A bél mikrobiota összetétele spanyol és nem spanyol gyermekeknél.

I. KÜLÖNLEGES CÉLKITŰZÉSEK Az emberi gyomor-bél traktusban (GI) nagyszámú mikroba található, beleértve a bakteriális, gombás és protozoon mikroorganizmusokat, amelyek együttesen alkotják mikrobiomunkat. Az elmúlt évek bizonyítékai azt mutatták, hogy a GI mikrobiom összefügg általános egészségi állapotunkkal, beleértve az elhízás kockázatát. A GI mikrobiota befolyásolhatja az energiaegyensúly mindkét oldalát, beleértve az étrendből származó energiafelhasználást befolyásoló tényezőket, valamint az energiafelhasználás és -tárolás szabályozásában szerepet játszó tényezőket a gazdagének befolyásolásával (1, 2). Tanulmányok kimutatták, hogy a túlsúly és az elhízás aránya a legmagasabbak közé tartozik a spanyol gyerekek körében az Egyesült Államokban. Becslések szerint az Egyesült Államokban a spanyol gyerekek 47%-a túlsúlyos és 31%-a elhízott, szemben a kaukázusi, nem spanyol ajkú gyermekek 35%-ával, illetve 21%-ával. A szakirodalom kimutatta, hogy a spanyol gyerekek gyermekkori elhízásával összefüggésben állnak a környezeti tényezők, ideértve a szülői hatásokat, a képernyő előtt töltött időt, a fizikai aktivitással kapcsolatos viselkedést, a társadalmi-gazdasági állapotot/élelmiszerbiztonságot és az alvás időtartamát (3, 4). Eddig nem készültek olyan tanulmányok, amelyek azt vizsgálták volna, hogy vannak-e szignifikáns különbségek a spanyol gyerekek bélmikrobiómájában; továbbá, hogy ezek a különbségek (taxonómia vagy génexpresszió) nagyobb kockázatot jelentenek-e az elhízás kialakulásában, mint más etnikai csoportokban.

A kutatók azt jósolják, hogy jelentős különbségek vannak a GI mikrobiomában a kaukázusi nem spanyol és a spanyol gyerekek között.

Cél: Megerősíteni a mikrobiom különbségeit a kaukázusi nem spanyol gyermekek (elhízással és anélkül) és spanyol gyerekek (elhízással és anélkül) között ebben a kísérleti tanulmányban.

Hipotézis: A spanyol ajkú gyermekek széklet baktériumdiverzitása alacsonyabb lesz, mint a kaukázusi, nem spanyol gyerekeknél, ami általánosabb zsírossággal és károsodott glükóz-homeosztázissal jár együtt, amit a következők határoznak meg:

A) Következő generációs metagenomikus „teljes genom/sörétes” DNS szekvenálása olyan kohorszok székletmintáiból, amelyek magukban foglalják az elhízott spanyol gyerekeket, elhízott spanyol gyerekeket, elhízott kaukázusi nem spanyol gyerekeket és elhízott kaukázusi nem spanyol gyerekeket.

B) Bioinformatikai számítástechnikai elemzés a négy csoport összehasonlításával a béta diverzitás (relatív taxonómiai) abundancia meghatározására.

II. HÁTTÉR ÉS JELENTŐSÉG Az elhízás komoly egészségügyi kockázatot jelent az Egyesült Államokban. A gyermekkori elhízás előfordulása az elmúlt két évtizedben nőtt. Az Egyesült Államok Egészségügyi és Humánszolgáltatási Minisztériuma szerint a legutóbbi adatok azt mutatták, hogy az elhízás előfordulása magasabb a 6-11 éves fiatalok és a 12-19 éves serdülők körében, mint a 2-5 éves gyermekek körében. A spanyol lakosság az egyik leginkább érintett etnikai csoport az Egyesült Államokban. A spanyol gyerekek körülbelül 47%-a túlsúlyos és 31%-a elhízott. Több tényező is szerepet játszik a spanyol gyerekek gyermekkori elhízásának kialakulásában, ideértve a szülői hatásokat, a képernyő előtt töltött időt, a fizikai aktivitási viselkedést, a társadalmi-gazdasági állapotot/élelmezésbiztonságot és az alvás időtartamát.

Az elmúlt néhány évben kutatási érdeklődés mutatkozott az elhízás kialakulásának és patogenezisének megértése iránt. A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy a bél mikrobiota fontos szerepet játszik az elhízás kiváltásában és kialakulásában. A GI mikrobiota az energiaegyensúly mindkét oldalát befolyásolhatja, beleértve az étrendből származó energiafelhasználást befolyásoló tényezőket, valamint az energiafelhasználás és -tárolás szabályozásában szerepet játszó tényezőket a gazdagének befolyásolásával. Hou tanulmányában értékelték a 16S rRNS gént, az enterotípusokat és a bélmikrobióta mennyiségét elhízott gyermekek és egészséges kontrollcsoport körében. Ebben a tanulmányban azt találták, hogy a bél mikrobiota összetétele jelentős különbségeket mutatott az elhízott gyermekek és az egészséges kontrollok között. Az eredmények azt mutatták, hogy a Firmicutes és Bacteroidetes törzse volt a domináns széklet mikrobiom mindkét kohorszban, de a Firmicutes és Bacteroidetes (F/B) relatív abundancia aránya az elhízott kohorszban szignifikánsan magasabb volt, mint az egészséges kontrollokban. A Firmicutes a szénhidrát-katabolizmusban részt vevő génekhez kapcsolódik, és elhízott egyénekben gazdag, míg a Bacteroidetes a csökkent testtömeghez kapcsolódik.

Jelenleg nem végeztek olyan tanulmányokat, amelyek azt vizsgálták volna, hogy vannak-e szignifikáns különbségek a spanyol gyerekek bélmikrobiómájában; továbbá, hogy ezek a különbségek (taxonómia vagy génexpresszió) nagyobb kockázatot jelentenek-e az elhízás kialakulásában, mint más etnikai csoportokban. A kutatócsoport fontosnak tartja, hogy azonosítsák a spanyol populációban a lehetséges mikrobiomkülönbségeket, amelyek nagyobb kockázatot jelenthetnek a gyermekkori elhízás kialakulásában.

III. A KUTATÁS TERVEZÉSE ÉS MÓDSZEREI BELEÉRTVE A STATISZTIKAI ELEMZÉST Tanulmányi alanyok/Kísérleti tervezés A kutatók 4 csoportot vesznek fel és vesznek fel, köztük 6 elhízott spanyol gyermeket, 6 elhízott spanyol gyereket, 6 kaukázusi nem spanyol és 6 elhízott nem spanyol gyermeket . Az elhízás akkor lesz meghatározva, ha a BMI >95%. A beiratkozási életkor 6-12 év között lesz. A vizsgálók a beiratkozáskor megkapják a kiindulási jellemzőket, beleértve az antropometrikus méréseket (súly, hosszúság, BMI), az étrendi előzményeket (beleértve a 24 órás felidézési naplót és az étkezési gyakoriság kérdőívet) és a fizikai aktivitás előzményeit (fizikai aktivitás kérdőív). A vizsgálók megkapják a gyógyszeres kezelés történetét, beleértve az antibiotikumok, szteroidok és probiotikumok használatának történetét.

Az étrend és a fizikai aktivitás mérése A székletgyűjtéskor a vizsgálók egy 30 élelmiszert tartalmazó étkezési gyakorisági kérdőív és egy 24 órás élelmiszer-visszahívási napló segítségével szereznek be étrendi információkat a páciens számára. Az étrendi feljegyzéseket a Nutrient Data System for Research szoftverrel (Minneapolis, MN) elemzik. A kutatók a látens osztály (személyközpontú megközelítés), valamint a faktor (adatalapú megközelítés) elemzések segítségével meghatározzák a makro- és mikrotápanyagok bevitelét, valamint a táplálékfelvételi mintákat.

A vizsgálók a fizikai aktivitási kérdőív idősebb gyermekek számára (Physical Activity Questionnaire for Older Children) (PAQ-C) segítségével gyűjtik a páciens fizikai aktivitási adatait, és Spearman korrelációs együtthatókkal elemzik. A klinikai adatok kezelése a vezető kutató és a GI munkatárs/társkutató feladata lesz, és a Nemours REDCap rendszerén keresztül egy biztonságos REDCap adatbázist fog használni.

Székletminta vétel A szülő/gondviselő engedélyével a steril edénybe gyűjtött székletet a székletürítést követő 12 órán belül otthonról vagy a járóbeteg-szakrendelésről egy külön klinikai laboratóriumba viszik, ahol a székletet FLOQswab kefe x 3 (Copan) segítségével gyűjtik össze. Diagnostics, Murrieta, CA) A tamponokat előzetesen felcímkézik egy azonosítatlan kóddal, amely tükrözi a beteg számát, a minta számát és a dátumot, majd a mintát szárazjégbe helyezik, majd átteszik egy -80 Celsius fokos fagyasztóba, amíg a kutatószemélyzet a CHOP Microbiome Centerbe való áthelyezéshez.

Bakteriális DNS izolálás A DNS-t a mintákból a DNeasy PowerSoil kit segítségével vonják ki a gyártó utasításai szerint (Qiagen, Germantown, MD). Shotgun könyvtárakat állítanak elő 1 ng DNS-ből a NexteraXT készlet segítségével (Illumina, San Diego, CA, USA). A könyvtárak szekvenálása Illumina HiSeq 2500 készüléken történik, 2x125 bp kémiával High Output módban.

Bioinformatikai feldolgozás és statisztikai elemzés A súlygyarapodásban, a HgbA1c-ben, a táplálkozási étrendhez kapcsolódó fizikai aktivitásban vagy egyéb eredményekben mutatkozó különbségeket t-teszttel vagy Mann Whitney U-teszttel értékelik, a kovariánsokhoz igazítva. A táplálkozási adatok és az eredmények közötti kapcsolatot tovább vizsgálják vegyes hatású modellek segítségével, a kulcsfontosságú fizikai aktivitás vagy étrendi változók hatásához igazítva.

A FASTQ fájlokat a Nemours által kifejlesztett számítási folyamat segítségével elemzik.