Tarmmikrobiotasammansättning hos latinamerikanska och icke-spansktalande barn.

I. SÄRSKILDA MÅL Det finns ett stort antal mikrober i det mänskliga mag-tarmkanalen (GI), inklusive bakteriella, svamp- och protozoala mikroorganismer som tillsammans bildar vårt mikrobiom. Under de senaste åren har bevis visat att GI-mikrobiomet är kopplat till vår allmänna hälsa inklusive fetma risk. GI-mikrobiotan kan påverka båda sidor av energibalansen som inkluderar faktorer som påverkar energiutnyttjandet från kosten och faktorer som spelar en roll i regleringen av energiförbrukning och lagring genom att påverka värdgener (1, 2). Studier av visade att övervikt och fetma är bland de högsta för latinamerikanska barn i USA. Det uppskattas att i USA är 47 % av latinamerikanska barn överviktiga och 31 % har fetma, jämfört med 35 % respektive 21 % för kaukasiska icke-spansktalande barn. Litteratur har visat att miljöfaktorer är förknippade med barnfetma hos latinamerikanska barn, inklusive: föräldrarnas påverkan, skärmtid, fysisk aktivitetsbeteende, socioekonomisk status/mattrygghet och sömnlängd (3,4). Hittills har det inte gjorts några studier som har undersökt om det finns signifikanta skillnader i tarmmikrobiomet hos latinamerikanska barn; dessutom, huruvida dessa skillnader (taxonomi eller genuttryck) sätter dem i högre risk att utveckla fetma jämfört med andra etniska grupper.

Utredarna förutspår att det finns betydande skillnader i GI-mikrobiom mellan kaukasiska icke-spansktalande barn och latinamerikanska barn.

Syfte: Bekräfta skillnader i mikrobiom mellan kaukasiska icke-spansktalande barn (med och utan fetma) och latinamerikanska barn (med och utan fetma) i denna pilotstudie.

Hypotes: Spanska barn kommer att ha en lägre fekal bakteriell mångfald jämfört med kaukasiska icke-spansktalande barn som är associerad med mer övergripande fetthalt och försämrad glukoshomeostas bestämt av:

A) Nästa generations metagenomisk "hela genom/hagelgevär"-sekvensering av DNA från fekala prover av kohorter som inkluderar latinamerikanska barn med fetma, latinamerikanska barn utan fetma, kaukasiska icke-spansktalande barn med fetma och kaukasiska icke-spansktalande barn utan fetma.

B) Bioinformatik beräkningsanalys som jämför de fyra grupperna för att bestämma beta-diversitet (relativ taxonomisk) överflöd.

II. BAKGRUND OCH BETYDNING Fetma är en allvarlig hälsorisk i USA. Prevalensen av barnfetma har ökat under de senaste två decennierna. Enligt US Department of Health and Human Services visade det senaste datumet att förekomsten av fetma högre bland ungdomar i åldern 6-11 år och ungdomar i åldern 12-19 år jämfört med barn i åldern 2-5 år. Den latinamerikanska befolkningen är bland de mest drabbade etniska grupperna i USA. Ungefär 47 % av latinamerikanska barn är överviktiga och 31 % har fetma. Flera faktorer har visat sig spela en roll i utvecklingen av barnfetma hos latinamerikanska barn, inklusive: föräldrarnas påverkan, skärmtid, fysisk aktivitetsbeteende, socioekonomisk status/mattrygghet och sömnlängd.

Under de senaste åren har det funnits ett forskningsintresse för att förstå utvecklingen och patogenesen av fetma. Nyligen genomförda studier har funnit att tarmmikrobiotan spelar en viktig roll i utlösandet och utvecklingen av fetma. GI-mikrobiotan kan påverka båda sidor av energibalansen som inkluderar faktorer som påverkar energiutnyttjandet från kosten och faktorer som spelar en roll i regleringen av energiförbrukning och lagring genom att påverka värdgener. I en studie av Hou utvärderade de 16S rRNA-genen, enterotyperna och mängden tarmmikrobiota bland överviktiga barn och en frisk kontrollkohort. I denna studie fann de att sammansättningen av tarmmikrobiotan visade signifikanta skillnader mellan överviktiga barn och friska kontroller. Resultaten indikerade att filan av Firmicutes och Bacteroidetes var den dominerande fekala mikrobiomen i båda kohorterna, men det relativa förekomstförhållandet av Firmicutes och Bacteroidetes (F/B) i den feta kohorten var signifikant högre än i de friska kontrollerna. Firmicutes är associerade med gener involverade i kolhydratkatabolism och är rik på överviktiga individer, medan Bacteroidetes är kopplade till minskad kroppsmassa.

För närvarande har det inte gjorts några studier som har undersökt om det finns signifikanta skillnader i tarmmikrobiomet hos latinamerikanska barn; dessutom, huruvida dessa skillnader (taxonomi eller genuttryck) sätter dem i högre risk att utveckla fetma jämfört med andra etniska grupper. Studieteamet anser att det är viktigt att identifiera möjliga mikrobiomskillnader i den latinamerikanska befolkningen som kan ge dem en högre risk att utveckla barnfetma.

III. FORSKNINGSDESIGN OCH METODER INKLUSIVE STATISTISK ANALYS Studieämnen/Experimentell design Utredarna kommer att rekrytera och registrera 4 kohorter inklusive 6 latinamerikanska barn med fetma, 6 latinamerikanska barn utan fetma, 6 kaukasiska icke-spansktalande barn med fetma och 6 kaukasiska barn utan fetma och 6 kaukasiska barn utan fetma. . Fetma kommer att definieras som ett BMI >95%. Anmälningsåldern kommer att vara mellan 6-12 år. Utredarna kommer att erhålla baslinjeegenskaper vid tidpunkten för inskrivningen, inklusive antropometriska mått (vikt, längd, BMI), kosthistoria (inklusive 24-timmarsdagbok och ett frågeformulär för matfrekvens) och fysisk aktivitetshistorik (enkät om fysisk aktivitet). Utredarna kommer att få medicinhistorik, inklusive historia av användning av antibiotika, steroider och probiotika.

Mätning av kost och fysisk aktivitet Vid avföringsuppsamling kommer utredarna att erhålla dietinformation för patienten med hjälp av ett frågeformulär med 30 födoämnen och en 24-timmars dagbok för återkallande av mat. Dietregister kommer att analyseras med hjälp av programvaran Nutrient Data System for Research (Minneapolis, MN). Utredarna kommer att bestämma intaget av makro- och mikronäringsämnen samt mönster för dietintag med hjälp av latent klass (personcentrerat tillvägagångssätt) samt faktoranalyser (databaserat tillvägagångssätt).

Utredarna kommer att samla in fysisk aktivitetsdata om patienten med hjälp av Physical Activity Questionnaire för äldre barn (PAQ-C) och kommer att analysera med Spearman-korrelationskoefficienter. Klinisk datahantering kommer att ansvara för huvudutredaren och GI-stipendiat/medutredaren och kommer att använda en säker databas, REDCap, genom Nemours REDCap-system.

Avföringsprovtagning Med tillstånd från förälder/vårdnadshavare kommer avföring som samlats upp i en steril behållare att föras inom 12 timmar efter avföring från hemmet eller polikliniken till ett separat kliniskt laboratorium där avföring kommer att samlas upp med hjälp av FLOQswab-borste x 3 (Copan) Diagnostics, Murrieta, CA) Pinnarna kommer att förmärkas med en avidentifierad kod som reflekterar patientnummer, provnummer och datum och provet kommer att placeras i torris och sedan överföras till en -80 grader Celsius frys tills det hämtas av forskarpersonal för överföring till CHOP Microbiome Center.

Bakteriell DNA-isolerings-DNA kommer att extraheras från prover med hjälp av DNeasy PowerSoil-satsen enligt tillverkarens instruktioner (Qiagen, Germantown, MD). Hagelgevärsbibliotek kommer att genereras från 1 ng DNA med hjälp av NexteraXT-kitet (Illumina, San Diego, CA, USA). Bibliotek kommer att sekvenseras på en Illumina HiSeq 2500 med 2x125bp kemi i High Output-läge.

Bioinformatisk bearbetning och statistisk analys Skillnader i viktökning, HgbA1c, fysisk aktivitet associerad med kostdata eller andra resultat kommer att bedömas med t-test eller Mann Whitney U-test, justering för kovariater. Sambandet mellan kostuppgifter och resultat kommer att undersökas ytterligare med hjälp av modeller med blandade effekter, justering för effekten av viktiga fysiska aktiviteter eller kostvariabler.

FASTQ-filer kommer att analyseras med hjälp av en etablerad beräkningspipeline utvecklad på Nemours.