히스패닉 및 비히스패닉 어린이의 장내 미생물 구성

I. 구체적인 목적 인간의 위장관(GI)에는 박테리아, 진균 및 원충 미생물을 포함하여 모두 함께 우리의 미생물 군집을 구성하는 수많은 미생물이 있습니다. 지난 몇 년 동안 GI 마이크로바이옴이 비만 위험을 포함한 우리의 전반적인 건강과 연결되어 있다는 증거가 나타났습니다. GI microbiota는 식단에서 에너지 이용에 영향을 미치는 요인과 숙주 유전자에 영향을 주어 에너지 소비 및 저장 조절에 역할을 하는 요인을 포함하는 에너지 균형의 양면에 영향을 미칠 수 있습니다(1, 2). 의 연구에 따르면 과체중 및 비만율은 미국에서 히스패닉계 어린이의 경우 가장 높습니다. 미국에서 히스패닉계 어린이의 47%가 과체중이고 31%가 비만인 것으로 추산되며, 이는 백인 비히스패닉계 어린이의 경우 각각 35% 및 21%입니다. 문헌에 따르면 부모의 영향, 스크린 시간, 신체 활동 행동, 사회경제적 지위/식량 안보, 수면 시간(3,4) 등의 환경 요인이 히스패닉계 어린이의 소아 비만과 관련이 있습니다. 지금까지 히스패닉 어린이의 장내 미생물 군집에 상당한 차이가 있는지 조사한 연구는 없었습니다. 또한 이러한 차이(분류 또는 유전자 발현)로 인해 다른 인종 그룹에 비해 비만이 발생할 위험이 더 높은지 여부입니다.

연구자들은 백인 비 히스패닉 어린이와 히스패닉 어린이 사이에 상당한 GI 마이크로바이옴 차이가 있다고 예측합니다.

목표: 이 파일럿 연구에서 백인 비 히스패닉 어린이(비만 유무)와 히스패닉 어린이(비만 유무) 간의 마이크로바이옴 차이를 확인합니다.

가설: 히스패닉계 어린이는 백인이 아닌 비히스패닉계 어린이에 비해 분변 세균 다양성이 낮을 것이며, 이는 다음에 의해 결정되는 전반적인 비만 및 포도당 항상성 손상과 관련이 있습니다.

A) 비만이 있는 히스패닉 어린이, 비만이 없는 히스패닉 어린이, 비만이 있는 백인 비히스패닉 어린이 및 비만이 없는 백인 비히스패닉 어린이를 포함하는 코호트의 배설물 샘플로부터 DNA의 차세대 메타게노믹 "전체 게놈/샷건" 시퀀싱.

B) 베타 다양성(상대 분류학적) 풍부도를 결정하기 위해 4개의 그룹을 비교하는 생물정보학 전산 분석.

II. 배경 및 의의 비만은 미국에서 심각한 건강 위험입니다. 소아 비만의 유병률은 지난 20년 동안 증가했습니다. 미국 보건복지부(U.S. Department of Health and Human Services)에 따르면 최근 날짜에 따르면 2~5세 어린이에 비해 6~11세 청소년과 12~19세 청소년 사이에서 비만 유병률이 더 높은 것으로 나타났습니다. 히스패닉 인구는 미국에서 가장 영향을 많이 받는 인종 그룹 중 하나입니다. 히스패닉계 어린이의 약 47%가 과체중이고 31%가 비만입니다. 부모의 영향, 스크린 시간, 신체 활동 행동, 사회경제적 지위/식량 안정, 수면 시간 등 여러 요인이 히스패닉계 어린이의 소아 비만 발달에 역할을 하는 것으로 밝혀졌습니다.

지난 몇 년 동안 비만의 발달과 발병기전을 이해하는 데 관심 있는 연구가 있었습니다. 최근 연구에 따르면 장내 미생물군이 비만 유발 및 발달에 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌습니다. GI microbiota는 식단에서 에너지 이용에 영향을 미치는 요인과 숙주 유전자에 영향을 주어 에너지 소비 및 저장 조절에 역할을 하는 요인을 포함하는 에너지 균형의 양면에 영향을 미칠 수 있습니다. Hou의 연구에서 그들은 16S rRNA 유전자, 비만 아동 및 건강한 대조군 코호트에서 장내 미생물의 장형 및 양을 평가했습니다. 이 연구에서 그들은 장내 미생물군의 구성이 비만 아동과 건강한 대조군 사이에 상당한 차이가 있음을 발견했습니다. 그 결과, 피르미쿠테스와 박테로이데테스의 문이 두 코호트 모두에서 우세한 분변 미생물 군집이었지만, 비만 코호트에서 피르미쿠테스와 박테로이데테스(F/B)의 상대적 풍부 비율은 건강한 대조군보다 상당히 높았습니다. Firmicutes는 탄수화물 이화 작용에 관여하는 유전자와 관련이 있으며 비만 개체가 풍부한 반면 Bacteroidetes는 체질량 감소와 관련이 있습니다.

현재 히스패닉 어린이의 장내 미생물 군집에 상당한 차이가 있는지 조사한 연구는 없습니다. 또한 이러한 차이(분류 또는 유전자 발현)로 인해 다른 인종 그룹에 비해 비만이 발생할 위험이 더 높은지 여부입니다. 연구팀은 히스패닉계 인구에서 소아 비만 발병 위험이 더 높을 수 있는 마이크로바이옴 차이를 식별하는 것이 중요하다고 생각합니다.

III. 통계 분석을 포함하는 연구 설계 및 방법 연구 대상/실험 설계 조사관은 비만이 있는 히스패닉 어린이 6명, 비만이 아닌 히스패닉 어린이 6명, 비만이 있는 백인 비히스패닉 어린이 6명 및 비만이 없는 백인 비히스패닉 어린이 6명을 포함한 4개의 코호트를 모집하고 등록할 것입니다. . 비만은 BMI >95%로 정의됩니다. 등록 연령은 6-12세 사이입니다. 조사관은 인체측정학적 측정(체중, 길이, BMI), 식이 이력(24시간 회상 일지 및 음식 빈도 설문지 포함) 및 신체 활동 이력(신체 활동 설문지)을 포함하여 등록 시 기본 특성을 얻을 것입니다. 조사관은 항생제, 스테로이드 및 프로바이오틱스 사용 이력을 포함한 약물 이력을 얻을 것입니다.

식이 및 신체 활동 측정 배설물 수집 시 조사관은 30가지 식품 항목 식품 빈도 설문지와 24시간 식품 회수 일지를 사용하여 환자의 식이 정보를 얻습니다. 식이 기록은 Nutrient Data System for Research 소프트웨어(Minneapolis, MN)를 사용하여 분석됩니다. 조사관은 요인(데이터 기반 접근 방식) 분석뿐만 아니라 잠복 클래스(사람 중심 접근 방식)를 사용하여 식이 섭취 패턴뿐만 아니라 거시적 및 미량 영양소 섭취량을 결정할 것입니다.

조사관은 노인을 위한 신체 활동 설문지(PAQ-C)를 사용하여 환자의 신체 활동 데이터를 수집하고 Spearman 상관 계수로 분석합니다. 임상 데이터 관리는 주임 조사자와 GI 펠로우/공동 조사자의 책임이며 Nemours의 REDCap 시스템을 통해 보안 데이터베이스인 REDCap을 사용합니다.

대변 ​​샘플 수집 부모/보호자의 허가를 받아 멸균 용기에 수집된 대변은 집 또는 외래 진료소에서 배변 후 12시간 이내에 별도의 임상 실험실로 가져가 FLOQswab 브러시 x 3(Copan)을 사용하여 대변을 수집합니다. Diagnostics, Murrieta, CA) 면봉에는 환자 번호, 샘플 번호 및 날짜를 ​​반영하는 비식별 코드로 사전 라벨이 지정되고 샘플은 드라이아이스에 넣은 다음 섭씨 영하 80도의 냉동고로 옮겨져 의사가 회수할 것입니다. CHOP Microbiome Center로 이송할 연구원.

박테리아 DNA 분리 DNA는 제조업체의 지침(Qiagen, Germantown, MD)을 사용하여 DNeasy PowerSoil 키트를 사용하여 샘플에서 추출됩니다. Shotgun 라이브러리는 NexteraXT 키트(Illumina, San Diego, CA, USA)를 사용하여 1ng의 DNA에서 생성됩니다. 라이브러리는 고출력 모드에서 2x125bp 화학을 사용하여 Illumina HiSeq 2500에서 시퀀싱됩니다.

생물 정보학 처리 및 통계 분석 체중 증가, HgbA1c, 영양 식이 기록과 관련된 신체 활동 또는 기타 결과의 차이는 공변량을 조정하여 t-테스트 또는 Mann Whitney U 테스트를 사용하여 평가됩니다. 영양 기록과 결과 사이의 관계는 혼합 효과 모델을 사용하여 추가로 조사하여 주요 신체 활동 또는 식이 변수의 효과를 조정합니다.

FASTQ 파일은 Nemours에서 개발한 기존 계산 파이프라인을 사용하여 분석됩니다.