Creșterea în greutate crescută prin secțiunea C Semnificația funcțională a microbiomului primordial
Keith A. Martinez, II
1 Divizia de Medicină Translațională, Departamentul de Medicină, Universitatea din New York, Școala de Medicină, New York, NY 10016, SUA.
2 Sackler Institute of Graduate Biomedical Sciences, Departamentul de Microbiologie, Universitatea New York, Facultatea de Medicină, New York, NY 10016, SUA.
Joseph C. Devlin
1 Divizia de Medicină Translațională, Departamentul de Medicină, Universitatea din New York, Școala de Medicină, New York, NY 10016, SUA.
Corey R. Lacher
1 Divizia de Medicină Translațională, Departamentul de Medicină, Universitatea din New York, Școala de Medicină, New York, NY 10016, SUA.
Yue Yin
1 Divizia de Medicină Translațională, Departamentul de Medicină, Universitatea din New York, Școala de Medicină, New York, NY 10016, SUA.
Yi Cai
1 Divizia de Medicină Translațională, Departamentul de Medicină, Universitatea din New York, Școala de Medicină, New York, NY 10016, SUA.
Jincheng Wang
1 Divizia de Medicină Translațională, Departamentul de Medicină, Universitatea din New York, Școala de Medicină, New York, NY 10016, SUA.
Maria G. Dominguez-Bello
1 Divizia de Medicină Translațională, Departamentul de Medicină, Universitatea din New York, Școala de Medicină, New York, NY 10016, SUA.
2 Sackler Institute of Graduate Biomedical Sciences, Departamentul de Microbiologie, Universitatea New York, Facultatea de Medicină, New York, NY 10016, SUA.
Date asociate
smochin. S1. Proiectare experimentală.
smochin. S2. Masa corporală reală la 69 de șoareci discordanți modului de naștere în timpul dezvoltării timpurii.
smochin. S3. Procentul de grăsime la 24 de șoareci discordanți modului de naștere la vârsta de 15 săptămâni.
smochin. S4. PCoA a distanțelor Bray-Curtis între comunitățile fecale de la săptămânile 3 până la 6 la șoareci născuți vaginal sau prin secțiune C.
smochin. S5. Diversitatea β fecală la bărbați și femele discordante cu modul de naștere la diferite vârste.
smochin. S6. Diversitatea β fecală la șoareci livrați prin secțiune C sau martori născuți vaginal după sex, la vârste diferite.
smochin. S7. Distanțele comunității UniFrac în mod de naștere intra și inter - fecale la șoareci masculi și femele la diferite vârste.
smochin. S8. Distanțe ale comunității UniFrac din grupul de sex intra și inter - fecal în secțiunea C și controale născute vaginal la diferite vârste.
smochin. S9. Diversitatea α fecală la șoareci discordanți modului de naștere la vârste diferite.
smochin. S10. Curbele de rarefacție a arborelui întreg PD și metricele diversității speciilor α observate.
smochin. S11. LEFSE a comunităților la înțărcare (săptămâna 3) și la vârsta adultă tânără (săptămâna 6) după modul de livrare.
smochin. S12. Abundența relativă medie de 24 moduri de naștere LEfSe - taxoni discriminanți cu vârsta peste 3 până la 6 săptămâni.
tabelul C1. Numărul de specimene fecale din linii de șoareci diferă în modul de naștere.
Abstract
Dovezile epidemiologice susțin o asociere directă între impactul precoce al microbiotei - inclusiv secțiunea C - și obezitatea. Am efectuat secțiuni C fără antibiotice, am încurajat și am determinat impactul asupra microbiotei timpurii și a greutății corporale în timpul dezvoltării. Șoarecii din grupul cu secțiunea C au câștigat mai multă masă corporală după înțărcare, cu un fenotip mai puternic la femele. Secțiunea C - șoarecii născuți nu aveau modificările dinamice ale microbiotei intestinale de dezvoltare observate la șoarecii martor. Rezultatele demonstrează o relație de cauzalitate între secțiunea C și greutatea corporală crescută, susținând implicarea bacteriilor vaginale materne în dezvoltarea metabolică normală.
INTRODUCERE
Secțiunea C este o practică de salvare a vieții care este necesară la 10-15% dintre nașteri pentru a evita riscul vieții unei mame sau a unui copil (1, 2). Cu toate acestea, livrarea prin secțiune C este adesea suprautilizată, unele regiuni ale lumii atingând 43% din nașteri (3). Concomitent cu creșterea secțiunii C, obezitatea (4-6) și bolile legate de imunitate [diabetul de tip 1 (7, 8), alergiile (3, 9) și boala celiacă (10)] sunt în creștere.
Secțiunea C ocolește expunerea naturală la microbiota vaginală în timpul travaliului și nașterii și, în plus, implică antibiotice preventive, care au fost, de asemenea, legate de riscul crescut de boli moderne menționate mai sus. Impacturile timpurii asupra microbiotei în curs de dezvoltare duc la creșterea obezității la modelele animale (11, 12). Aici, am determinat efectul secțiunilor C favorizate fără antibiotice asupra creșterii în greutate corporală și a microbiotei intestinale în timpul dezvoltării timpurii la șoareci.
REZULTATE
Secțiunea C determină creșterea în greutate corporală
Un total de 34 de șoareci asistați născuți cu secțiune C au fost comparați cu 35 de șoareci martori (fig. S1). Secțiunea C - șoarecii eliberați au prezentat un câștig mai mare de masă corporală postînțărcare (Fig. 1) și masa corporală totală (fig. S2), în raport cu controalele administrate vaginal. În general, șoarecii au câștigat cu 33% mai multă greutate la vârsta de 15 săptămâni dacă s-au născut prin secțiunea C, dar femelele au prezentat un efect fenotipic mai puternic, cu o creștere în greutate cu 70% mai mare (Fig. 1) și cu mase corporale similare cu cele ale masculilor. (Fig. S2). Șoarecii care au fost eliberați prin secțiunea C au arătat, de asemenea, o creștere marginală a proporției de grăsime corporală la vârsta de 15 săptămâni, determinată de absorptiometria cu raze X cu energie duală (DEXA; fig. S3). Aceste rezultate sunt în concordanță cu asocierea epidemiologică dintre secțiunea C și riscul crescut de obezitate (4, 13-16).
Modificarea masei corporale (în grame) la 69 de șoareci discordanți cu modul de naștere în timpul dezvoltării timpurii, relativ la vârsta de 4 săptămâni (postînțărcare). Liniile reprezintă media, iar zona umbrită reprezintă un interval de încredere de 95%. Semnificația a fost determinată prin testul de analiză a varianței (ANOVA), cu eșantionare. * P Fig. 2 și smochine. S4 până la S8], în ambele sexe și în orice moment. Segregarea după modul de livrare a fost cea mai mare la șoareci femele (fig. S5). Maturarea structurii microbiomului la șoareci martori a avut loc cu o aproximare progresivă (reducerea distanțelor UniFrac) la microbiota fecală a animalelor în vârstă de 6 săptămâni. Cu toate acestea, șoarecii cu secțiune C nu au prezentat modificări majore în maturitatea sau structura microbiomului (Fig. 2, C și D) în aceeași perioadă de 4 săptămâni. Diversitatea microbiotei fecale la animalele martor a fost cea mai mare la înțărcare și a scăzut odată cu vârsta (fig. 3A și fig. S9), spre deosebire de șoarecii livrați cu secțiune C - care au avut o diversitate α semnificativ mai mică la înțărcare, care a crescut odată cu vârsta (fig. 3A ). Diferențele de diversitate α au fost consistente între diferite metrici (diversitatea filogenetică (PD) întregul copac, speciile observate și indicele Shannon; FIG. 3 și smochine. S7, S10 și S11]. Mod de naștere - taxonii subreprezentați discriminatori la șoarecii din secțiunea C la înțărcare au inclus Bacteroides, Ruminococcaceae, Lachnospiraceae și Clostridiales, iar taxonii suprareprezentați includeau S24.7, Lactobacillus și Erysipelotrichaceae (Fig. 3, B la D și fig. S11). În general, proporțiile taxonilor dominanți discriminanți pentru modul de naștere au scăzut în primele 3 săptămâni după înțărcare (fig. S8).