Особенности микробиоты кишечника у пациентов с различной массой тела

Клиническая Микробиология и Антимикробная Химиотерапия. 2016; 18(3):212-225

​ Егшатян Л.В., Ткачёва О.Н., Алексеев Д.Г., Тяхт А.В., Попенко А.С., Кострюкова Е.С., Бабенко В.В., Вахитова М.Т., Бойцов С.А.
микробиота кишечника 16S рРНК метагеном избыточная масса тела ожирение Serratia Prevotella Oscillospira Caloramator
Раздел
Опыт работы
Тип
Журнальная статья
Публикация
Клиническая Микробиология и Антимикробная Химиотерапия. 2016; 18(3):212-225

Цель.

Цель: изучить особенности состава микробиоты кишечника у пациентов с различной массой тела.

Материалы и методы.

Материал и методы. В исследование включены 92 пациента в возрасте в среднем 52,8 лет (25–75) с различным индексом массы тела (ИМТ), с абдоминальным ожирением и без. Метагеномный анализ в формате оценки разнообразия последовательностей гена 16S рРНК в суммарном образце ДНК осуществляли согласно протоколу 16S Metagenomic Sequencing Library Preparation. Таксономический состав образцов был оценён путём классификации по базе данных последовательностей гена 16S рРНК Greengenes v. 13.5 с помощью классификатора RDP.

Результаты.

Доминирующие бактерии всего состава оказались представителями двух доминирующих отделов — Bacteroidetes (15,1±11,1%) и Firmicutes (68,2±11,9%). Относительная представленность Firmicutes меньше у пациентов с абдоминальным ожирением. С абдоминальным ожирением достоверно и положительно ассоциировалась представленность родов Serratia, Blautia, Prevotella, отрицательно — Oscillospira, Thermodesulfovibrio, Caloramator, Petrotoga, Caldilinea, Sphingobacterium, Thermovenabulum, Johnsonella. С ИМТ достоверно и положительно коррелировала представленность родов Serratia, Prevotella, отрицательно — Oscillospira, Alkaliphilus, Caloramator, Petrotoga. После разделения пациентов на три группы по ИМТ, в клиническом ряду — нормальная, избыточная масса тела и общее ожирение — с показателем ИМТ достоверно и положительно коррелировала представленность родов Serratia, Heliorestis, отрицательно — Oscillospira, Alkaliphilus, Caloramator.

Выводы.

Более значимо из всех бактерий с общим и абдоминальным ожирением ассоциирован род Oscillospira, в связи с чем он может стать маркером ожирения.

Егшатян Лилит Ваниковна

ФГБУ «Эндокринологический научный центр» Минздрава России, Москва, Россия
Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова, Москва, Россия

Ткачёва О.Н.

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова, Москва, Россия

Алексеев Д.Г.

ФГБУ «ФНКЦ физико-химической медицины» ФМБА России, Москва, Россия

Тяхт А.В.

ФГБУ «ФНКЦ физико-химической медицины» ФМБА России, Москва, Россия

Попенко А.С.

ФГБУ «ФНКЦ физико-химической медицины» ФМБА России, Москва, Россия

Кострюкова Е.С.

ФГБУ «ФНКЦ физико-химической медицины» ФМБА России, Москва, Россия
Московский физико-технический институт, Москва, Россия

Бабенко В.В.

ФГБУ «ФНКЦ физико-химической медицины» ФМБА России, Москва, Россия

Вахитова М.Т.

Московский физико-технический институт, Москва, Россия

Бойцов С.А.

ФГБУ «ГНИЦ профилактической медицины», Минздрава России, Москва, Россия

  • 1. Ng M., FlemingT, Robinson M. Global, regional, and national prevalence of overweight and obesity in children and adults during 1980-2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study. Lancet 2014; 384:766-81.
  • 2. World Health Organization Media Centre. Obesity and overweight. Fact sheet no Geneva; 201
  • 3. The Human Microbiome Project Consortium Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature 2012; 486:207-
  • 4. Guarner F., Malagelada J.R. Gut flora in health and disease. Lancet 2003; 361:512-9.
  • 5. Mazmanian S.K., Liu C.H., Tzianabos A.O., Kasper D.L. An immunomodulatory molecule of symbiotic bacteria directs maturation of the host immune system. Cell 2005; 122:107-18.
  • 6. Backhed F., Ding H., Wang T., et al. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Proc Natl Acad Sci USA 2004; 101:15718-23.
  • 7. Ley R.E. Obesity and the human microbiome. Curr Opin Gastroenterol 2010; 26:5-11.
  • 8. Qin J., Li Y., Cai Z., et al. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes. Nature 2012; 490:55-60.
  • 9. Larsen N., Vogensen F., van den Berg F.W., et al. Gut microbiota in human adults with type 2 diabetes differs from non-diabetic adults. PLoS One 2010; 5: e9085.
  • 10. Mai V., Colbert L.H., Perkins S.N., Schatzkin A., Hursting S.D. Intestinal microbiota: a potential dietresponsive prevention target in ApcMin mice. Mol Carcinog 2007; 46:42-8.
  • 11. Clarke S.F., Murphy E.F., Nilaweera K., Ross P.R., Shanahan F., O’Toole P.W., Cotter P.D. The gut microbiota and its relationship to diet and obesity: new insights. Gut Microbes 2012; 3:186-202.
  • 12. Scott K.P., Gratz S.W., Sheridan P.O., Flint H.J., Duncan S.H. The influence of diet on the gut microbiota. Pharmacol Res 2013; 69(1):52-60.
  • 13. Cox L.M., Blaser M.J. Pathways in microbe-induced obesity. Cell Metab 2013;17:883-94.
  • 14. Duncan S.H., Lobley G.E., Holtrop G., et al. Human colonic microbiota associated with diet, obesity and weight loss. Int J Obes 2008; 32:1720-4.
  • 15. Schwiertz A., Taras D., Schafer K., et al. Microbiota and SCFA in lean and overweight healthy subjects. Obesity 2010; 18:190-5.
  • 16. Turnbaugh P.J., Hamady M., Yatsunenko T., et al. A core gut microbiome in obese and lean twins. Nature 2009; 457:480-7
  • 17. Walker A., Ince J., Duncan S., et al. Dominant and dietresponsive groups of bacteria within the human colonic microbiota. ISME J 2011; 5:220-30.
  • 18. Armougom F., Henry M., Vialettes B., Raccah D., Raoult D. Monitoring bacterial community of human gut microbiota reveals an increase in Lactobacillus in obese patients and Methanogens in anorexic patients. PLoS One 2009; 4: e7125.
  • 19. Santacruz A., Collado M., Garcia-Valdes L., et al. Gut microbiota composition is associated with body weight, weight gain and biochemical parameters in pregnant women. Br J Nutr 2010; 104:83-92.
  • 20. Zupancic M.L., Cantarel B.L., Liu Z., et al. Analysis of the gut microbiota in the old order Amish and its relation to the metabolic syndrome. PLoS One 2012; 7: e43052.
  • 21. Ismail N., Ragab S., ElBaky A., et al. Frequency of Firmicutes and Bacteroidetes in gut microbiota in obese and normal weight Egyptian children and adults. Archives of Med Sci 2011; 7:501-7.
  • 22. Arumugam M., Raes J., Pelletier E., et al. Enterotypes of the human gut microbiome. Nature 2011; 473:174-80.
  • 23. Schnorr S., Candela M., Rampelli S., et al. Gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers. Nat Commun 2014; 5:3654.
  • 24. Mai V, McCrary QM, Sinha R, Glei M. Associations between dietary habits and body mass index with gut microbiota composition and fecal water genotoxicity: an observational study in African American and Caucasian American volunteers. Nutritional J 2009; 8:49.
  • 25. Tims S., Derom C., Jonkers D.M., et al. Microbiota conservation and BMI signatures in adult monozygotic twins. ISME J 2012; 7:707-17.
  • 26. Suzuki T.A., Worobey M. Geographical variation of human gut microbial composition. Biol Lett 2014; 10:1013-37.
  • 27. Yatsunenko T., Rey F.E., Manary M.J., et al. Human gut microbiome viewed across age and geography. Nature 2012; 486:222-7.
  • 28. Turnbaugh P., Ley R., Mahowald M., et al. An obesityassociated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature 2006; 444:1027-31.
  • 29. Murphy E.F., Cotter P.D., Healy S., et al. Composition and energy harvesting capacity of the gut microbiota: relationship to diet, obesity and time in mouse models. Gut 2010; 59:1635-42.
  • 30. Everard A., Belzer C., Geurts L., et al. Cross-talk between Akkermansia muciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity. Proc Natl Acad Sci USA 2013; 110:9066-71.
  • 31. Le Chatelier E., Nielsen T., Qin J., et al. Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers. Nature 2013; 500:541-6.
  • 32. Cotillard A., Kennedy S.P. Dietary intervention impact on gut microbial gene richness. Nature 2013; 500:585-8.
  • 33. Caporaso J.G., Kuczynski J., Stombaugh J., et al. QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data. Nature Methods 2010; 7:335-6.
  • 34. http://greengenes.secondgenome.com/downloads/ database/13_5
  • 35. Marschner I. glm2: Fitting Generalized Linear Models 2014. R package version 1.1.2.
  • 36. Lozupone C., Hamady M., Knight R. UniFrac — an online tool for comparing microbial community diversity in a phylogenetic context. BMC Bioinformatics 2006; 7:371
  • 37. Turnbaugh P., Hamady M., Yatsunenko T., et al. A core gut microbiome in obese and lean twins. Nature 2009; 457:480-4.
  • 38. Escobar J.S., Klotz B., Valdes B.E., Agudelo G.M. The gut microbiota of Colombians differs from that of Americans, Europeans and Asians. BMC Microbiol 2014; 14:311.
  • 39. Suzuki T.A., Worobey M. Geographical variation of human gut microbial composition. Biol Lett 2014; 10:20131037.
  • 40. Turnbaugh P.J., Hamady M., Yatsunenko T., et al. A core gut microbiome in obese and lean twins. Nature 2009; 457:480-7.
  • 41. Armougom F., Henry M., Vialettes B., Raccah D., Raoult D. Monitoring bacterial community of human gut microbiota reveals an increase in Lactobacillus in obese patients and Methanogens in anorexic patients. PLoS One 2009;4: e7125.
  • 42. Collado M., Isolauri E., Laitinen K., Salminen S. Distinct composition of gut microbiota during pregnancy in overweight and normal-weight women. Am J Clin Nutr 2008; 88:894-9.
  • 43. Schwiertz A., Taras D., Schafer K., et al. Microbiota and SCFA in lean and overweight healthy subjects. Obesity 2010; 18:190-5.
  • 44. Tims S., Derom C., Jonkers D.M., et al. Microbiota conservation and BMI signatures in adult monozygotic twins. ISME J 2012; 7:707-17.
  • 45. Ismail N.A., Ragab S.H., ElBaky A.A., et al. Frequency of Firmicutes and Bacteroidetes in gut microbiota in obese and normal weight Egyptian children and adults. Archives of Med Sci 2011; 7:501-7.
  • 46. Duncan S., Belenguer A., Holtrop G., Johnstone A., Flint H., Lobley G. Reduced dietary intake of carbohydrates by obese subjects results in decreased concentrations of butyrate and butyrate-producing bacteria in feces. Appl Environ Microbiol 2007; 73:1073-8.
  • 47. Zhang H., DiBaise J., Zuccolo A., et al. Human gut microbiota in obesity and after gastric bypass. Proc Natl Acad Sci USA 2009; 106:2365-70.
  • 48. Backhed F., Manchester J.K., Semenkovich C.F., Gordon J.I. Mechanisms underlying the resistance to diet-indused obesty in germ-free mice. Proc Natl Acad Sci USA 2007; 104:979-84.
  • 49. Guentzel M.N. Escherichia, Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Citrobacter, and Proteus. Medical Microbiology 4th edition, S. Baron, Editor. 1996: Galveston.
  • 50. Furet J.P., Kong L.C., Tap J., et al. Differential adaptation of human gut microbiota to bariatric surgeryinduced weight loss: links with metabolic and low-grade inflammation markers. Diabetes 2010; 59: 3049-57.
  • 51. Cani P.D., Amar J., Iglesias M.A., et al. Metabolic endotoxemia initiates obesity and insulin resistance. Diabetes 2007; 56:1761-72.
  • 52. Zhang H., DiBaise J.K., Zuccolo A., et al. Human gut microbiota in obesity and after gastric bypass. Proc Natl Acad Sci USA 2009; 106:2365-70.
  • 53. Marounek M., Duskova D. Metabolism of pectin in rumen bacteria Butyrivibrio fibrisolvens and Prevotella ruminicola. Lett Appl Microbiol 1999; 29:429-33.
  • 54. Ogg C.D., Patel B.K. Caloramator mitchellensis sp. nov., a thermoanaerobe isolated from the geothermal waters of the Great Artesian Basin of Australia, and emended description of the genus Caloramator. Int J Syst Evol Microbiol 2011; 61:644-53.
  • 55. Tims S., Derom C., Jonkers D., et al. Microbiota conservation and BMI signatures in adult monozygotic twins. The ISME Journal 2013; 7:707-17.
Просмотров
0 Аннотация
0 PDF
0 Цитирования
Поделились