Lactobacillus rhamnosus MN-431 Metabolic Tryptophan Alleviates Complementary Food-Induced Diarrhea through PXR-NF-κB Pathway and AHR-Th17 Cell Response Pathways.
IAld
L. rhamnosus MN-431
PXR
aryl hydrocarbon receptor
skatole
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:
07 2023
07 2023
Historique:
revised:
06
03
2023
received:
09
08
2022
medline:
5
7
2023
pubmed:
28
3
2023
entrez:
27
3
2023
Statut:
ppublish
Résumé
Lactobacillus rhamnosus MN-431 tryptophan broth culture (MN-431 TBC) can prevent complementary food-induced diarrhea (CFID). However, it is not clear whether this effect is related to indole derivatives. In this study, the anti-CFID effects of different components in MN-431 TBC including MN-431 cells, unfermented tryptophan broth, and supernatant of MN-431 TBC (MN-431 TBS) are investigated. Only MN-431 TBS can significantly prevent CFID, indicating that indole derivatives produced by MN-431 can exert antidiarrheal effects. Intestinal morphological analysis reveals that MN-431 TBS can increase the number of goblet cells, height of ileal villi, and length of rectal glands while also increasing the expression of ZO-1 in colon. Furthermore, HPLC analysis reveals the indole derivatives in MN-431 TBS are IAld and skatole. Cell experiments demonstrate that MN-431 TBS promotes the transcription of aryl hydrocarbon receptor (AHR) and pregnane X receptor (PXR), comparable to the synergistic effect of IAld and skatole. MN-431 TBS can activate AHR and reduces the concentrations of Th17 cell-inflammatory factors IL-17A and IL-21 in intestine and IL-17F, IL-21, and IL-22 in serum. MN-431 TBS can also activate PXR and reduces the concentrations of TNF-α and IL-6 in intestine and serum. MN-431 TBS, containing IAld and skatole, can exert anti-CFID effects through the AHR-Th17 and PXR-NF-κB pathways.
Identifiants
pubmed: 36971144
doi: 10.1002/mnfr.202200530
doi:
Substances chimiques
NF-kappa B
0
Pregnane X Receptor
0
Receptors, Aryl Hydrocarbon
0
Tryptophan
8DUH1N11BX
Skatole
9W945B5H7R
Types de publication
Journal Article
Research Support, Non-U.S. Gov't
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2200530Informations de copyright
© 2023 Wiley-VCH GmbH.
Références
L. Cervantes-Barragan, J. N. Chai, M. D. Tianero, B. Di Luccia, P. P. Ahern, J. Merriman, V. S. Cortez, M. G. Caparon, M. S. Donia, S. Gilfillan, M. Cella, J. I. Gordon, C. S. Hsieh, M. Colonna, Science 2017, 357, 806.
H. M. Roager, T. R. Licht, Nat. Commun. 2018, 9, 3294.
P. Kumar, J. H. Lee, J. Lee, Biol. Rev. Camb. Philos. Soc. 2021, 96, 2522.
F. C. Dong, G. H. Perdew, Gut Microbes. 2020, 12, 1.
N. I. Kerkvliet, Biochem. Pharmacol. 2009, 77, 746.
E. P. Ryan, J. D. Holz, M. Mulcahey, T. J. Sheu, T. A. Gasiewicz, J. E. Puzas, J. Bone Miner. Res. 2007, 22, 1571.
B. Lamas, L. Hernandez-Galan, H. J. Galipeau, M. Constante, A. Clarizio, J. Jury, N. M. Breyner, A. Caminero, G. Rueda, C. L. Hayes, J. L. McCarville, M. B. Brito, J. Planchais, N. Rolhion, J. A. Murray, P. Langella, L. M. P. Loonen, J. M. Wells, P. Bercik, H. Sokol, E. F. Verdu, Sci. Transl. Med. 2020, 12, eaba0624.
W. Wahli, J. Intern. Med. 2008, 263, 613.
M. J. Liu, G. H. Zhang, C. G. Zheng, M. Song, F. L. Liu, X. T. Huang, S. S. Bai, X. A. Huang, C. Z. Lin, C. C. Zhu, Y. J. Hu, S. Q. Mi, C. H. Liu, Br. J. Pharmacol. 2018, 175, 3563.
Y. Lee, J. Choi, K. H. Ha, D. M. Jue, Exp. Mol. Med. 2012, 44, 513.
A. Mencarelli, M. Migliorati, M. Barbanti, S. Cipriani, G. Palladino, E. Distrutti, B. Renga, S. Fiorucci, Biochem. Pharmacol. 2010, 80, 1700.
H. Y. Niu, X. H. Zhou, X. G. Zhang, T. J. Liu, Y. F. Wu, L. Z. Lyu, C. Liang, S. W. Chen, P. M. Gong, J. L. Zhang, X. Han, S. L. Jiang, L. W. Zhang, Environ. Microbiol. 2021, 23, 1750.
H. Y. Niu, X. H. Zhou, P. M. Gong, Y. H. Jiao, J. L. Zhang, Y. F. Wu, L. Z. Lyu, C. Liang, S. W. Chen, X. Han, L. W. Zhang, Mol. Nutr. Food Res. 2022, 66, e2100619.
V. S. T. Rodrigues, E. G. Moura, D. N. Bernardino, J. C. Carvalho, P. N. Soares, T. C. Peixoto, N. Peixoto-Silva, E. Oliveira, P. C. Lisboa, J. Nutr. Biochem. 2018, 55, 89.
M. P. Halah, P. B. Marangon, J. Antunes-Rodrigues, L. L. K. Elias, Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2018, 315, E29.
P. X. Song, R. J. Zhang, X. X. Wang, P. L. He, L. L. Tan, X. Ma, J. Agric. Food Chem. 2011, 59, 6227.
P. Fan, Y. Tan, K. Jin, C. Lin, S. Xia, B. Han, F. Zhang, L. Wu, X. Ma, J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. (Berl.) 2017, 101, 136.
X. Y. Feng, D. N. Zhang, Y. A. Wang, R. F. Fan, F. Hong, Y. Zhang, Y. Li, J. X. Zhu, Acta Physiol. 2017, 220, 113.
B. Chen, J. K. Luo, Y. H. Han, H. J. Du, J. Liu, W. He, J. H. Zhu, J. Xiao, J. Wang, Y. Cao, H. Xiao, M. Y. Song, J. Agric. Food Chem. 2021, 69, 7663.
S. Hattori, N. Higshi-Kuwata, J. Raghavaiah, D. Das, H. Bulut, D. A. Davis, Y. Takamatsu, K. Matsuda, N. Takamune, N. Kishimoto, T. Okamura, S. Misumi, R. Yarchoan, K. Maeda, A. K. Ghosh, H. Mitsuya, mBio 2020, 11, e01833.
R. Schierwagen, F. E. Uschner, C. Ortiz, S. Torres, M. J. Brol, O. Tyc, W. Gu, C. Grimm, S. Zeuzem, A. Plamper, P. Pfeifer, S. Zimmer, C. Welsch, L. Schaefer, K. P. Rheinwalt, J. Claria, V. Arroyo, J. Trebicka, S. Klein, Front. Immunol. 2020, 11, 1352.
T. Zelante, R. G. Iannitti, C. Cunha, A. De Luca, G. Giovannini, G. Pieraccini, R. Zecchi, C. D'Angelo, C. Massi-Benedetti, F. Fallarino, A. Carvalho, P. Puccetti, L. Romani, Immunity 2013, 39, 372.
P. Trikha, D. A. Lee, Biochim. Biophys. Acta Rev. Cancer 2020, 1873, 118335.
A. Yeste, I. D. Mascanfroni, M. Nadeau, E. J. Burns, A. M. Tukpah, A. Santiago, C. Wu, B. Patel, D. Kumar, F. J. Quintana, Nat. Commun. 2014, 5, 3753.
Y. He, C. F. Wu, J. H. Li, H. L. Li, Z. H. Sun, H. Zhang, P. de Vos, L. L. Pan, J. Sun, Front. Immunol. 2017, 8, 1209.
K. A. Kuhn, H. M. Schulz, E. H. Regner, E. L. Severs, J. D. Hendrickson, G. Mehta, A. K. Whitney, D. Ir, N. Ohri, C. E. Robertson, D. N. Frank, E. L. Campbell, S. P. Colgan, Mucosal Immunol. 2018, 11, 357.
N. J. Besansky, O. Mukabayire, M. Q. Benedict, C. S. Rafferty, D. M. Hamm, L. McNitt, Insect Biochem. Mol. Biol. 1997, 27, 803.
J. Islam, S. Sato, K. Watanabe, T. Watanabe, K. Hirahara Ardiansyah, Y. Aoyama, S. Tomita, H. Aso, M. Komai, H. Shirakawa, J. Nutr. Biochem. 2017, 42, 43.
M. Navis, T. M. Garcia, I. B. Renes, J. L. M. Vermeulen, S. Meisner, M. E. Wildenberg, G. R. van den Brink, R. M. van Elburg, V. Muncan, EmboReports. 2019, 20, e46221.
Y. Takahashi, S. Sato, Y. Kurashima, C. Y. Lai, M. Otsu, M. Hayashi, T. Yamaguchi, H. Kiyono, EBioMedicine 2017, 23, 34.
M. S. Malo, S. Biswas, M. A. Abedrapo, L. Yeh, A. Chen, R. A. Hodin, DNA Cell Biol. 2006, 25, 684.
V. Jeffery, A. J. Goldson, J. R. Dainty, M. Chieppa, A. Sobolewski, J. Immunol. 2017, 199, 304.
X. L. Fu, W. Duan, C. Y. Su, F. Y. Mao, Y. P. Lv, Y. S. Teng, P. W. Yu, Y. Zhuang, Y. L. Zhao, Cancer Immunol. Immunother. 2017, 66, 1597.
X. Lin, S. J. Gaudino, K. K. Jang, T. Bahadur, A. Singh, A. Banerjee, M. Beaupre, T. Chu, H. T. Wong, C. K. Kim, C. Kempen, J. Axelrad, H. Huang, S. Khalid, V. Shah, O. Eskiocak, O. B. Parks, A. Berisha, J. P. McAleer, M. Good, M. Hoshino, R. Blumberg, A. B. Bialkowska, S. L. Gaffen, J. K. Kolls, V. W. Yang, S. Beyaz, K. Cadwell, P. Kumar, Immunity 2022, 55, P237.
M. Puccetti, S. Giovagnoli, T. Zelante, L. Romani, M. Ricci, J. Pharm. Sci. 2018, 107, 2341.
S. Gummalla, J. R. Broadbent, J. Dairy Sci. 1999, 82, 2070.
R. Tocmo, B. Le, A. Heun, J. P. van Pijkeren, K. Parkin, J. J. Johnson, Free Radic. Biol. Med. 2021, 163, 102.
L. Pernomian, M. Duarte-Silva, C. R. D. Cardoso, Clin. Rev. Allergy Immunol. 2020, 59, 382.
D. N. Powell, A. Swimm, R. Sonowal, A. Bretin, A. T. Gewirtz, R. M. Jones, D. Kalman, Proc. Natl. Acad. Sci. U S A 2020, 117, 21519.
K. A. de Lima, P. B. Donate, J. Talbot, M. Davoli-Ferreira, R. S. Peres, T. M. Cunha, J. C. Alves, F. Q. Cunha, Cell Death Dis. 2018, 9, 1130.
J. H. Buckner, O. J. Harrison, Trends Immunol. 2022, 43, 167.
Y. Luo, U. Van Nguyen, P. Y. D. Rodriguez, B. Devriendt, E. Cox, Vet. Res. 2015, 46, 121.
M. Leppkes, C. Becker, I. I. Ivanov, S. Hirth, S. Wirtz, C. Neufert, S. Pouly, A. J. Murphy, D. M. Valenzuela, G. D. Yancopoulos, B. Becher, D. R. Littman, M. F. Neurath, Gastroenterology 2009, 136, 257.
S. T. Fan, S. P. Nie, X. J. Huang, S. Wang, J. L. Hu, J. H. Xie, Q. X. Nie, M. Y. Xie, Int. J. Biol. Macromol. 2018, 114, 1049.
Q. X. Song, X. N. Wang, X. W. Wu, T. H. Kang, H. J. Qin, D. C. Zhao, R. R. Jenq, M. R. M. van den Brink, A. D. Riggs, P. J. Martin, Y. Z. Chen, D. F. Zeng, Nat. Commun. 2021, 12, 805.
Z. Noor, K. Watanabe, M. M. Abhyankar, S. L. Burgess, E. L. Buonomo, C. A. Cowardin, W. A. Petri, mBio 2017, 8, e0232916.
J. Tang, S. W. Zhou, F. H. Zhou, X. M. Wen, Exp. Ther. Med. 2019, 17, 3299.
N. Kapel, C. Roman, D. Caldari, T. Sieprath, D. Canioni, T. Khalfoun, O. Goulet, F. M. Ruemmele, J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2005, 41, 396.
L. J. Li, Q. Q. Yan, N. Ma, X. L. Chen, G. L. Li, M. Liu, Transl. Pediatr. 2021, 10, 1340.
B. Begue, H. Wajant, J. C. Bambou, L. Dubuquoy, D. Siegmund, J. F. Beaulieu, D. Canioni, D. Berrebi, N. Brousse, P. Desreumaux, J. Schmitz, M. J. Lentze, O. Goulet, N. Cerf-Bensussan, F. M. Ruemmele, Gastroenterology. 2006, 130, 1962.