Excesul de greutate și obezitatea la copii sunt asociate cu o abundență de Firmicutes și reducerea
Adresă corespondență către: Cerano C. Da Silva, BS, MPhil, Departamentul de Științe Pre-Clinice, Facultatea de Științe Medicale, Universitatea din Indiile de Vest, St. Campusul Sf. Augustin, St. Augustin 350462, Trinidad
Departamentul de Științe Preclinice, Facultatea de Științe Medicale, Universitatea din Indiile de Vest, St. Augustin, Trinidad.
Universitatea Augusta-Parteneriatul Medical al Universității din Georgia, Atena, GA.
Departamentul de Științe Preclinice, Facultatea de Științe Medicale, Universitatea din Indiile de Vest, St. Augustin, Trinidad.
Abstract
Fundal: Obezitatea la copii continuă să fie o epidemie globală. Având în vedere concentrarea recentă pe rolul potențial al microbiotei intestinale în dezvoltarea obezității și creșterea continuă a obezității în copilăria din întreaga lume, a devenit necesar ca asocierea dintre microbii intestinali și greutate să fie explorată în regiuni neexplorate anterior, precum insula Caraibelor. din Trinidad. Ca atare, obiectivul nostru a fost de a caracteriza compoziția microbiotei intestinale la copiii cu obezitate/supraponderalitate și copii cu greutate normală pentru a determina dacă există microbi intestinali asociați cu supraponderalitatea și obezitatea.
Metode: Cincizeci și unu de copii au furnizat probe de scaun, iar IMC-urile lor au fost calculate și clasificate. Ampliconii 16S din probele de scaun au fost codate individual și secvențiate în multiplex în platforma NextSeq 500 într-o modalitate de 150 bp-end și a fost generat un profil complet de microbiom intestinal.
Rezultate: Abundența relativă și diversitatea microbiotei slabe și a copiilor cu obezitate/supraponderalitate au fost analizate una față de cealaltă și au arătat că copiii cu obezitate/supraponderalitate au înregistrat semnificativ mai mult ( = 0,001) Firmicutes și semnificativ mai puțin Bifidobacterium = 0,039) decât copiii cu greutate normală. Copiii cu obezitate/supraponderalitate au înregistrat, de asemenea, semnificativ ( = 0,009) a redus diversitatea alfa comparativ cu copiii slabi.
Concluzie: Acest studiu a arătat asocieri de Firmicutes la obezitate/supraponderalitate și specii Bifidobacterium cu greutate sănătoasă la copii.
Introducere
După naștere, tractul intestinal al sugarilor trece treptat de la sterilitate la colonizarea microbiană densă în primii 3 ani de viață. Odată ce se formează o colonizare echilibrată cu bacterii comensale, aceasta previne invazia și colonizarea cu agenți patogeni și ajută la modularea imunitară, metabolismul nutrienților, fiziologia gazdei și menținerea barierei intestinale. 7.8 Cu toate acestea, perturbarea acestui echilibru sau disbioza a fost legată de patogeneza multor boli, inclusiv obezitatea, sindromul metabolic, diabetul, astmul, ateroscleroza și sindromul intestinului iritabil. 9.10
Modul în care compoziția microbiotei intestinale ar putea duce la dezvoltarea obezității sa presupus că se datorează a trei mecanisme. În primul rând, microbii intestinali ar putea afecta nivelurile de lipopolizaharidă din sânge, ceea ce ar crea o inflamație cronică sistemică, rezultând o predispoziție la obezitate și diabet. În al doilea rând, microbii pot extrage energie din polizaharide nedigerabile, oferind astfel calorii suplimentare gazdei. În al treilea rând, microbii intestinali pot regla, de asemenea, genele gazdă asociate cu consumul și stocarea de energie. 11,12 S-a dovedit că abundența relativă a filelor bacteriene specifice este mai frecventă la animalele obeze și la oameni. Un raport crescut Firmicutes-la-Bacteroides a fost arătat la șoarecii obezi cu deficit de leptină și la copiii cu obezitate în comparație cu omologii slabi. 13.14
Metode
Criterii de înscriere a subiectului
Propunerea de studiu a fost aprobată de Comitetele de Etică ale Universității din Indiile de Vest, St. Campus Augustin și Autoritatea Regională de Sănătate Centrală Nord (NCRHA). Cincizeci și unu de copii în vârstă de școală (6-14 ani) care frecventau oricare dintre cele două instituții medicale, Complexul de Științe Medicale Eric Williams (EWMSC) sau Arima Health Facility, pentru gestionarea alergiilor, au fost recrutați la întâmplare. Acești copii erau sănătoși, în afară de alergii, și erau excluși în mod specific dacă existau antecedente de infecții gastrointestinale sau diaree; a luat antibiotice în ultimele 3 luni; foloseau un probiotic sau aveau un diagnostic de imunodeficiență. Consimțământul semnat a fost obținut de la părinți și participanți.
Măsurarea și clasificarea IMC
Au fost luate măsurători ale înălțimii și greutății participanților la studiu pentru calculele IMC. Formula IMC utilizată a fost greutatea (kg)/înălțimea (m 2), iar pacienții au fost clasificați în slabă, supraponderală, obeză utilizând curbele OMS pentru creșterea copilului. Copiii cu IMC între percentila 85 și 97 au fost considerați supraponderali și mai mari decât 97 au fost clasificați obezi. Copiii care au fost clasificați pe baza percentilei lor ca fiind supraponderali și obezi au fost grupați ca o categorie față de copiii cu greutate normală.
Colectie de mostre
Participanții la studiu au primit fiecare un kit uBiome (California) și și-au colectat scaunul urmând instrucțiunile conținute (www.uBiome.com). Kituri conțin un fluid stabilizator care a păstrat proba la timp pentru procesare.
Secvențierea probelor de scaun
Analize statistice
Abundența diferențială
Analiza abundenței diferențiale a fost făcută pentru a compara populația microbiană între eșantioane reprezentând condiții multiple. A fost efectuat mai întâi un filtru de prevalență prin care numai impozitul dominant prezent în eșantioane a fost inclus în analiză. -valorile au fost calculate utilizând o analiză a testului de varianță a fiecărui model după transformare.
Compararea diversității alfa
Valorile diversității alfa 20 au fost comparate între grupuri. În primul rând, distribuția normală a datelor a fost testată prin testul Shapiro-Wilk pentru normalitate. Apoi, comparațiile în perechi s-au făcut folosind testul Wilcoxon de sumă de rang pentru date neparametrice sau T-testează când datele au afișat o distribuție normală. Statisticile Chi pătrat au analizat relațiile dintre variabilele categorice din chestionarele rețelei globale de astm completate de participanți. Analizele au fost efectuate utilizând software-ul IBM SPSS Ver. 21 și -valori
Tabelul 1. Abundența relativă (%) a celor mai dominante filuri bacteriene din probele de scaun la diferite măsuri demografice și antropometrice
Principalele filuri bacteriene detectate în cohorta completă (Fig. 1a) au fost, în ordinea celor mai mari abundențe relative, Firmicute (61,15%), Actinobacterii (26,28%), Bacteroidete (5,76%) și Proteobacterii (2,73%). Copiii cu vârsta cuprinsă între 6 și 10 ani au avut mai mult Actinobacterii, Bacteroidete, și Proteobacterii decât cei cu vârsta cuprinsă între 11-14 ani, dar diferențele nu au atins semnificație. Nivelurile relative mai ridicate de Firmicutes, comparativ cu celelalte filuri evaluate, au fost o constatare semnificativă ( = 0,001) la copiii cu obezitate/supraponderalitate. Nu au existat diferențe detectabile în filul bacterian în rândul copiilor din diferite grupuri etnice și sex (Tabelul 1).