Gut microbiota: Historical essay and role in nephrology

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article covers the main stages of intestinal microbiota (MB) research from ancient to modern times and addresses the features of the interaction between intestinal MB and renal diseases, the gut-kidney axis. It is believed that for the first time, MB was mentioned in one of the treatises of Ayurveda, “Caraka-Samhitā” (700–100 BC), and the first use of probiotics was mentioned in Ancient China (1000 BC). In the 1670s, Antonie van Leeuwenhoek, using an advanced microscope, described protozoa and bacteria, including intestinal MB. Later, in parallel with the discoveries of Louis Pasteur and Robert Koch, intestinal MB was a subject for research, with studies by Theodor Escherich, Henri Tissier, and our compatriots S.N. Vinogradsky and I.I. Mechnikov playing an important role. The next stage in the study of intestinal MB dates back to 1994 with the beginning of the use of 16s rRNA sequencing, metascience, and the organization of global projects for the MB study, the Human Microbiome Project and METAgenomics of the Human Intestinal Tract, the purpose of which is to study its composition and interaction with the body. An example of such an interaction is the gut-kidney axis, which reflects the metabolic relationship of the kidneys and intestinal MB. Within the context of this axis, the potential therapeutic possibilities of pro-, prebiotics and synbiotics in kidney diseases are investigated. However, despite advances in the field, further research is needed to develop of the most optimal strategy for correcting microbiota disorders, including in chronic kidney diseases.

About the authors

Kirill S. Nezhdanov

Lomonosov Moscow State University

Email: Ludm.milovanova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9558-363X

аспирант каф. внутренних болезней фак-та фундаментальной медицины 

Russian Federation, Moscow

Ludmila Yu. Milovanova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Author for correspondence.
Email: Ludm.milovanova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5599-0350

д-р мед. наук, проф. каф. внутренних, профессиональных болезней и ревматологии 

Russian Federation, Moscow

Svetlana Yu. Milovanova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: Ludm.milovanova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2687-6161

д-р мед. наук, проф. каф. внутренних, профессиональных болезней и ревматологии 

Russian Federation, Moscow

Marina V. Taranova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: Ludm.milovanova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7363-6195

канд. мед. наук, доц. каф. внутренних, профессиональных болезней и ревматологии 

Russian Federation, Moscow

Alexey V. Volkov

Lomonosov Moscow State University

Email: Ludm.milovanova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1873-0189

ординатор каф. внутренних, болезней фак-та фундаментальной медицины 

Russian Federation, Moscow

Tatiana V. Androsova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: Ludm.milovanova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9951-126X

канд. мед. наук., доц. каф. внутренних, профессиональных болезней и ревматологии 

Russian Federation, Moscow

References

  1. Lederberg J, McCray AT. ’Ome Sweet’omics – A genealogical treasury of words. Scientist. 2001;15(7):8.
  2. Fan Y, Pedersen O. Gut microbiota in human metabolic health and disease. Nat Rev Microbiol. 2021;19(1):55-71. doi: 10.1038/s41579-020-0433-9
  3. Saini S, Porte MS. Ayurvedic aspect of bacteria and bacterial food poisoning. Int J Pharm Sci Res. 2015;6(6):2281-90. doi: 10.13040/IJPSR.0975-8232.6(6).2281-90
  4. Kuhad U, Goel G, Maurya PK, Kuhad RC. Sukshmjeevanu in Vedas: The forgotten past of microbiology in Indian Vedic knowledge. Indian J Microbiol. 2021;61:108-10. doi: 10.1007/s12088-020-00911-5
  5. Zhang F, Luo W, Shi Y, et al. Should we standardize the 1,700-year-old fecal microbiota transplantation? Am J Gastroenterol. 2012;107(11):1755. doi: 10.1038/ajg.2012.251
  6. Leung PC, Cheng KF. Fecal microbiota transplantation: Historical review and current perspective. World J Meta-Anal. 2019;7(9):423-7. doi: 10.13105/wjma.v7.i9.423
  7. Ottogalli G, Testolin G. Dairy products. In: Spiller GA, ed. The mediterranean diets in health and disease. Boston, MA: Springer, 1991.
  8. Cruchet S, Furnes R, Maruy A, et al. The use of probiotics in pediatric gastroenterology: A review of the literature and recommendations by Latin-American experts. Pediatr Drugs. 2015;17(3):199-216. doi: 10.1007/s40272-015-0124-6
  9. Prioreschi P. A history of medicine / Plinio Prioreschi. Lewiston, N.Y.: Edwin Mellen Press, 1991.
  10. Robertson LA. Antoni van Leeuwenhoek 1723–2023: A review to commemorate Van Leeuwenhoek’s death, 300 years ago: For submission to Antonie van Leeuwenhoek journal of microbiology. Antonie Van Leeuwenhoek. 2023;116(10):919-35. doi: 10.1007/s10482-023-01859-4
  11. Goodsir J, Wilson G. History of a case in which a fluid periodically ejected from the stomach contained vegetable organisms of an undescribed form. Edinb Med Surg J. 1842;57(151):430-43. PMID: 30330668
  12. Leidy J. A flora and fauna within living animals (excerpt), Smithsonian Contributions to Knowledge (1853). In: Resetarits CR, ed. An anthology of nineteenth-century American science writing. London: Anthem Press, 2012.
  13. Berche P. Louis Pasteur, from crystals of life to vaccination. Clin Microbiol Infect. 2012;18(Suppl. 5):1-6. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03945.x
  14. Blevins SM, Bronze MS. Robert Koch and the ‘golden age’ of bacteriology. Int J Infect Dis. 2010;14(9):e744-51. doi: 10.1016/j.ijid.2009.12.003
  15. Lionel S. The microscope, in its application to practical medicine. N Am Medchir Rev. 1859;3(4):611-5. PMCID:PMC10340930
  16. Hallier E. Die Parasiten Der Infektionskrankheiten Bei Menschen, Thieren Und Pflanzen: Für Naturforscher, Mediciner, Land-u. Forstwirthe Und Gärtner Geschildert von Ernst Hallier. Verlag, 1878. Vol. 1.
  17. Shulman ST, Friedmann HC, Sims RH. Theodor Escherich: The first pediatric infectious diseases physician? Clin Infect Dis. 2007;45(8):1025-9. doi: 10.1086/521946
  18. Dworkin M. Sergei Winogradsky: A founder of modern microbiology and the first microbial ecologist. FEMS Microbiol Rev. 2012;36(2):364-79. doi: 10.1111/j.1574-6976.2011.00299.x
  19. Tissier MH. La reaction chromophile d’Escherich et le Bacterium coli. CR Soc Biol. 1899;51:943-5.
  20. Бордин Д.С., Шенгелия М.И., Иванова В.А., Войнован И.Н. История открытия бактерии Helicobacter pylori. Терапевтический архив. 2022;94(2):283-8 [Bordin DS, Shengelia MI, Ivanova VA, Voynovan IN. The history of the discovery of the Helicobacter pylori. Terapevticheskii Arkhiv (Ter. Arkh.). 2022;94(2):283-8 (in Russian)]. doi: 10.26442/00403660.2022.02.201377
  21. Underhill DM, Gordon S, Imhof BA, et al. Élie Metchnikoff (1845–1916): Celebrating 100 years of cellular immunology and beyond. Nat Rev Immunol. 2016;16(10):651-6. doi: 10.1038/nri.2016.89
  22. Sonnenborn U. Escherichia coli strain Nissle 1917 – From bench to bedside and back: History of a special Escherichia coli strain with probiotic properties. FEMS Microbiol. Lett. 2016;363(19):fnw212. doi: 10.1093/femsle/fnw212
  23. Senator H. Über ein Fall von Hydrothionamie und über Selbstinfektion durch abnorme Verdauungsvorgänge. Berl Klin Wochenschr. 1868;5:254-6.
  24. Dubos R, Schaedler RW, Costello R, Hoet P. Indigenous, normal, and autochthonous flora of the gastrointestinal tract. J Exp Med. 1965;122(1):67-76. PMID: 14325474
  25. Schaedler RW, Dubs R, Costello R. Association of germfree mice with bacteria isolated from normal mice. J Exp Med. 1965;122(1):77-82. PMID: 14325475
  26. Goldman P, Peppercorn MA, Goldin BR. Metabolism of drugs by microorganisms in the intestine. Am J Clin Nutr. 1974;27(11):1348-55. PMID: 4155602
  27. Wilson KH, Blitchington RB. Human colonic biota studied by ribosomal DNA sequence analysis. Appl Environ Microbiol. 1996;62(7):2273-8. PMID: 8779565
  28. Zoetendal EG, Akkermans AD, De Vos WM. Temperature gradient gel electrophoresis analysis of 16S rRNA from human fecal samples reveals stable and host-specific communities of active bacteria. Appl Environ Microbiol. 1998;64(10):3854-9. PMID: 9758810
  29. NIH Human Microbiome Portfolio Analysis Team. A review of 10 years of human microbiome research activities at the US National Institutes of Health, fiscal years 2007–2016. Microbiome. 2019;7(1):31. doi: 10.1186/s40168-019-0620-y
  30. Ehrlich SD. MetaHIT: The European Union Project on metagenomics of the human intestinal tract. In: Nelson KE, ed. Metagenomics of the human body. New York, NY: Springer New York, 2011. doi: 10.1007/978-1-4419-7089-3_15
  31. Klaassens ES, de Vos WM, Vaughan EE. Metaproteomics approach to study the functionality of the microbiota in the human infant gastrointestinal tract. Appl Environ Microbiol. 2007;73(4):1388-92. doi: 10.1128/AEM.01921-06
  32. Perez-Carrasco V, Soriano-Lerma A, Soriano M, et al. Urinary microbiome: Yin and yang of the urinary tract. Front Cell Infect Microbiol. 2021;11:617002. doi: 10.3389/fcimb.2021.617002
  33. Tang Z, Yu S, Pan Y. The gut microbiome tango in the progression of chronic kidney disease and potential therapeutic strategies. J Transl Med. 2023;21(1):689. doi: 10.1186/s12967-023-04455-2
  34. El Chamieh C, Liabeuf S, Massy Z. Uremic toxins and cardiovascular risk in chronic kidney disease: What have we learned recently beyond the past findings? Toxins (Basel). 2022;14(4):280. doi: 10.3390/toxins14040280
  35. Aragón IM, Herrera-Imbroda B, Queipo-Ortuño MI, et al. The urinary tract microbiome in health and disease. Eur Urol Focus. 2018;4(1):128-38. doi: 10.1016/j.euf.2016.11.001
  36. Stavropoulou E, Kantartzi K, Tsigalou C, et al. Focus on the gut-kidney axis in health and disease. Front Med (Lausanne). 2021;7:620102. doi: 10.3389/fmed.2020.620102
  37. Castillo-Rodriguez E, Fernandez-Prado R, Esteras R, et al. Impact of altered intestinal microbiota on chronic kidney disease progression. Toxins (Basel). 2018;10(7):300. doi: 10.3390/toxins10070300
  38. Liu W, Huang J, Liu T, et al. Changes in gut microbial community upon chronic kidney disease. PloS One. 2023;18(3):e0283389. doi: 10.1371/journal.pone.0283389
  39. Poulakou-Rebelakou E, Marketos SG. Kidney disease in byzantine medical texts. Am J Nephrol. 1999;19(2):172-6. doi: 10.1159/000013446
  40. Loying R, Kalita J, Manna P. Rice-based alcoholic fermented beverages of North-East India: Insight into ethnic preparation, microbial intervention, ethnobotany, and health benefits. J Food Biochem. 2024;260:1-23. doi: 10.1155/2024/7769743
  41. Fagundes RAB, Soder TF, Grokoski KC, et al. Probiotics in the treatment of chronic kidney disease: A systematic review. J Bras Nefrol. 2018;40(3):278-86. doi: 10.1590/2175-8239-jbn-3931
  42. Sumida K, Pierre JF, Yuzefpolskaya M, et al. Gut microbiota-targeted interventions in the management of chronic kidney disease. Semin Nephrol. 2023;43(2):151408. doi: 10.1016/j.semnephrol.2023.151408

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Photo of an excerpt from the Ayurvedic treatise, "Caraka-Samhitā". https://wellcomecollection.org/works/f2kqft8j.

Download (287KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Exact reproduction of Henry Baker (1742) sketches by A. Leeuwenhoek (1676); bacteria are shown in Fig. IV and protozoa.

Download (150KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Portrait of S.N. Vinogradsky. Portrait Museum, "National Portrait Gallery," museum collection, section "History Through the Eyes of Posterity" (left) and Vinogradsky’s column (right).

Download (184KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Ilya Ilyich Mechnikov, 1910–1915, Bain News Service publisher. Image from the Library of Congress, Prints and Photographs Division, Washington, 20540 USA.

Download (233KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Consilium Medicum

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
 
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».