Tarmmikrobiotasammensætning hos latinamerikanske og ikke-spanske børn.

I. SPECIFIKKE MÅL Der er et stort antal mikrober i den menneskelige mave-tarmkanal (GI), inklusive bakterie-, svampe- og protozoiske mikroorganismer, som tilsammen danner vores mikrobiom. I løbet af de sidste år har beviser vist, at GI-mikrobiomet er forbundet med vores generelle sundhed, herunder fedmerisiko. GI-mikrobiotaen kan påvirke begge sider af energibalancen, der inkluderer faktorer, der påvirker energiudnyttelsen fra kosten, og faktorer, der spiller en rolle i reguleringen af ​​energiforbrug og -lagring ved at påvirke værtsgener (1, 2). Undersøgelser af viste, at overvægt og fedme er blandt de højeste for latinamerikanske børn i USA. Det anslås, at i USA er 47 % af latinamerikanske børn overvægtige og 31 % har fedme, sammenlignet med henholdsvis 35 % og 21 % for kaukasiske ikke-spansktalende børn. Litteratur har vist, at miljøfaktorer er forbundet med fedme hos børn hos latinamerikanske børn, herunder: forældrepåvirkning, skærmtid, fysisk aktivitetsadfærd, socioøkonomisk status/fødevaresikkerhed og søvnvarighed (3,4). Hidtil har der ikke været undersøgelser, der har undersøgt, om der er signifikante forskelle i tarmmikrobiomet hos latinamerikanske børn; desuden, om disse forskelle (taksonomi eller genekspression) sætter dem i højere risiko for at udvikle fedme sammenlignet med andre etniske grupper.

Efterforskerne forudsiger, at der er signifikante GI-mikrobiom forskelle mellem kaukasiske ikke-spanske børn og latinamerikanske børn.

Formål: Bekræfte forskelle i mikrobiom mellem kaukasiske ikke-spanske børn (med og uden fedme) og latinamerikanske børn (med og uden fedme) i denne pilotundersøgelse.

Hypotese: Spanske børn vil have en lavere fækal bakteriel diversitet sammenlignet med kaukasiske ikke-spansktalende børn, der er forbundet med mere overordnet fedtindhold og nedsat glukosehomeostase bestemt af:

A) Næste generations metagenomiske "hele genom/haglgevær"-sekventering af DNA fra fækale prøver af kohorter, som omfatter latinamerikanske børn med fedme, latinamerikanske børn uden fedme, kaukasiske ikke-spanske børn med fedme og kaukasiske ikke-spanske børn uden fedme.

B) Bioinformatik beregningsanalyse, der sammenligner de fire grupper for at bestemme beta-diversitet (relativ taksonomisk) overflod.

II. BAGGRUND OG BETYDNING Fedme er en alvorlig sundhedsrisiko i USA. Forekomsten af ​​fedme blandt børn er steget i løbet af de sidste to årtier. Ifølge US Department of Health and Human Services viste den seneste dato, at forekomsten af ​​fedme er højere blandt unge i alderen 6-11 år og unge i alderen 12-19 år sammenlignet med børn i alderen 2-5 år. Den spansktalende befolkning er blandt de hårdest ramte etniske grupper i USA. Cirka 47% af latinamerikanske børn er overvægtige og 31% har fedme. Flere faktorer har vist sig at spille en rolle i udviklingen af ​​fedme hos børn hos latinamerikanske børn, herunder: forældrepåvirkning, skærmtid, fysisk aktivitetsadfærd, socioøkonomisk status/fødevaresikkerhed og søvnvarighed.

I løbet af de sidste par år har der været en forskningsinteresse i at forstå udviklingen og patogenesen af ​​fedme. Nylige undersøgelser har fundet ud af, at tarmmikrobiotaen spiller en vigtig rolle i udløsningen og udviklingen af ​​fedme. GI-mikrobiotaen kan påvirke begge sider af energibalancen, der inkluderer faktorer, der påvirker energiudnyttelsen fra kosten, og faktorer, der spiller en rolle i reguleringen af ​​energiforbrug og -lagring ved at påvirke værtsgener. I en undersøgelse af Hou evaluerede de 16S rRNA-genet, enterotyperne og mængden af ​​tarmmikrobiota blandt overvægtige børn og en sund kontrolkohorte. I denne undersøgelse fandt de, at sammensætningen af ​​tarmmikrobiotaen viste signifikante forskelle mellem overvægtige børn og sunde kontroller. Resultaterne indikerede, at phylaen af ​​Firmicutes og Bacteroidetes var det dominerende fækale mikrobiom i begge kohorter, men det relative overflodsforhold af Firmicutes og Bacteroidetes (F/B) i den fede kohorte var signifikant højere end i de raske kontroller. Firmicutes er forbundet med gener involveret i kulhydratkatabolisme og er rig på overvægtige individer, mens Bacteroidetes er forbundet med nedsat kropsmasse.

På nuværende tidspunkt har der ikke været undersøgelser, der har undersøgt, om der er signifikante forskelle i tarmmikrobiomet hos latinamerikanske børn; desuden, om disse forskelle (taksonomi eller genekspression) sætter dem i højere risiko for at udvikle fedme sammenlignet med andre etniske grupper. Undersøgelsesholdet mener, at det er vigtigt at identificere mulige mikrobiomforskelle i den latinamerikanske befolkning, som kan sætte dem i en højere risiko for at udvikle fedme hos børn.

III. FORSKNINGSDESIGN OG METODER, INKLUSIVE STATISTISK ANALYSE Undersøgelsesemner/eksperimentelt design Forskerne vil rekruttere og tilmelde 4 kohorter, herunder 6 latinamerikanske børn med fedme, 6 latinamerikanske børn uden fedme, 6 kaukasiske ikke-spansktalende børn med fedme og 6 kaukasiske børn med fedme uden H. . Fedme vil blive defineret som et BMI >95%. Tilmeldingsalderen vil være mellem 6-12 år. Undersøgerne vil opnå baseline-karakteristika på tidspunktet for tilmelding, herunder antropometriske mål (vægt, længde, BMI), kosthistorie (inklusive 24 timers huskedagbog og et spørgeskema med madfrekvens) og fysisk aktivitetshistorie (spørgeskema om fysisk aktivitet). Efterforskerne vil indhente medicinhistorie, herunder historie med brug af antibiotika, steroider og probiotika.

Måling af diæt og fysisk aktivitet Ved fækal indsamling vil efterforskerne indhente diætoplysninger til patienten ved hjælp af et 30-fødevare-spørgeskema med fødevarefrekvens og en 24-timers maddagbog. Kostregistreringer vil blive analyseret ved hjælp af Nutrient Data System for Research-softwaren (Minneapolis, MN). Efterforskerne vil bestemme indtag af makro- og mikronæringsstofindtag samt mønstre for kostindtag ved hjælp af latent klasse (person-centreret tilgang) samt faktor (databaseret tilgang) analyser.

Efterforskerne vil indsamle fysisk aktivitetsdata om patienten ved hjælp af Physical Activity Questionnaire for Older Children (PAQ-C) og vil analysere med Spearman korrelationskoefficienter. Klinisk datahåndtering vil være ansvaret for den primære investigator og GI fellow/co-investigator og vil bruge en sikker database, REDCap, gennem Nemours' REDCap-system.

Afføringsprøvetagning Med tilladelse fra forælder/værge vil afføring indsamlet i en steril beholder blive bragt inden for 12 timer efter afføring fra hjemmet eller ambulatoriet til et separat klinisk laboratorium, hvor afføring vil blive opsamlet ved brug af FLOQswab børste x 3 (Copan) Diagnostics, Murrieta, CA) Podepindene vil være præ-mærket med en de-identificeret kode, der afspejler patientnummer, prøvenummer og dato, og prøven vil blive anbragt i tøris og derefter overført til en -80 grader Celsius fryser, indtil den kan hentes af forskningspersonale til overførsel til CHOP Microbiome Center.

Bakteriel DNA-isolerings-DNA vil blive ekstraheret fra prøver ved hjælp af DNeasy PowerSoil-sættet ved hjælp af producentens instruktioner (Qiagen, Germantown, MD). Haglgeværbiblioteker vil blive genereret fra 1 ng DNA ved hjælp af NexteraXT-kittet (Illumina, San Diego, CA, USA). Biblioteker vil blive sekventeret på en Illumina HiSeq 2500 ved hjælp af 2x125bp kemi i High Output-tilstand.

Bioinformatisk behandling og statistisk analyse Forskelle i vægtøgning, HgbA1c, fysisk aktivitet forbundet med ernæringsmæssige kostregistre eller andre resultater vil blive vurderet ved hjælp af t-test eller Mann Whitney U-test, justering for kovariater. Forholdet mellem ernæringsregistreringer og resultater vil blive yderligere undersøgt ved hjælp af blandede effekter modeller, justering for effekten af ​​vigtige fysiske aktivitet eller diætvariabler.

FASTQ-filer vil blive analyseret ved hjælp af en etableret beregningspipeline udviklet hos Nemours.