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Evaluating prebiotic activity of arabinogalactan on the human gut microbiome
Sanaz Khadem
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molecular Microbiology, Microbial Ecology and Immunobiology
Betreuer*in
David Berry
DOI
10.25365/thesis.76616
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24762.54779.111876-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Arabinogalactan (AG), ein Polysaccharid mit präbiotischem Potenzial, wurde hinsichtlich seiner Auswirkungen auf die Darmmikrobiota untersucht. Die Stuhlproben von 10 gesunden menschlichen Spendern wurden mithilfe moderner, kulturunabhängiger Techniken analysiert. Dazu gehörten Bioorthogonales Nicht-Kanonisches Aminosäure-Tagging (BONCAT) und Durchflusszytometrie (FACS), wobei L-Azidohomoalanin (AHA) als Marker für die Zellaktivität verwendet wurde. Zusätzlich kamen Raman-Mikrospektroskopie und Raman-aktiviertes Zellsortieren (RACS) mit schwerem Wasser (D₂O) zum Einsatz, um metabolisch aktive Bakterien zu verfolgen. AG beeinflusste sowohl die gesamte mikrobielle Gemeinschaft als auch den aktiven Anteil in anaeroben In-vitro-Inkubationen erheblich und förderte das Wachstum von Kommensalen und nützlichen Taxa wie Bifidobacterium, Bacteroidetes, Faecalibacterium, Parabacteroides, Phascolarctobacterium und Blautia. Trotz der interindividuellen Variabilität der Stoffwechselaktivität wurden über mehrere Gattungen hinweg konsistente Ergebnisse beobachtet. Die RACS-Analyse führte außerdem zur Isolierung einer breiten Palette von AG-abbauenden Stämmen, in Übereinstimmung mit früheren Ergebnissen, hauptsächlich aus den Gattungen Bifidobacterium und Collinsella sowie aus weiteren Gattungen wie Alistipes, Bacteroides, Catenibacterium, Dysosmobacter, Eggerthella, Faecalibacterium, Parabacteroides, Phascolarctobacterium, Phocaeicola und Ruminococcus. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass AG das Wachstum von Mikroben fördert, die mit der Darmgesundheit, Immunmodulation und möglicherweise der kognitiven Funktion in Verbindung stehen, was Potenzial für zukünftige, gezielte therapeutische Anwendungen bietet. Diese Ergebnisse unterstreichen die Rolle von AG bei der Förderung nützlicher mikrobieller Populationen und unterstützen seine potenzielle Verwendung in der Entwicklung von Probiotika oder präbiotischen Nahrungsergänzungsmitteln der nächsten Generation. Weitere Studien zur Erforschung der Enzymaktivität und mikrobieller Interaktionen werden empfohlen, um die umfassenderen gesundheitlichen Auswirkungen von AG vollständig zu verstehen.
Abstract
(Englisch)
Arabinogalactan (AG), a polysaccharide with prebiotic potential, was evaluated for its impact on the gut microbiota. The fecal samples from 10 healthy human donors were analyzed using advanced culture-independent techniques. These included Bioorthogonal Noncanonical Amino Acid Tagging (BONCAT) and Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS), using L-azidohomoalanine (AHA) as a marker for cell activity. Additionally, Raman microspectroscopy and Raman Activated Cell Sorting (RACS) with heavy water (D2O) were employed to track metabolically active bacteria. AG significantly influenced both the overall microbial community and the active fraction in anaerobic in vitro incubations, promoting the growth of commensal and beneficial taxa such as Bifidobacterium, Bacteroidetes, Faecalibacterium, Parabacteroides, Phascolarctobacterium, and Blautia. Despite inter-individual variability in metabolic activity, consistent results were observed across several genera. RACS analysis further led to the isolation of a wide range of AG-degrading strains, in line with earlier results, primarily from the genera Bifidobacterium and Collinsella, as well as from genera such as Alistipes, Bacteroides, Catenibacterium, Dysosmobacter, Eggerthella, Faecalibacterium, Parabacteroides, Phascolarctobacterium, Phocaeicola, and Ruminococcus. Additionally, AG was shown to foster the growth of microbes associated with gut health, immune modulation, and potentially cognitive function, presenting opportunities for future targeted therapeutic applications. These findings demonstrated AG’s role in enhancing beneficial microbial populations and support its potential use in developing next-generation probiotics or prebiotic supplements. Further studies exploring enzyme activity and microbial interactions are recommended to fully understand AG’s broader health implications.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Präbiotikum Probiotikum Arabinogalaktan Mikrobiota Mikrobiom
Schlagwörter
(Englisch)
Prebiotic Probiotic Arabinogalactan Microbiota Microbiome
Autor*innen
Sanaz Khadem
Haupttitel (Englisch)
Evaluating prebiotic activity of arabinogalactan on the human gut microbiome
Paralleltitel (Deutsch)
Bewertung der präbiotischen Aktivität von Arabinogalactan auf das menschliche Darmmikrobiom
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
70 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
David Berry
AC Nummer
AC17324029
Utheses ID
73302
Studienkennzahl
UA | 066 | 830 | |