Frye, A. O. El-Gendy, M. Castejon, A. Keshavarzian, G. van Dijk, S. El Aidy, Nat. Commun. 2019, 10, 310.
E. T. Aasheim, D. Hofso, J. Hjelmesaeth, K. I. Birkeland, T. Bohmer, Am. J. Clin. Nutr. 2008, 87, 362.
M. Ramezanipour, M. Jalali, H. Sadrzade-Yeganeh, S. A. Keshavarz, M. R. Eshraghian, M. Bagheri, S. S. Emami, Arq. Bras. Endocrinol. Metabol. 2014, 58, 744.
S. Muthulakshmi, A. K. Chakrabarti, S. Mukherjee, J. Physiol. Biochem. 2015, 71, 29.
S. Muthulakshmi, R. Saravanan, Biochimie 2013, 95, 1239.
L. Vitek, J. Zelenka, M. Zadinova, J. Malina, J. Hepatol. 2005, 42, 238.
C. Andersson, P. Weeke, E. L. Fosbol, B. Brendorp, L. Kober, W. Coutinho, A. M. Sharma, L. Van Gaal, N. Finer, W. P. James, I. D. Caterson, R. A. Rode, C. Torp-Pedersen, Committee SES, and investigators, Metab. Clin. Exp. 2009, 58, 1109.
A. Walker, B. Pfitzner, S. Neschen, M. Kahle, M. Harir, M. Lucio, F. Moritz, D. Tziotis, M. Witting, M. Rothballer, M. Engel, M. Schmid, D. Endesfelder, M. Klingenspor, T. Rattei, W. Z. Castell, M. H. de Angelis, A. Hartmann, P. Schmitt-Kopplin, ISME J. 2014, 8, 2380.
N. E. Straznicky, E. A. Lambert, M. T. Grima, N. Eikelis, K. Richards, P. J. Nestel, T. Dawood, K. Masuo, C. I. Sari, J. B. Dixon, M. D. Esler, E. Paul, M. P. Schlaich, G. W. Lambert, Obesity (Silver Spring) 2014, 22, 652.
A. C. Need, K. R. Ahmadi, T. D. Spector, D. B. Goldstein, Ann. Hum. Genet. 2006, 70, 293.
G. Caspani, S. Kennedy, J. A. Foster, J. Swann, Microb Cell 2019, 6, 454.
C. A. Thaiss, S. Itav, D. Rothschild, M. T. Meijer, M. Levy, C. Moresi, L. Dohnalova, S. Braverman, S. Rozin, S. Malitsky, M. Dori-Bachash, Y. Kuperman, I. Biton, A. Gertler, A. Harmelin, H. Shapiro, Z. Halpern, A. Aharoni, E. Segal, E. Elinav, Nature 2016, 540, 544.
J. A. Grembi, L. H. Nguyen, T. D. Haggerty, C. D. Gardner, S. P. Holmes, J. Parsonnet, Sci. Rep. 2020, 10, 1405.
J. Xia, D. S. Wishart, Curr. Protoc. Bioinformatics 2016, 55, 14.10.1.