Влияние вида вскармливания на таксономический состав кишечного микробиома и уровни трефоиловых факторов у детей и подростков

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изменения в кишечном микробиоме признаются важным компонентом развития ожирения как у взрослых, так и у детей. Одним из значимых факторов формирования кишечной микробиоты в период новорожденности является вид вскармливания, который может оказывать и пролонгированный эффект на микробное сообщество. Кроме того, грудное молоко способствует формированию толерантности к микробиоте кишечника мукозального барьера, одним из компонентов которого являются трефоиловые факторы (TFF2 и TFF3). Целью работы стало изучение состава кишечной микробиоты и содержания трефоиловых факторов в крови у детей и подростков с ожирением в зависимости от типа вскармливания на первом году жизни. Обследовано 93 ребенка без ожирения (Группа 1) и 92 с ожирением (Группа 2). Проводилось исследование уровня TFF2 и TFF3 в сыворотке крови, а также определение таксономического состава микробиома кала методом метагеномного секвенирования гена 16S рРНК. В целом состав кишечной микробиоты у Группы 1 и 2 был схож. Однако для Группы 2 была характерна меньшая представленность [Prevotella], Epulopiscium и Haemophilus и большая – Clostridium и Catenibacterium. Ни ожирение, ни вид вскармливания на первом году жизни не оказали влияния на сывороточную концентрацию TFF2 и TFF3. При этом вид вскармливания оказывает пролонгированное влияние на кишечную микробиоту, причем у детей Группы 2 такое влияние было менее выражено. В Группе 1 естественный тип вскармливания на первом году жизни привел к формированию у детей полной толерантности мукозального барьера к микробиому, чего не происходило при смешанном и искусственном вскармливании. В Группе 2 большая часть ассоциаций “TFF–кишечный микробиом” носила положительный характер, что указывает на неблагоприятное взаимодействие кишечной стенки и микробиома. Таким образом, тип вскармливания представляется слабым, но значимым фактором формирования кишечного микробиома у детей и подростков, который также оказывает влияние на становление толерантности мукозального барьера к кишечной флоре.

Об авторах

А. В. Шестопалов

Российский национальный исследовательский
медицинский университет им. Н.И. Пирогова; ООО “Центр молекулярного здоровья”; Национальный медицинский исследовательский центр детской гематологии,
онкологии и иммунологии им. Дмитрия Рогачева

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com
Россия, Москва; Россия, Москва; Россия, Москва

И. М. Колесникова

Российский национальный исследовательский
медицинский университет им. Н.И. Пирогова

Автор, ответственный за переписку.
Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com
Россия, Москва

Д. В. Савчук

Ростовский государственный медицинский университет; Детская городская больница № 1

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com
Россия, Ростов-на-Дону; Россия, Ростов-на-Дону

Е. Д. Теплякова

Ростовский государственный медицинский университет

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com
Россия, Ростов-на-Дону

В. А. Шин

Ростовский государственный медицинский университет

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com
Россия, Ростов-на-Дону

Т. В. Григорьева

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com
Россия, Казань

Ю. Л. Набока

Ростовский государственный медицинский университет

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com
Россия, Ростов-на-Дону

А. М. Гапонов

ООО “Центр молекулярного здоровья”; НИИ общей реаниматологии им. В.А. Неговского

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com
Россия, Москва; Россия, Москва

С. А. Румянцев

Российский национальный исследовательский
медицинский университет им. Н.И. Пирогова; ООО “Центр молекулярного здоровья”

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com
Россия, Москва; Россия, Москва

Список литературы

  1. Lobstein T, Jackson-Leach R, Moodie ML, Hall KD, Gortmaker SL, Swinburn BA, James WPT, Wang Y, McPherson K (2015) Child and adolescent obesity: part of a bigger picture. Lancet (London, England) 385: 2510–2520. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(14)61746-3
  2. Singer-Englar T, Barlow G, Mathur R (2019) Obesity, diabetes, and the gut microbiome: an updated review. Expert Rev Gastroenterol Hepatol 13: 3–15. https://doi.org/10.1080/17474124.2019.1543023
  3. Clarke G, Stilling RM, Kennedy PJ, Stanton C, Cryan JF, Dinan TG (2014) Minireview: Gut microbiota: the neglected endocrine organ. Mol Endocrinol 28: 1221–1238. https://doi.org/10.1210/me.2014-1108
  4. Шестопалов АВ, Шатова ОП, Комарова ЕФ, Румянцев СА (2020) Особенности метаболического сопряжения в системе “СУПЕРОРГАНИЗМА” (хозяин–микробиота). Крымск журн экспер клин мед 10: 95–103. [Shestopalov AV, Shatova OP, Komarova EF, Rumyantsev SA (2020) Features of metabolic coupling in the “SUPERORGANISM” system (host–microbiota) Krymsk J Exper Klin Med 10: 95–103. (In Russ)]. https://doi.org/10.37279/2224-6444-2020-10-2-95-103
  5. Шестопалов АВ, Дворников АС, Борисенко ОВ, Тутельян АВ (2019) Трефоиловые факторы – новые маркеры мукозального барьера желудочно-кишечного тракта. Инфекция и иммунитет 9: 39–46. [Shestopalov AV, Dvornikov AS, Borisenko OV, Tutelyan AV (2019) Trefoil factors – new markers of gastrointestinal mucosal barrier. Infekciya i immunitet 9: 39–46. (In Russ)]. https://doi.org/10.15789/2220-7619-2019-1-39-46
  6. Шестопалов АВ, Трофименко ОВ, Шестопалова МА (2012) Уровень трефоиловых пептидов (TFF-1 и TFF-2) у детей с хроническими гастродуоденитами. Фундамент исследов 10: 363–366. [Shestopalov AV, Trofimenko OV, Shestopalova MA (2012) Level trefoil peptides (TFF-1 and TFF-2) in children with chronic gastroduodenitis. Fundament Issledovan 10: 363–366. (In Russ)].
  7. Шестопалов АВ, Мирошниченко ЮА, Рымашевский АН (2013) Содержание муцинов (MUC 5 AC, MUC 6) и трефоилового пептида-3 (TFF-3) в эндометрии и цервико-вагинальном секрете у женщин с физиологической беременностью. Фундамент исследов 12: 104–106. [Shestopalov AV, Miroshnichenko YA, Rymashevskiy AN (2013) The concentration of mucin (MUC 5 ac, MUC 6) and trefoil peptide-3 (TFF-3) in the endometrium and cervico-vaginal secretions of women with physiological pregnancy. Fundament Issledovan 12: 104–106. (In Russ)].
  8. Шестопалов АВ, Румянцев СА, Шестопалова МА, Сапрыкина ЕА, Шумилов ПВ (2014) Влияние H. pylori на уровень трефоиловых факторов и адипокинов у детей с гастродуоденитами. Педиатрия. Журн им ГН Сперанского 93: 6–10. [Shestopalov AV, Rumyantsev SA, Shestopalova MA, Saprykina EA, Shumilov PV (2014) Effect of H. pylori on the level of trefoil factors and adipokines in children with gastroduodenitis. Pediatriya. Zhurn im GN Speranskogo 93: 6–10. (In Russ)].
  9. Ford SL, Lohmann P, Preidis GA, Gordon PS, O’Donnell A, Hagan J, Venkatachalam A, Balderas M, Luna RA, Hair AB (2019) Improved feeding tolerance and growth are linked to increased gut microbial community diversity in very-low-birth-weight infants fed mother’s own milk compared with donor breast milk. Am J Clin Nutr 109: 1088–1097. https://doi.org/10.1093/ajcn/nqz006
  10. Le Doare K, Holder B, Bassett A, Pannaraj PS (2018) Mother’s Milk: A Purposeful Contribution to the Development of the Infant Microbiota and Immunity. Front Immunol 9: 361. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.00361
  11. Donald K, Petersen C, Turvey SE, Finlay BB, Azad MB (2022) Secretory IgA: Linking microbes, maternal health, and infant health through human milk. Cell Host Microbe 30: 650–659. https://doi.org/10.1016/j.chom.2022.02.005
  12. Eshriqui I, Viljakainen HT, Ferreira SRG, Raju SC, Weiderpass E, Figueiredo RAO (2020) Breastfeeding may have a long-term effect on oral microbiota: results from the Fin-HIT cohort. Int Breastfeed J 15: 42. https://doi.org/10.1186/s13006-020-00285-w
  13. Peterkova VA, Bezlepkina OB, Bolotova NV, Bogova EA, Vasyukova OV, Girsh YV, Kiyaev AV, Kostrova IB, Malievskiy OA, Mikhailova EG, Okorokov PL, Petryaykina EE, Taranushenko TE, Khramova EB (2021) Clinical guidelines “Obesity in children”. Probl Endocrinol 67: 67–83. https://doi.org/https://doi.org/10.14341/probl12802
  14. Chen X, Sun H, Jiang F, Shen Y, Li X, Hu X, Shen X, Wei P (2020) Alteration of the gut microbiota associated with childhood obesity by 16S rRNA gene sequencing. Peer J 8: e8317. https://doi.org/10.7717/peerj.8317
  15. Zeng Q, Li D, He Y, Li Y, Yang Z, Zhao X, Liu Y, Wang Y, Sun J, Feng X, Wang F, Chen J, Zheng Y, Yang Y, Sun X, Xu X, Wang D, Kenney T, Jiang Y, Gu H, Li Y, Zhou K, Li S, Dai W (2019) Discrepant gut microbiota markers for the classification of obesity-related metabolic abnormalities. Sci Rep 9: 13424. https://doi.org/10.1038/s41598-019-49462-w
  16. Гапонов АМ, Волкова НИ, Ганенко ЛА, Набока ЮЛ, Маркелова МИ, Синягина МН, Харченко АМ, Хуснутдинова ДР, Румянцев СА, Тутельян АВ, Макаров ВВ, Юдин СМ, Шестопалов АВ (2021) Особенности микробиома толстой кишки у пациентов с ожирением при его различных фенотипах (оригинальная статья). Журн микробиол, эпидемиол и иммунобиол 98: 44–155. [Gaponov AM, Volkova NI, Ganenko LA, Naboka YL, Markelova MI, Sinyagina MN, Kharchenko AM, Khusnutdinova DR, Rumyantsev SA, Tutelyan AV, Makarov VV, Yudin SM, Shestopalov AV (2021) Features of the colon microbiome in obese patients with its various phenotypes (original article). Zhurn microbiol, epidemiol and immunobiol 98: 44–155. https://doi.org/10.36233/0372-9311-66
  17. Heuer F, Stürmer R, Heuer J, Kalinski T, Lemke A, Meyer F, Hoffmann W (2019) Different Forms of TFF2, A Lectin of the Human Gastric Mucus Barrier: In Vitro Binding Studies. Int J Mol Sci 20(23): 5871. https://doi.org/10.3390/ijms20235871
  18. Hoffmann W (2015) TFF2, a MUC6-binding lectin stabilizing the gastric mucus barrier and more (Review). Int J Oncol 47: 806–816. https://doi.org/10.3892/ijo.2015.3090
  19. Hoffmann W (2020) Trefoil Factor Family (TFF) Peptides and Their Diverse Molecular Functions in Mucus Barrier Protection and More: Changing the Paradigm. Int J Mol Sci 21(12): 4535. https://doi.org/10.3390/ijms21124535
  20. Yang Y, Lin Z, Lin Q, Bei W, Guo J (2022) Pathological and therapeutic roles of bioactive peptide trefoil factor 3 in diverse diseases: recent progress and perspective. Cell Death Dis 13: 62. https://doi.org/10.1038/s41419-022-04504-6
  21. Roa JB, Tortolero GS, Gonzalez E (2013) Trefoil factor 3 (TFF3) expression is regulated by insulin and glucose. J Heal Sci 3: 1–12. https://doi.org/10.17532/jhsci.2013.26
  22. De Giorgio MR, Yoshioka M, Riedl I, Moreault O, Cherizol R-G, Shah AA, Blin N, Richard D, St-Amand J (2013) Trefoil factor family member 2 (Tff2) KO mice are protected from high-fat diet-induced obesity. Obesity (Silver Spring) 21: 1389–1395. https://doi.org/10.1002/oby.20165
  23. Paone P, Cani PD (2020) Mucus barrier, mucins and gut microbiota: the expected slimy partners? Gut 69: 2232–2243. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2020-322260
  24. Heitkemper MM, Cain KC, Shulman RJ, Burr RL, Ko C, Hollister EB, Callen N, Zia J, Han CJ, Jarrett ME (2018) Stool and urine trefoil factor 3 levels: associations with symptoms, intestinal permeability, and microbial diversity in irritable bowel syndrome. Benef Microbes 9: 345–355. https://doi.org/10.3920/BM2017.0059
  25. Kaakoush NO (2015) Insights into the Role of Erysipelotrichaceae in the Human Host. Front Cell Infect Microbiol 5: 84. https://doi.org/10.3389/fcimb.2015.00084
  26. Palmas V, Pisanu S, Madau V, Casula E, Deledda A, Cusano R, Uva P, Vascellari S, Loviselli A, Manzin A, Velluzzi F (2021) Gut microbiota markers associated with obesity and overweight in Italian adults. Sci Rep 11: 5532. https://doi.org/10.1038/s41598-021-84928-w
  27. Scheiman J, Luber JM, Chavkin TA, MacDonald T, Tung A, Pham L-D, Wibowo MC, Wurth RC, Punthambaker S, Tierney BT, Yang Z, Hattab MW, Avila-Pacheco J, Clish CB, Lessard S, Church GM, Kostic AD (2019) Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance-enhancing microbe that functions via lactate metabolism. Nat Med 25: 1104–1109. https://doi.org/10.1038/s41591-019-0485-4
  28. Lee H, An J, Kim J, Choi D, Song Y, Lee C-K, Kong H, Kim SB, Kim K (2022) A Novel Bacterium, Butyricimonas virosa, Preventing HFD-Induced Diabetes and Metabolic Disorders in Mice via GLP-1 Receptor. Front Microbiol 13: 858192. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.858192
  29. Conway de Macario E, Macario AJL (2009) Methanogenic archaea in health and disease: a novel paradigm of microbial pathogenesis. Int J Med Microbiol 299: 99–108. https://doi.org/10.1016/j.ijmm.2008.06.011
  30. Yuan X, Zhang Y, Lin X, Yang X, Chen R (2023) Association of gut microbiota and glucose metabolism in children with disparate degrees of adiposity. Pediatr Obes 18(4): e13009. https://doi.org/10.1111/ijpo.13009
  31. Waters JL, Ley RE (2019) The human gut bacteria Christensenellaceae are widespread, heritable, and associated with health. BMC Biol 17: 83. https://doi.org/10.1186/s12915-019-0699-4
  32. Tavella T, Rampelli S, Guidarelli G, Bazzocchi A, Gasperini C, Pujos-Guillot E, Comte B, Barone M, Biagi E, Candela M, Nicoletti C, Kadi F, Battista G, Salvioli S, O’Toole PW, Franceschi C, Brigidi P, Turroni S, Santoro A (2021) Elevated gut microbiome abundance of Christensenellaceae, Porphyromonadaceae and Rikenellaceae is associated with reduced visceral adipose tissue and healthier metabolic profile in Italian elderly. Gut Microbes 13: 1–19. https://doi.org/10.1080/19490976.2021.1880221
  33. Xu Y, Wang N, Tan HY, Li S, Zhang C, Feng Y (2020) Function of Akkermansia muciniphila in Obesity: Interactions With Lipid Metabolism, Immune Response and Gut Systems. Front Microbiol 11: 1–12. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00219
  34. Yan J, Liu L, Zhu Y, Huang G, Wang PP (2014) The association between breastfeeding and childhood obesity: a meta-analysis. BMC Public Health 14: 1267. https://doi.org/10.1186/1471-2458-14-1267
  35. Verduci E, Giannì ML, Vizzari G, Vizzuso S, Cerasani J, Mosca F, Zuccotti GV (2021) The Triad Mother-Breast Milk-Infant as Predictor of Future Health: A Narrative Review. Nutrients 13(2): 486. https://doi.org/10.3390/nu13020486
  36. Lv Y, Qin X, Jia H, Chen S, Sun W, Wang X (2019) The association between gut microbiota composition and BMI in Chinese male college students, as analysed by next-generation sequencing. Br J Nutr 122: 986–995. https://doi.org/10.1017/S0007114519001909
  37. Hiippala K, Kainulainen V, Kalliomäki M, Arkkila P, Satokari R (2016) Mucosal Prevalence and Interactions with the Epithelium Indicate Commensalism of Sutterella spp. Front Microbiol 7: 1706. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01706
  38. Wang C, Zhang H, Liu H, Zhang H, Bao Y, Di J, Hu C (2020) The genus Sutterella is a potential contributor to glucose metabolism improvement after Roux-en-Y gastric bypass surgery in T2D. Diabetes Res Clin Pract 162: 108116. https://doi.org/10.1016/j.diabres.2020.108116
  39. Chatterton DEW, Nguyen DN, Bering SB, Sangild PT (2013) Anti-inflammatory mechanisms of bioactive milk proteins in the intestine of newborns. Int J Biochem Cell Biol 45: 1730–1747. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2013.04.028
  40. Hiippala K, Barreto G, Burrello C, Diaz-Basabe A, Suutarinen M, Kainulainen V, Bowers JR, Lemmer D, Engelthaler DM, Eklund KK, Facciotti F, Satokari R (2020) Novel Odoribacter splanchnicus Strain and Its Outer Membrane Vesicles Exert Immunoregulatory Effects in vitro. Front Microbiol 11: 575455. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.575455
  41. Hoffmann W (2021) Trefoil Factor Family (TFF) Peptides and Their Links to Inflammation: A Re-evaluation and New Medical Perspectives. Int J Mol Sci 22(9): 4909. https://doi.org/10.3390/ijms22094909
  42. Lima SF, Gogokhia L, Viladomiu M, Chou L, Putzel G, Jin W-B, Pires S, Guo C-J, Gerardin Y, Crawford CV, Jacob V, Scherl E, Brown S-E, Hambor J, Longman RS (2022) Transferable Immunoglobulin A-Coated Odoribacter splanchnicus in Responders to Fecal Microbiota Transplantation for Ulcerative Colitis Limits Colonic Inflammation. Gastroenterology 162: 166–178. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2021.09.061
  43. Pereira FC, Wasmund K, Cobankovic I, Jehmlich N, Herbold CW, Lee KS, Sziranyi B, Vesely C, Decker T, Stocker R, Warth B, von Bergen M, Wagner M, Berry D (2020) Rational design of a microbial consortium of mucosal sugar utilizers reduces Clostridiodes difficile colonization. Nat Commun 11: 5104. https://doi.org/10.1038/s41467-020-18928-1
  44. Налетов АВ, Пушкарук ВВ (2022) Состояние кишечной микробиоты у детей с ожирением. Child Med North-West 10: 70–74. [Nalyotov AV, Pushkaruk VV (2022) The state of the intestinal microbiota in obese children. Child Med North-West 10: 70–74. (In Russ)].
  45. Dong TS, Luu K, Lagishetty V, Sedighian F, Woo S-L, Dreskin BW, Katzka W, Chang C, Zhou Y, Arias-Jayo N, Yang J, Ahdoot A, Li Z, Pisegna JR, Jacobs JP (2020) A High Protein Calorie Restriction Diet Alters the Gut Microbiome in Obesity. Nutrients 12(10): 3221. https://doi.org/10.3390/nu12103221

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (621KB)
Метаданные
3.

Скачать (91KB)
Метаданные
4.

Скачать (150KB)
Метаданные

© А.В. Шестопалов, И.М. Колесникова, Д.В. Савчук, Е.Д. Теплякова, В.А. Шин, Т.В. Григорьева, Ю.Л. Набока, А.М. Гапонов, С.А. Румянцев, 2023