• Descărcați citația
  • https://doi.org/10.1080/19490976.2020.1730294
  • CrossMark

Lucrare/Raport de cercetare

  • Articol complet
  • Cifre și date
  • Referințe
  • Citații
  • Valori
  • Licențierea
  • Reimprimări și permisiuni
  • PDF
  • EPUB

ABSTRACT

Abrevieri

NCD: boli netransmisibile, secțiunea C: cezariană, IMC: indicele de masă corporală; WL: Greutate pentru lungime; EPA: acid eicosapentanoic; DHA: acid docosahexaenoic; DPA: acid docosapentaenoic; SCFA: Acizi grași cu lanț scurt; MD: Dieta mediteraneană; FFQ: Chestionar privind frecvența alimentelor; CHI: Indicele Calinski Harabasz

complet

Introducere

În acest scenariu, relevanța tiparelor dietetice materne și rolul compușilor nutriționali specifici asupra microbiotei intestinale în timpul sarcinii nu a fost pe deplin înțeleasă. Mai mult, se știe puțin despre influența sa asupra rezultatelor sănătății sugarilor pe termen scurt și lung. Astfel, scopul acestui studiu este de a evalua dacă microbiota intestinală maternă este modelată de dietă și de componentele nutriționale specifice în timpul sarcinii și de a evalua impactul potențial asupra dezvoltării sugarului în primele 18 luni de viață.

Rezultate

Clustere microbiene materne la naștere și date clinice

Clusterarea bazată pe abundența relativă microbiană utilizând distanțele Jensen Shannon a dezvăluit două clustere de microbiote intestinale materne la naștere (Figura 1a, b). Clusterizarea a fost validată utilizând indicele Calinski Harabasz (CHI) și puterea de predicție, care utilizează o abordare de validare încrucișată pentru a valida robustețea clusterizării.

Publicat online:

Figura 1. Clustere microbiene intestinale materne și gen reprezentativ. Metoda PAM arată că participanții sunt separați în două clustere (a), iar analiza componentelor principale (PCA) a arătat cele două clustere diferențiale (b); abundențele relative (%) ale genului bacterian reprezentativ din fiecare grup sunt reprezentate, Prevotella în Clusterul I (cercuri roșii) (c) și Ruminococ în Cluster II (pătrate albastre) (d). Linia de mijloc reprezintă media tuturor valorilor.

Figura 1. Clustere microbiene intestinale materne și gen reprezentativ. Metoda PAM arată că participanții sunt separați în două clustere (a), iar analiza componentelor principale (PCA) a arătat cele două clustere diferențiale (b); abundențele relative (%) ale genului bacterian reprezentativ din fiecare grup sunt reprezentate, Prevotella în Clusterul I (cercuri roșii) (c) și Ruminococ în Cluster II (pătrate albastre) (d). Linia de mijloc reprezintă media tuturor valorilor.

Dintr-un număr total de 116 diade mamă-sugar, am exclus perechile lipsite de probe biologice pentru copii și/sau date clinice, precum și date materne și infantile. Apoi, un total de 86 de perechi mamă-sugar au fost analizate pe baza probelor biologice potrivite, precum și a informațiilor dietetice și a disponibilității datelor clinice până la 18 luni de viață.

Nu s-au găsit diferențe semnificative în datele clinice și antropometrice materne între grupurile de microbiote materne (Tabelul 1). Prevalența secțiunii C, precum și administrarea de antibiotice din cauza modului de livrare a fost semnificativ mai mare pentru Clusterul I decât pentru Clusterul II. Clusterul II a prezentat rate mai mari de alăptare exclusivă. Nou-născuții aparținând Cluster II au prezentat scoruri IM semnificativ mai mici și WFL z la naștere, 1 lună și 18 luni.

Publicat online:

Tabelul 1. Caracteristicile mamelor-nou-născuți.

Compoziția și diversitatea grupului microbian matern

Structura microbiană între grupurile microbiene materne a fost confirmată și prin analiza coordonatelor principale (PCoA) cu matrici de diferențiere Bray - Curtis (PERMANOVA R2 = 0,188, p Clusterele distincte de microbiote materne sunt asociate cu dieta în timpul sarcinii: impact asupra microbiotei neonatale și asupra creșterii sugarului în primele 18 luni de viață

Publicat online:

Figura 2. Caracteristicile grupurilor microbiene materne și diversitatea alfa și beta. Analiza coordonatelor principale (PCoA) cu indicele Bray-Curtis (a) și RDA multivariat (b) au arătat diferențe semnificative în comunitățile microbiene între clustere. Analiza Liniară Discriminantă (LDA), dimensiunea efectului (LEfSe), graficul biomarkerilor taxonomici a fost identificat în ambele grupuri. Cluster I (culoare roșie) și Cluster II (culoare albastră). (c) și diversitatea microbiană și indicii de bogăție la nivel de specie în funcție de fiecare grup (D, E, F). Media ± SD și p-valorile cu T-test. Cluster I = cercuri roșii și Cluster II = pătrate albastre.

Figura 2. Caracteristicile grupurilor microbiene materne și diversitatea alfa și beta. Analiza coordonatelor principale (PCoA) cu indicele Bray-Curtis (a) și RDA multivariat (b) au arătat diferențe semnificative în comunitățile microbiene între clustere. Analiza Liniară Discriminantă (LDA), dimensiunea efectului (LEfSe), graficul biomarkerilor taxonomici a fost identificat în ambele grupuri. Cluster I (culoare roșie) și Cluster II (culoare albastră). (c) și diversitatea microbiană și indicii de bogăție la nivel de specie în funcție de fiecare grup (D, E, F). Media ± SD și p-valorile cu T-test. Cluster I = cercuri roșii și Cluster II = pătrate albastre.

Mai exact, intestinul matern microbian din Clusterul I a fost îmbogățit de gen Prevotella (p 2 = 0,044, p = 0,010), proteină animală (R 2 = 0,036, p = .022) și fibra totală (R2 = 0.036, p = .023); nu s-a găsit nicio relevanță pentru lipide, acizi grași mononesaturați (MUFA), acizi grași saturați (SFA), carbohidrați (CHO), proteine ​​totale și proteine ​​vegetale. O analiză componentă principală (PCA) biplot a arătat că grupurile de microbiote materne au fost asociate cu un gen microbian specific (Figura 3a) și substanțe nutritive (Figura 3b). Clusterul I a fost asociat cu CHO, SFA și proteine ​​(în principal proteine ​​animale) și cu Prevotella, Peptoniphilus, Finegoldia, și Anaerococ, în timp ce Cluster II a fost asociat cu fibre dietetice, proteine ​​vegetale, polifenoli și lipide (în principal, acizii grași n-3 DHA și DPA), precum și Ruminococ și neclasificat Ruminococcaceae.

Publicat online:
Publicat online:
Publicat online:

Pe lângă membrii Ruminococcaceae familia ca actori principali în Cluster II, am observat, de asemenea, o reprezentare semnificativ mai mare a altor grupuri bacteriene, cum ar fi membrii Clostridiales gen, Lachnospiraceae familie, Bacteroides, Blautia, Bifidobacterium, și Coprococ în Clusterul II cu privire la Clusterul I. Multe dintre aceste taxoni bacteriene sunt implicate și în producția de butirat. 25 Este bine cunoscut faptul că aportul de fibre duce la o creștere a producției de acizi grași cu lanț scurt (SCFA) prin microbiota. S-a raportat că Lachnospira, Blautia, Coprococcus, iar în cazul Bifidobacterium, prin interacțiuni de hrănire încrucișată consumă plante pentru a produce SCFA, cu beneficii importante asupra sănătății umane. Cu toate acestea, Clusterul I a arătat bacterii mai mici producătoare de butirat, dar prezența mai mare a bacteriilor orale Prevotella corporis și Prevotella nigrescens, Porphyromonas, sau bacterii legate de boli, cum ar fi Peptoniphilus, Campylobacter, și Dialister 27 - 31

Există dovezi în creștere care leagă mai multe tulburări asociate cu translocarea bacteriilor orale în tractul intestinal. 32 - 34 S-a sugerat că bacteriile orale prezente în intestin ar putea fi legate de un risc crescut de boală, precum și de un risc de complicații ale sarcinii. 3, 35 În plus, prezența bacteriilor parodontale patogene la naștere poate fi transmisă nou-născutului, promovând un model aberant de colonizare timpurie. 33, 34 A fost descrisă o asociere inversă între aportul de fibre dietetice și prevalența și incidența bolii parodontale în studii epidemiologice la scară largă. 36, 37 Un studiu recent, care a luat în considerare impactul unui model dietetic asupra microbiotei orale, a demonstrat diferențe semnificative în compoziția microbiotei orale a veganilor în comparație cu omnivorii. 30

Limitări de studiu

Studiul nostru are unele limitări legate de natura sa observațională, dimensiunea eșantionului și analiza puterii și colectarea informațiilor dietetice. Mărimea limitată a puterii ar fi putut împiedica oarecum capacitatea noastră de a detecta alte asociații semnificative; sunt necesare studii longitudinale prospective pe scară largă. Cu toate acestea, acest lucru ar fi atenuat de dificultatea includerii în studiu a perechilor mamă-copil. Informațiile dietetice înregistrate de chestionarul privind frecvența alimentelor (FFQ) ar introduce prejudecăți cauzate de erori în memorie și lipsa percepției dimensiunilor proporției alimentelor. Prin urmare, cuantificarea aportului de compus nutrițional este limitată și 24 de ore de rechemare și/sau 3 zile de rechemare, inclusiv porțiuni, ar fi de dorit pentru studii viitoare. În plus, există dovezi în creștere care sugerează că tiparele dietetice sunt de obicei asociate cu alte rutine de stil de viață, cum ar fi exercițiile fizice sau stresul cronic, care nu sunt luate în considerare în acest studiu. Mai mult, studiul nostru a luat în considerare unii factori perinatali, dar se știe că în primele 18 luni de viață, mulți alți factori de mediu joacă un rol în dezvoltarea sugarului și riscul de boli.

În ciuda tuturor acestor limitări, studiul nostru a demonstrat modul în care dietele în timpul sarcinilor sănătoase au o influență asupra microbiotei materno-neonatale, cu efecte potențiale asupra creșterii sugarului. Mai mult, compoziția microbiotei a fost analizată folosind metode ADN; activitatea microbiotei măsurată prin SCFA sau metabolomică ar oferi perspective noi pentru a înțelege interacțiunile dietă - microbiota și efectele acestora asupra sănătății gazdei. Sunt necesare studii suplimentare cu un număr mai mare de sugari, precum și o perioadă mai lungă de urmărire.

Concluzii

Dieta maternă în timpul sarcinii, împreună cu alți factori perinatali, cum ar fi modul de livrare, expunerea la antibiotice și alăptarea, reprezintă potențiali factori de luat în considerare pentru colonizarea microbiană a sugarului. Microbiota maternă este modelată de dietă, în special în ceea ce privește fibrele, lipidele și proteinele și poate avea un efect semnificativ asupra stabilirii microbiotei neonatale, precum și o contribuție potențială la dezvoltarea sugarului și la riscul de supraponderalitate în primele luni .de viață. Nou-născuții cu secțiune C de la mame cu diete mai adecvate care modelează microbiota specifică au prezentat un risc mai mic de supraponderalitate la vârsta de 18 luni. Dieta contează pentru microbiota materno-neonatală și pentru rezultatele sănătății. Prin urmare, programele dietetice specifice care vizează femeile însărcinate pot fi un factor de intervenție rentabil pentru a promova expunerea verticală adecvată a mamei - sugarului.

Subiecte și metode

Proiectarea studiului și voluntarii

Studiul a inclus 116 perechi mamă-nou-născuți din cohorta prospectivă și observațională de naștere MAMI, recrutați în perioada 2015-2017. MAMI este o cohortă potențială de naștere mamă-sugar în zona spaniolă-mediteraneană, așa cum este detaliat de García-Mantrana și colab. 61

S-au colectat următorii parametri nutriționali și clinici: expunerea maternă la antibiotice, IMC și creșterea în greutate în timpul sarcinii, modul de naștere, greutatea la naștere, lungimea nașterii, hrănirea sugarului, IMC pentru sugari și scorurile Z WFL.

Niciunul dintre voluntarii participanți nu a fost diagnosticat cu vreo boală; niciunul nu a fost sub tratament medicamentos sau administrare de prebiotice, cu excepția utilizării antibioticelor în timpul sarcinii și/sau la naștere. Toți participanții au primit informații orale și scrise despre studiu și s-a obținut consimțământul scris. Studiul a fost aprobat de Comitetele de Etică ale Spitalului (HECs) (Hospital Universitario y Politécnico La Fe și Hospital Clínico Universitario de Valencia). Studiul este înregistrat pe ClinicalTrial.gov platformă, cu număr de înregistrare NCT03552939.

Evaluarea nutrițională

Înregistrările dietetice au fost colectate în prima săptămână după naștere de către un nutriționist folosind un chestionar cu frecvență de 140 de articole (FFQ) despre dieta lor obișnuită în timpul sarcinii. 62 de informații FFQ au fost analizate pentru consumul zilnic de energie și de macro și micronutrienți utilizând tabelele de compoziție alimentară nutritive dezvoltate de Centrul de Enseñanza Superior de Nutrición Humana y Dietética (CESNID). 63 Aportul de fibre dietetice specifice, ca tipuri de fibre solubile și insolubile, a fost completat din tabelele de compoziție alimentară Marlett. 64 Conținutul de polifenoli a fost obținut din baza de date Phenol-Explorer. 65 Datele au fost normalizate cu 2500 kcal/zi.

Mai mult, respectarea dietei mediteraneene (MD) a fost, de asemenea, calculată utilizând testul validat PREDIMED. 66 Scorul MD a variat de la 0 (aderență minimă) la 14 (aderență maximă). Un scor de nouă sau mai multe puncte a însemnat o bună aderare la dieta mediteraneană.

Dezvoltarea creșterii copilului

Lungimea și greutatea au fost înregistrate la naștere, 1, 6, 12 și 18 luni. Scorurile Z ale măsurilor antropometrice au fost calculate electronic utilizând software-ul OMS Anthro (www.who.int/childgrowth/software/en/). Standardele OMS pentru creșterea copilului oferă măsuri de creștere a copilului standardizate în funcție de vârstă și sex, folosind scor z. S-au obținut traiectorii longitudinale ale scorului IMC și WFL de la naștere până la 18 luni. Pentru copiii cu vârsta sub 5 ani, OMS definește riscul de supraponderalitate atunci când IMC și/sau scorul WLF z sunt mai mari de 1 deviație standard (DE), supraponderal atunci când sunt mai mari de 2 DE și obezitatea atunci când sunt mai mari de 3 SD conform standardului OMS pentru creșterea copilului. 54

Probele de fecale și extracția ADN-ului

Probele materno-neonatale au fost colectate în sala de naștere de către personalul clinic instruit, pentru a evita impactul potențial al mediului în primele 24 de ore după naștere. Probele de intestin matern au fost obținute prin tamponarea unui tampon steril cu vârf de bumbac în rect înainte de naștere în sala de naștere. Colectarea probelor neonatale a fost obținută, de asemenea, prin introducerea unui tampon steril cu vârf de bumbac în rectul neonatal imediat după naștere în sala de naștere.

Ambele tampoane au fost depozitate în recipiente sterile pre-numerotate pentru a evita erorile. După colectare, toate eșantioanele au fost transportate imediat la biobanca specimenului în decurs de 1 oră de la colectare și plasate în crioviale sterile, pre-numerotate la -80 ° C în conformitate cu protocoale standardizate specifice la Biobanco para la Investigación Biomédica y en Salud Pública de la Comunidad Valenciana ( Fisabio Public Health Biobank IBSP-CV) până la o analiză ulterioară. Odată ce toate probele au fost colectate și plasate în biobancă, alicote au fost transportate în gheață uscată către IATA-CSIC pentru analiză.

ADN-ul total a fost izolat din probele fecale folosind trusa de extracție ADN Master-Pure (Epicenter, Madison, WI, SUA) conform instrucțiunilor producătorului; modificările au inclus tratamente fizice și enzimatice. Pe scurt, liza celulară a fost efectuată prin întreruperea mecanică utilizând mărgele de sticlă cu diametrul de 3 diamere într-un omogenizator FastPrep 24-5G (MP Biomedicals, CA, SUA), urmat de un tratament enzimatic timp de 60 de minute la 37 ° C cu tamponul de liză suplimentat cu lizozimă (20 mg/ml) și mutanolizină (5U/ml). A fost utilizat un kit de purificare a ADN-ului (Macherey - Nagel, Duren, Germania) și ADN-ul a fost cuantificat folosind fluorometrul Qubit 2.0 (Life Technology, Carlsbad, CA, Statele Unite). Meconiul este un eșantion de biomasă cu nivel mic de microbieni care ar fi afectat de potențiali contaminanți din mediu și reactivi ai kiturilor de extracție ADN (kitom). Apoi, pentru a exclude contaminarea potențială, au fost de asemenea incluse și secvențiate controalele în timpul extracției ADN și a amplificării reacției în lanț a polimerazei (PCR).

Secvențierea ampliconului ARNr 16S

Compoziția și diversitatea microbiotei intestinale au fost determinate de regiunea variabilă V3-V4 a secvențierii genei 16S rRNA, urmând protocoalele Illumina. Pentru treapta de multiplexare a fost utilizat un kit index Nextera XT (Illumina, CA, SUA) și a fost utilizat un cip Bioanalyzer DNA 1000 (Agilent Technologies, CA, SUA) pentru a verifica calitatea produsului PCR. Bibliotecile au fost secvențiate folosind o rută asociată de 2 × 300 pb (MiSeq Reagent kit v3) pe o platformă MiSeq-Illumina (serviciu de secvențiere FISABIO, Valencia, Spania), conform instrucțiunilor producătorului (Illumina).

Filtrarea de calitate, îmbinarea secvenței și îndepărtarea himerei au fost obținute folosind o conductă ad-hoc scrisă într-un mediu RStatistics; procesarea datelor a fost efectuată folosind o conductă QIIME (versiunea 1.9.0). 67 de unități taxonomice operaționale (OTU) au fost construite printr-o metodă de selectare OTU cu referință deschisă cu 99% ca prag de identitate. Secvențele reprezentative au fost atribuite taxonomic pe baza bazei de date RDP. Probele cu o abundență relativă mai mică de 0,05% și secvențele clasificate ca Cianobacterii și Cloroplast au fost eliminate din setul de date deoarece reprezintă materialul vegetal ingerat.

analize statistice

Datele Microbiota au fost analizate în platforma online Calypso (v8.84) (http://cgenome.net/wiki/index.php/Calypso/), iar datele au fost normalizate prin metoda Total-Sum Scaling (TSS). S-au determinat indicii de diversitate alfa (indici Chao1, Shannon și inversi Simpson) și s-a obținut diversitatea beta pe baza distanței Bray - Curtis.

Clusterarea microbiotei materne a fost efectuată la nivel de gen, așa cum este descris în altă parte. Au fost utilizate 68 distanța Jensen-Shannon și partiționarea în jurul medoidului (PAM). Numărul optim de clustere a fost calculat de indicele Calinski-Harabasz (CH). Clusterele au fost generate folosind pachetele phyloseq, cluster, MASS, clusterSim și ade4 R. 69 - 73

Mărimea efectului de analiză discriminantă liniară (LEfSe) a fost utilizată pentru a identifica genurile microbiene îmbogățite în clustere materne. Un scor LDA (log10)> 3 a fost considerat semnificativ. Analiza multivariată, incluzând analiza redundanței (RDA), analiza componentelor principale (PCA), precum și analiza coordonatelor principale (PCoA) și analiza permutațională a varianței variației (PERMANOVA) pe baza distanței Bray - Curtis a fost realizată și pe Calypso. Corelațiile specifice, modelele liniare generale (GLM) pentru factorii fixi și/sau analiza covariabilă au fost evaluate de software-ul SPSS v26 și Graphpad Prims v5.04. 74 P-valorile au fost corectate cu metoda Benjamini-Hochberg a ratei de descoperire falsă (FDR). RStudio a fost, de asemenea, utilizat pentru a reprezenta hărțile de căldură dintre grupurile bacteriene la nivel de gen și componentele dietetice prin pachetul ggplot. 75, 76

Tabelul 1. Caracteristicile mamelor-nou-născuți.

Pentru datele numerice, rezultatele sunt afișate ca suport media ± SD și pentru datele categorice, rezultatele sunt afișate ca număr de cazuri (procentaj%)