Composición de la microbiota intestinal en niños hispanos y no hispanos.

I. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Hay una gran cantidad de microbios en el tracto gastrointestinal (GI) humano, incluidos microorganismos bacterianos, fúngicos y protozoarios que, en conjunto, forman nuestro microbioma. En los últimos años, la evidencia ha demostrado que el microbioma GI está relacionado con nuestra salud general, incluido el riesgo de obesidad. La microbiota GI puede influir en ambos lados del balance energético que incluye factores que influyen en la utilización de energía de la dieta y factores que desempeñan un papel en la regulación del gasto y almacenamiento de energía al influir en los genes del huésped (1, 2). Los estudios demostraron que las tasas de sobrepeso y obesidad se encuentran entre las más altas para los niños hispanos en los Estados Unidos. Se estima que en los EE. UU. el 47 % de los niños hispanos tienen sobrepeso y el 31 % obesidad, en comparación con el 35 % y el 21 % respectivamente de los niños caucásicos no hispanos. La literatura ha demostrado que los factores ambientales están asociados con la obesidad infantil en los niños hispanos, entre ellos: la influencia de los padres, el tiempo frente a la pantalla, el comportamiento de actividad física, el nivel socioeconómico/seguridad alimentaria y la duración del sueño (3,4). Hasta el momento no ha habido estudios que hayan investigado si existen diferencias significativas en el microbioma intestinal de los niños hispanos; además, si estas diferencias (taxonomía o expresión génica) los pone en mayor riesgo de desarrollar obesidad en comparación con otros grupos étnicos.

Los investigadores predicen que existen diferencias significativas en el microbioma GI entre los niños caucásicos no hispanos y los niños hispanos.

Objetivo: Confirmar las diferencias en el microbioma entre niños caucásicos no hispanos (con y sin obesidad) y niños hispanos (con y sin obesidad) en este estudio piloto.

Hipótesis: los niños hispanos tendrán una diversidad bacteriana fecal más baja en comparación con los niños caucásicos no hispanos, lo que se asocia con una mayor adiposidad general y una homeostasis alterada de la glucosa determinada por:

A) Secuenciación metagenómica de "genoma completo/escopeta" de próxima generación de ADN de muestras fecales de cohortes que incluyen niños hispanos con obesidad, niños hispanos sin obesidad, niños caucásicos no hispanos con obesidad y niños caucásicos no hispanos sin obesidad.

B) Análisis computacional de bioinformática que compara los cuatro grupos para determinar la abundancia de diversidad beta (taxonómica relativa).

II. ANTECEDENTES Y SIGNIFICADO La obesidad es un riesgo grave para la salud en los Estados Unidos. La prevalencia de la obesidad infantil ha aumentado en las últimas dos décadas. Según el Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU., datos recientes mostraron que la prevalencia de la obesidad es mayor entre los jóvenes de 6 a 11 años y los adolescentes de 12 a 19 años en comparación con los niños de 2 a 5 años. La población hispana se encuentra entre los grupos étnicos más afectados en los Estados Unidos. Aproximadamente el 47% de los niños hispanos tienen sobrepeso y el 31% tienen obesidad. Se ha encontrado que múltiples factores juegan un papel en el desarrollo de la obesidad infantil en los niños hispanos, que incluyen: influencias de los padres, tiempo frente a la pantalla, comportamiento de actividad física, nivel socioeconómico/seguridad alimentaria y duración del sueño.

En los últimos años ha habido un interés de investigación en comprender el desarrollo y la patogenia de la obesidad. Estudios recientes han encontrado que la microbiota intestinal juega un papel importante en el desencadenamiento y el desarrollo de la obesidad. La microbiota GI puede influir en ambos lados del balance energético que incluye factores que influyen en la utilización de energía de la dieta y factores que desempeñan un papel en la regulación del gasto y almacenamiento de energía al influir en los genes del huésped. En un estudio de Hou, evaluaron el gen 16S rRNA, los enterotipos y la cantidad de microbiota intestinal entre niños obesos y una cohorte de control sana. En este estudio encontraron que la composición de la microbiota intestinal mostraba diferencias significativas entre los niños obesos y los controles sanos. Los resultados indicaron que los filos de Firmicutes y Bacteroidetes fueron el microbioma fecal predominante en ambas cohortes, pero la relación de abundancia relativa de Firmicutes y Bacteroidetes (F/B) en la cohorte obesa fue significativamente mayor que en los controles sanos. Los firmicutes están asociados con genes involucrados en el catabolismo de carbohidratos y son ricos en individuos obesos, mientras que los bacteroidetes están relacionados con una masa corporal disminuida.

En este momento no ha habido estudios que hayan investigado si existen diferencias significativas en el microbioma intestinal de los niños hispanos; además, si estas diferencias (taxonomía o expresión génica) los pone en mayor riesgo de desarrollar obesidad en comparación con otros grupos étnicos. El equipo del estudio cree que es importante identificar las posibles diferencias en el microbioma de la población hispana que pueden ponerlos en mayor riesgo de desarrollar obesidad infantil.

tercero DISEÑO Y MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN, INCLUYENDO EL ANÁLISIS ESTADÍSTICO Sujetos de estudio/Diseño experimental Los investigadores reclutarán e inscribirán 4 cohortes que incluyen 6 niños hispanos con obesidad, 6 niños hispanos sin obesidad, 6 niños caucásicos no hispanos con obesidad y 6 niños caucásicos no hispanos sin obesidad . La obesidad se definirá como un IMC >95%. La edad de inscripción será de 6 a 12 años. Los investigadores obtendrán las características iniciales en el momento de la inscripción, incluidas medidas antropométricas (peso, longitud, IMC), historial dietético (incluido un diario de recordatorio de 24 horas y un cuestionario de frecuencia de alimentos) e historial de actividad física (Cuestionario de actividad física). Los investigadores obtendrán el historial de medicamentos, incluido el historial de uso de antibióticos, esteroides y probióticos.

Medición de la actividad física y dietética En la recolección de heces, los investigadores obtendrán información dietética para el paciente utilizando un cuestionario de frecuencia de alimentos de 30 alimentos y un diario de recordatorio de alimentos de 24 horas. Los registros de dieta se analizarán utilizando el software Nutrient Data System for Research (Minneapolis, MN). Los investigadores determinarán la ingesta de macro y micronutrientes, así como los patrones de ingesta dietética utilizando la clase latente (enfoque centrado en la persona) y análisis factoriales (enfoque basado en datos).

Los investigadores recopilarán datos de actividad física del paciente mediante el Cuestionario de actividad física para niños mayores (PAQ-C) y los analizarán con los coeficientes de correlación de Spearman. La gestión de los datos clínicos estará a cargo del investigador principal y del GI Fellow/co-investigador y utilizará una base de datos segura, REDCap, a través del sistema REDCap de Nemours.

Recolección de muestras fecales Con el permiso del padre/tutor, las heces recolectadas en un recipiente estéril se llevarán dentro de las 12 horas posteriores a la defecación desde el hogar o la clínica para pacientes ambulatorios a un laboratorio clínico separado donde se recolectarán las heces mediante el uso de un cepillo FLOQswab x 3 (Copan Diagnostics, Murrieta, CA) Los hisopos se etiquetarán previamente con un código no identificado que reflejará el número de paciente, el número de muestra y la fecha, y la muestra se colocará en hielo seco y luego se transferirá a un congelador de -80 grados centígrados hasta que sea recuperada por el personal de investigación para transferencia al Centro de Microbioma CHOP.

Aislamiento de ADN bacteriano El ADN se extraerá de las muestras utilizando el kit DNeasy PowerSoil siguiendo las instrucciones del fabricante (Qiagen, Germantown, MD). Las bibliotecas de escopeta se generarán a partir de 1 ng de ADN utilizando el kit NexteraXT (Illumina, San Diego, CA, EE. UU.). Las bibliotecas se secuenciarán en un Illumina HiSeq 2500 con una química de 2 x 125 pb en el modo de alto rendimiento.

Procesamiento bioinformático y análisis estadístico Las diferencias en el aumento de peso, HgbA1c, la actividad física asociada con los registros de dieta nutricional u otros resultados se evaluarán mediante la prueba t o la prueba U de Mann Whitney, ajustando las covariables. La relación entre los registros de nutrición y los resultados se examinará más a fondo utilizando modelos de efectos mixtos, ajustando el efecto de la actividad física clave o las variables dietéticas.

Los archivos FASTQ se analizarán utilizando una canalización computacional establecida desarrollada en Nemours.