Tarmmikrobiotasammensetning hos latinamerikanske og ikke-spanske barn.

I. SPESIFIKKE MÅL Det er et stort antall mikrober i den menneskelige mage-tarmkanalen (GI), inkludert bakterie-, sopp- og protozoiske mikroorganismer som til sammen utgjør mikrobiomet vårt. I løpet av de siste årene har bevis vist at GI-mikrobiomet er knyttet til vår generelle helse, inkludert fedmerisiko. GI-mikrobiotaen kan påvirke begge sider av energibalansen som inkluderer faktorer som påvirker energiutnyttelsen fra kosten og faktorer som spiller en rolle i reguleringen av energiforbruk og lagring ved å påvirke vertsgener (1, 2). Studier av viste at overvekt og fedme er blant de høyeste for latinamerikanske barn i USA. Det er anslått at i USA er 47 % av latinamerikanske barn overvektige og 31 % har fedme, sammenlignet med henholdsvis 35 % og 21 % for kaukasiske ikke-spanske barn. Litteratur har vist at miljøfaktorer er assosiert med barndomsfedme hos latinamerikanske barn, inkludert: foreldrepåvirkning, skjermtid, fysisk aktivitetsatferd, sosioøkonomisk status/matsikkerhet og søvnvarighet (3,4). Så langt har det ikke vært studier som har undersøkt om det er signifikante forskjeller i tarmmikrobiomet til latinamerikanske barn; dessuten, om disse forskjellene (taksonomi eller genuttrykk) setter dem i høyere risiko for å utvikle fedme sammenlignet med andre etniske grupper.

Etterforskerne spår at det er betydelige GI-mikrobiomforskjeller mellom kaukasiske ikke-spanske barn og latinamerikanske barn.

Mål: Bekrefte forskjeller i mikrobiom mellom kaukasiske ikke-spanske barn (med og uten fedme) og latinamerikanske barn (med og uten fedme) i denne pilotstudien.

Hypotese: Spanske barn vil ha et lavere fekalt bakteriediversitet sammenlignet med kaukasiske ikke-spanske barn som er assosiert med mer generell fettinnhold og nedsatt glukosehomeostase bestemt av:

A) Neste generasjons metagenomisk "hele genom/hagle"-sekvensering av DNA fra fekale prøver av kohorter som inkluderer latinamerikanske barn med fedme, latinamerikanske barn uten fedme, kaukasiske ikke-spanske barn med fedme og kaukasiske ikke-spanske barn uten fedme.

B) Bioinformatikk beregningsanalyse som sammenligner de fire gruppene for å bestemme beta-mangfold (relativ taksonomisk) overflod.

II. BAKGRUNN OG BETYDNING Fedme er en alvorlig helserisiko i USA. Forekomsten av fedme hos barn har økt de siste to tiårene. I følge US Department of Health and Human Services viste nyere dato at forekomsten av fedme høyere blant ungdom i alderen 6-11 år og ungdom i alderen 12-19 år sammenlignet med barn i alderen 2-5 år. Den latinamerikanske befolkningen er blant de mest berørte etniske gruppene i USA. Omtrent 47 % av latinamerikanske barn er overvektige og 31 % har fedme. Flere faktorer har vist seg å spille en rolle i utviklingen av barndomsfedme hos latinamerikanske barn, inkludert: foreldrepåvirkning, skjermtid, fysisk aktivitetsatferd, sosioøkonomisk status/matsikkerhet og søvnvarighet.

I løpet av de siste årene har det vært en forskningsinteresse for å forstå utviklingen og patogenesen av fedme. Nyere studier har funnet at tarmmikrobiotaen spiller en viktig rolle i utløsningen og utviklingen av fedme. GI-mikrobiotaen kan påvirke begge sider av energibalansen som inkluderer faktorer som påvirker energiutnyttelsen fra kosten og faktorer som spiller en rolle i reguleringen av energiforbruk og lagring ved å påvirke vertsgener. I en studie av Hou evaluerte de 16S rRNA-genet, enterotypene og mengden av tarmmikrobiota blant overvektige barn og en sunn kontrollkohort. I denne studien fant de at sammensetningen av tarmmikrobiotaen viste signifikante forskjeller mellom overvektige barn og friske kontroller. Resultatene indikerte at phyla av Firmicutes og Bacteroidetes var det dominerende fekale mikrobiomet i begge kohortene, men det relative overflodsforholdet av Firmicutes og Bacteroidetes (F/B) i den overvektige kohorten var signifikant høyere enn i de friske kontrollene. Firmicutes er assosiert med gener involvert i karbohydratkatabolisme og er rik på overvektige individer, mens Bacteroidetes er knyttet til redusert kroppsmasse.

På dette tidspunktet har det ikke vært studier som har undersøkt om det er signifikante forskjeller i tarmmikrobiomet til latinamerikanske barn; dessuten, om disse forskjellene (taksonomi eller genuttrykk) setter dem i høyere risiko for å utvikle fedme sammenlignet med andre etniske grupper. Studieteamet mener det er viktig å identifisere mulige mikrobiomforskjeller i den latinamerikanske befolkningen som kan sette dem i en høyere risiko for å utvikle fedme hos barn.

III. FORSKNINGSDESIGN OG METODER INKLUDERT STATISTISK ANALYSE Studieemner/eksperimentell design Etterforskerne vil rekruttere og registrere 4 kohorter inkludert 6 latinamerikanske barn med fedme, 6 latinamerikanske barn uten fedme, 6 kaukasiske ikke-spanske barn med fedme og 6 kaukasiske barn uten fedme og 6 kaukasiske barn uten fedme. . Overvekt vil bli definert som en BMI >95 %. Påmeldingsalder vil være mellom 6-12 år. Undersøkerne vil oppnå baseline-karakteristikker på tidspunktet for registreringen, inkludert antropometriske mål (vekt, lengde, BMI), kostholdshistorie (inkludert 24-timers huskedagbok og et spørreskjema om matfrekvens) og fysisk aktivitetshistorie (spørreskjema om fysisk aktivitet). Etterforskerne vil innhente medisinhistorie, inkludert historie med bruk av antibiotika, steroider og probiotika.

Måling av kosthold og fysisk aktivitet Ved innsamling av avføring vil etterforskerne innhente kostholdsinformasjon for pasienten ved å bruke et spørreskjema med 30 matvarer og en 24-timers dagbok for matgjenkalling. Kostholdsregistreringer vil bli analysert ved hjelp av Nutrient Data System for Research-programvaren (Minneapolis, MN). Etterforskerne vil bestemme inntak av makro- og mikronæringsstoffinntak samt mønstre for diettinntak ved bruk av latent klasse (personsentrert tilnærming) samt faktor (databasert tilnærming) analyser.

Etterforskerne vil samle inn fysisk aktivitetsdata om pasienten ved å bruke Physical Activity Questionnaire for Eldre Barn (PAQ-C) og vil analysere med Spearman-korrelasjonskoeffisienter. Klinisk databehandling vil være ansvaret til hovedetterforskeren og GI-stipendiat/medetterforsker og vil bruke en sikker database, REDCap, gjennom Nemours sitt REDCap-system.

Avføringsprøvetaking Med tillatelse fra foreldre/foresatte vil avføring samlet i en steril beholder bringes innen 12 timer etter avføring fra hjemmet eller poliklinikken til et eget klinisk laboratorium hvor avføring samles opp ved bruk av FLOQswab børste x 3 (Copan) Diagnostics, Murrieta, CA) Vaskepinnene vil være forhåndsmerket med en avidentifisert kode som gjenspeiler pasientnummer, prøvenummer og dato, og prøven vil bli plassert i tørris og deretter overført til en fryser på -80 grader Celsius til den kan hentes av forskningspersonell for overføring til CHOP Microbiome Center.

Bakteriell DNA-isolasjons-DNA vil bli ekstrahert fra prøver ved å bruke DNeasy PowerSoil-settet ved å bruke produsentens instruksjoner (Qiagen, Germantown, MD). Haglebiblioteker vil bli generert fra 1 ng DNA ved hjelp av NexteraXT-settet (Illumina, San Diego, CA, USA). Biblioteker vil bli sekvensert på en Illumina HiSeq 2500 ved å bruke 2x125bp kjemi i High Output-modus.

Bioinformatikk prosessering og statistisk analyse Forskjeller i vektøkning, HgbA1c, fysisk aktivitet assosiert med ernæringsmessig diett eller andre utfall vil bli vurdert ved hjelp av t-test eller Mann Whitney U test, justering for kovariater. Forholdet mellom ernæringsregistreringer og resultater vil bli undersøkt videre ved hjelp av blandede effekter-modeller, justering for effekten av viktige fysiske aktiviteter eller kostholdsvariabler.

FASTQ-filer vil bli analysert ved hjelp av en etablert beregningspipeline utviklet ved Nemours.