Charles University in Prague Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department of Biological and Medical Sciences Candidate: Lucie Ambrožová Supervisor: Doc. MUDr. Josef Herink, DrSc. Title of diploma thesis: Intestinal microbiota and mood disorders The intestinal microbiom is composed mainly of two dominated strains - Bacteroidetes and Firmicutes. The other strains are just not numerous like the previous ones. The specimens have the invariable core of microbiom which doesn't change in time. Nevertheless they have also the transient gut bacteria, which change during their life. Intestinal microbiom is influenced by many factors. Between them we can categorize for example the way of the childbirth, the breast - feeding, the alimentation, the state of health, and the medicaments. Every specimen has own specific microbiom. It was found that human population is possible to divide into three intestinal groups or enterotypes. To each enterotype dominates different bacterial strain. It was proved that intestinal microbiom communicates with the brain and it works also vice versa. This communication system is called "brain - intestine" and takes several ways in several body systems (such as nervous, endocrine, metabolic, and immune). To normal development of the brain is needed the right colonisation of non...

Diabetes has caused many deaths worldwide but can be combated at least partially by diet and physical activity. The gut microbiome shows correlation with both type 1 and type 2 diabetes, has modulatory effects on the immune system and implicates brain functions through the gut-brain axis, in part by microbial metabolites. Diet has long been known to impact the microbiome but exercise has gained interest within the last decade, with studies mostly done on rodents and athletes with somewhat positive results on its modulation of the microbiome. This literature study aims to evaluate whether exercise can influence the microbiome for healthy, prediabetic, and diabetic cohorts and what this might mean for host health. The database PubMed was searched for articles in January 2021 and inclusion criteria yielded 7 articles for review. These differed in methods, cohorts, and exercise interventions, and therefore cannot grant any strong evidence but indicate along with previous research that exercise affects the microbiome, with slight differences in responses depending on the individual’s current state and exercising methods. / Diabetes har orsakat många dödsfall världen över men kan bekämpas åtminstone delvis med hjälp av diet och fysisk aktivitet. Tarmens mikrobiom har visats korrelera med både typ 1 och typ 2 diabetes, har reglerande effekter på immunsystemet och inverkar på hjärnfunktioner genom tarm-hjärna-axeln, delvis via metaboliter från mikroberna. Det har länge varit känt att mat kan påverka mikrobiomet, men träning har också väckt intresse över det senaste årtiondet med studier som fokuserat mest på möss och atleter med någorlunda positiva resultat för dess förändring av mikrobiomet. Denna litteraturstudie syftar till att undersöka om träning kan ha effekt på mikrobiomet hos såväl friska människor som prediabetiker och diabetiker, och vad detta kan betyda för hälsan. En litteratursökning gjordes i databasen PubMed i januari 2021 som efter sortering enligt inkluderande kriterier gav 7 artiklar för granskning. Dessa använde olika metoder, undersökta grupper och träningsupplägg, vilket försvårar jämförelser men indikerar i linje med tidigare forskning att träning påverkar mikrobiomet, med en del skillnader i resultat beroende på individens status och träningsupplägg.

Einleitung Adipositas und die damit verbundenen Erkrankungen wie Hyperlipidämie, Insulindysregulation und Hufrehe stellen ein großes gesundheitliches Problem domestizierter Pferde und Ponys dar. Besonders Ponys, die als „leichtfuttrig“ gelten, sind öfter von Adipositas und den damit verbundenen Erkrankungen betroffen. Aktuelle Untersuchungen der intestinalen Mikrobiota bei Mäusen, Menschen und Pferden deuten darauf hin, dass es einen Zusammenhang zwischen der Mikrobiota und der Gewichtsentwicklung gibt und bei adipösen Individuen eine andere Zusammensetzung der Mikrobiota als bei normalgewichtigen Individuen vorliegt. Untersuchungen zu den Veränderungen der fäkalen equinen Mikrobiota während einer mehrmonatigen Gewichtszunahme bei Pferden und Ponys fehlen. Ziele der Untersuchungen Zweck der vorliegenden Studie war die Überprüfung der Effekte einer zweijährigen energiereichen Fütterung auf die fäkale Mikrobiota bei Pferden und Ponys. Dabei sollten folgende Hypothesen geprüft werden: (1) Die equine fäkale Mikrobiota verändert sich im Laufe der Gewichtszunahme hin zu einer Zusammensetzung wie sie für adipöse Individuen beschrieben ist. (2) Ponys besitzen eine andere Zusammensetzung der fäkalen Mikrobiota als Pferde. Tiere, Material und Methoden Zehn Shetlandponys (Alter 6 ± 3 Jahre) und zehn Warmblutpferde (Alter 10 ± 3 Jahre) erhielten zwei Jahre 200 % ihres Erhaltungsbedarfs an umsetzbarer Energie. Monatlich wurde der Energiebedarf an die aktuelle Körpermasse (KM) angepasst. Die Ration bestand zu 60 % aus Heu und zu 40 % aus einem Ergänzungsfutter (Rohprotein 13,4 %, Rohfett 14,4 %, Rohfaser 9,8 %, stickstofffreie Extraktstoffe 54,3 %). Morphometrische Daten (Body Condition Score (BCS), Cresty neck score (CNS) und Körpermasse (KM) wurden wöchentlich erfasst. Kotproben wurden 5 (t1), 11 (t2) und 23 (t3) Monate nach Beginn der energiereichen Fütterung bei den Pferden und Ponys gewonnen. Aus den Kotproben wurde die DNA extrahiert und die V3-V4 Region auf der 16S rRNA wurde mittels PCR vervielfältigt. Die PCR Produkte wurden mit Ilumina MiSequ sequenziert. Die Sequenzierungsdaten wurden mit FROGS ausgewertet und zur Beurteilung der Zusammensetzung der fäkalen Mikrobiota wurden die Diversität mittels Shannon und Simpson Index sowie das beobachtete Artenreichtum kalkuliert. Die Konzentrationen der gesamten kurzkettigen Fettsäuren (SCFA) sowie von Azetat, Propionat, Butyrat, Isobutyrat, Valerat und Isovalerat wurden mittels flüssig Gaschromatographie bestimmt. Der Laktatgehalt im Kot wurde mittels enzymatisch kolorimetrischer Messung ermittelt. Die statistische Auswertung erfolgte mit der Software Statistica ©. Der Zeiteffekt wurde mit einer Friedmanns ANOVA und anschließendem Wilcoxen Rangsummentest mit Bonferroni Korrektur ermittelt. Für die Rasseneffekte wurde ein Mann- Whitney- U Test verwendet. Das Signifikanzniveau lag bei p < 0,05. Ergebnisse KM, BCS und CNS stiegen signifikant während der zweijährigen hochkalorischen Fütterung an. Beim Pony kam es zu einem Anstieg des Phylums Firmicutes (p = 0,025) zwischen t2 und t3 und bei beiden Rassen wurde ein signifikanter Anstieg des Phylums Actinobacteria in der fäkalen Mikrobiota zwischen t1 und t3 beobachtet. Bei Pferden konnte während der größten Gewichtszunahme zwischen t1 und t2 ein Abfall des Phylums Fibrobacteres (p = 0,028) beobachtet werden. In der fäkalen Mikrobiota der Ponys zeigte sich ein signifikanter Anstieg des Phylums Proteobacteria zwischen t1 und t2, gefolgt von einem Abfall zwischen t2 und t3. Der einzige signifikante Unterschied zwischen der fäkalen Mikrobiota der Pferde und der Ponys zum Zeitpunkt t1 war ein vermehrtes Vorkommen der Familie F082 in der fäkalen Mikrobiota der Ponys. Zum Zeitpunkt t2 wurde das Phylum Proteobacteria seltener in der Mikrobiota der Ponys beobachtet (p = 0,01). Die größten Unterschiede in der fäkalen Mikrobiota von Pferden und Ponys konnten zum Zeitpunkt t3 beobachtet werden. Dort kam das Phylum Fibrobacteres (p = 0,026) häufiger in der fäkalen Mikrobiota der Pferde vor und 5 Bakterienfamilien unterschieden sich signifikant in ihrem Vorkommen bei Pferden und Ponys.Während der größten Gewichtszunahme zwischen t1 und t2 zeigte sich ein signifikanter Abfall in der Artenvielfalt in der fäkalen Mikrobiota der Ponys. Im Kot der Pferde konnten, verglichen mit dem der Ponys, signifikant höhere SCFA Konzentrationen gemessen werden: t1: Isobutyrat, t2: Isobutyrat und Azetat und t3: gesamt SCFA, Propionat und Isovalerat. Zwischen t1 und t2 zeigte sich ein signifikanter Anstieg der Laktat Konzentration in den Fäzes der Pferde und Ponys, der bei den Pferden anschließend von einem Abfall zwischen t2 und t3 begleitet wurde. Schlussfolgerungen Während der energiereichen Fütterung konnte ein Abfall der Artenvielfalt sowie Änderungen in den Phyla Firmicutes, Actinobacteria und Fibrobacteres beobachtet werden. Unterschiede in der Mikrobiota von Pferden und Ponys konnten vor allem gegen Ende der 23-monatigen hochkalorischen Fütterung beobachtet werden. Während beim Pony die Bakterienfamilien F082, Bacteroidales UCG- 001, Rikenellaceae und Ruminococcaceae vermehrt in der fäkalen Mikrobiota auftraten, kam beim Pferd das fibrolytischen Phylum Fibrobacteres und die fibrolytische Familie Fibrobacteraceae sowie verschiedene SCFAs häufiger vor. Dies könnte ein Hinweis auf eine verbesserte Faserfermentation der Pferde sein. Die funktionellen Konsequenzen dieser Mikrobiota Verschiebungen sollten zukünftig über Metabolomanalysen weiter abgeklärt werden.

Syfte: Syftet med litteraturstudien är att undersöka om det finns en skillnad i bakteriell normalflora på den okulära ytan hos individer med torra ögon, i jämförelse med friska ögon. Metod: Studien var en litteraturöversikt. Sökningar utfördes i tre databaser, och inkluderade kliniska studier som undersökte sammansättningen av den okulära ytans bakterieflora hos friska ögon respektive torra ögon. Sökorden som användes var microb*, microorganism*, bacteria*, flora, ocular, conjunctiva*, cornea*, 16S. Sökningar utfördes i databaserna PubMed, Web of Science och Science Direct mellan 21 mars 2024 och 5 april 2024. Resultat: I majoriteten av studierna var de vanligaste fyla Actinobacteria, Firmicutes och Proteobacteria, för både friska och torra ögon. Bacillus, Corynebacterium, Cupriavidus, Cutibacterium och Staphylococcus var bland de vanligaste släktena för friska ögon. Vanligaste släkten för torra ögon var Acinetobacter, Bacillus, Chelatococcus, Corynebacterium, Cupriavidus, Cutibacterium, Pseudomonas och Staphylococcus. Acinetobacter, Chelatococcus och Pseudomonas sågs däremot inte enbart hos torra ögon, utan förekom även bland friska ögon.  Slutsats: Det fanns ingen konsekvent skillnad i den bakteriella normalfloran mellan friska och torra ögon, på fylum- eller släktnivå. Skillnader kan möjligtvis förekomma i relativ förekomst, och vidare studier kan utreda ifall detta samband finns. / Purpose: The purpose of this literature review is to investigate if there is a difference in the bacterial microbiota of the ocular surface in eyes affected by dry eye disease (DED), in comparison to healthy eyes. Method: This study was a literature review. Searches were conducted in three databases, and included clinical studies that investigated the composition of the bacterial microbiota of the ocular surface in healthy eyes compared to subjects with DED. The keywords used were microb*, microorganism*, bacteria*, flora, ocular, conjunctiva*, cornea*, 16S. The searches were conducted in the databases PubMed, Web of Science and Science Direct, between 21 March 2024 and 5 April 2024. Result: In a majority of the studies the most common phyla were Actinobacteria, Firmicutes och Proteobacteria, for both healthy and dry eyes. Bacillus, Corynebacterium, Cupriavidus, Cutibacterium och Staphylococcus were the most common genera for healthy eyes. Acinetobacter, Bacillus, Chelatococcus, Corynebacterium, Cupriavidus, Cutibacterium, Pseudomonas och Staphylococcus were most common for dry eyes. Acinetobacter, Chelatococcus och Pseudomonas were however not exclusive to DED, but could also be seen in healthy eyes. Conclusion: No consistent difference could be observed in the composition of the bacterial microbiota between healthy and dry eyes, at the phylum or genus level. Differences in relative abundance might exist, and further research could explore if such a connection is real.

(En) Paneth cells are one of the major player in the maintenance of the homeostatic relationship between intestinal microbiota and the immune system. This function is largely achieved by their production of bactericidal enteric α-defensins (ED) and other antimicrobials. Disruption of Paneth cell functions is associated with severe human disorders such as Crohn's disease (CD) and Autoimmune Polyendocrinopathy- Candidiasis-Ectodermal Dystrophy (APECED). However, there is only a very limited information regarding the interactions and regulatory circuits operating between Paneth cells and intestinal immune system in either health or under pathological conditions. The previous study conducted in our laboratory described a new mechanism for the initiation and maintenance of Paneth cells targeted autoimmunity. The suggested model was that ED-specific T cells escape the selection in the thymus, infiltrate the intestine and diminish Paneth cell numbers through autoimmune destruction. This process also lead to the accumulation of inflammation- inducing bacteria, which were implied to exacerbate the inflammatory autoimmunity. Since this model of intestinal autoimmunity is of correlative nature, its intrinsic mechanism and functional relationships between immune system, Paneth cells and microbiota are largely...

A link between the gut and the brain has been proposed to influence psychiatric disorders. Probiotics have been suggested to modify the gut microbiota and thereby improve autism symptoms in children. Attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) has high comorbidity with other neuropsychiatric diagnoses, including autism. This is a follow-up of the first study examining a synbiotic intervention in patients with ADHD (Skott et al., 2019). In the original study, 114 adults participated. In this study, 38 adults were evaluated. The aim was to examine if suggested improvements remained 18 months post treatment. Specifically, if reductions were detected in comorbid autism symptoms, emotional dysregulation or functional impairment. The endpoints were measured using questionnaires: Autism-Spectrum Quotient (AQ), Difficulties in Emotion Regulation Scale (DERS-16) and Weiss Functional Impairment Rating Scale (WFIRS). No Synbiotic2000-specific effect was detected. Synbiotic2000 and placebo improved emotion regulation and life skill-functioning equally well. More research is needed to draw reliable conclusions. / En koppling mellan magen och hjärnan har i studier antytts påverka psykiatriska tillstånd. Probiotika har föreslagits förändra mag- och tarmkanalens bakterieflora och därigenom förbättra psykiatriska symtom hos barn med autism. ADHD har hög komorbiditet med andra neuropsykiatriska diagnoser, däribland autism. Detta är en långtidsuppföljning av RCT-studien som var först med att undersöka en synbiotika-intervention hos patienter med ADHD (Skott et al., 2019). I uppföljningen undersöktes 38 av de 114 vuxna som deltagit i originalstudien. Syftet var att undersöka om indikationerna till förbättring höll i sig 18 månader efter studieavslutet. Frågeställningen var om reduktion i komorbida autismsymtom, svårigheter med emotionsreglering eller funktionsnedsättning kunde identifieras. Detta undersöktes genom självskattningsskalor: Autism-Spectrum Quotient (AQ), Difficulties in Emotion Regulation Scale (DERS-16) och Weiss Functional Impairment Rating Scale (WFIRS). Ingen behandlingsspecifik effekt detekterades. Förbättringar av samma grad identifierades av Synbiotic2000 och placebo, utifrån emotionsreglering samt delskalan färdigheter. Mer forskning på området krävs för att möjliggöra tillförlitliga slutsatser. / BAMBA (Behandla Adhd med MagBakterier)

Inflammatory bowel disease (IBD) represents a group of multifactorial illnesses with increasing incidence worldwide. Crohn's disease (CD) and ulcerative colitis (UC) are the two most thoroughly defined phenotypes of IBD. IBD associated with primary sclerosing cholangitis (PSC) - a progressive biliary disease leading to cirrhosis and liver failure - is considered as specific IBD phenotype (also referred to as 'PSC - IBD') due to its clinical and pathophysiological characteristics. The aim of the experimental part of this thesis was to define specific features of PSC - IBD in the key areas of IBD pathogenesis. These are: microbiota composition, gut - barrier failure, genetic predisposition and aberrant cellular and antibody immune response. Furthermore, the other goals were to describe relation of IBD status and activity to liver transplantation (LTx) and carcinogenesis based on thorough analysis of clinical data in patients under surveillance at the liver transplantation unit. Using the next-generation parallel sequencing technology, we discovered specific bacterial and mycobial features of gut microbiota composition in PSC - IBD which significantly differed from UC and healthy controls recruited from Czech general population. Moreover, we identified numerous seral biomarkers distinguishing CD, UC...

The aim of this work was to gain new knowledge about mechanisms of autoimmune uveitis and to test new therapeutic possibilities that have not yet been studied in uveitis or whose effect is questionable. The main emphasis was placed on the role of microorganisms in the process of uveitis. A mouse model of experimental autoimmune uveitis including a germ-free model was used to achieve the aims and samples of patients' intraocular fluids were analyzed. In the experimental model, the intensity of inflammation was evaluated in vivo clinically and post mortem histologically. The effect of immunomodulatory treatment was evaluated. The intensity of inflammation was compared between groups of germ-free and conventional mice. The therapeutic effect of antibiotics administered to affect microbiome was investigated in conventional mice. In intraocular fluid samples of patients with autoimmune uveitis signs of infection were monitored and levels of cytokines and other factors were evaluated. Evaluation of the effect of immunomodulatory therapy has demonstrated the efficacy of mycophenolate mofetil, which supports its wider use in the treatment of autoimmune posterior uveitis in human medicine. The decrease in bacterial load has led to a decrease in the intensity of inflammation, thereby confirming the importance of...

Many studies show the ability of gut microbes to modulate the anti-tumour immune response by direct triggering the immune cells or by bacterial metabolites. Interestingly bacteria may even migrate to the tumour tissue and orchestrate the immune response on site. These anti-tumour effects can be improved by the administration of immune checkpoint inhibitors (ICI). Notably, some microbial effects occur only in the presence of ICI. On the contrary, microbiota may also promote tumour growth and negatively impact the effects of ICI therapy. We have disrupted the gut microbiota homeostasis by antibiotics (ATB) to study the effects of gut microbiota on the ICI. This disturbance led surprisingly to reduced tumour growth and enhanced pro-inflammatory immune response not only in the gut but also within the tumour tissue, where especially IFN-γ orchestrated the anti-tumour immune response. Importantly the anti-tumour immune response could be transferred through colonisation of germ-free mice by ATB-changed gut microbiota if concomitantly anti- programmed cell death protein 1 (αPD-1) monoclonal antibody was administrated. These mice had elevated levels of segmented filamentous bacteria (SFB), which induced systemic immune response with increased expression of IL-17 and elevated amounts of Th 17 cells,...