Fēču mikrobiotas raksturojums un to ietekmējošie faktori bērniem

Abstract

Ievads. Agrīna mikrobiotas attīstība ietekmē gan imūnsistēmas nobriešanu, gan dažādu patoloģiju, kā, piemēram, alerģijas, infekciju un citu slimību attīstību bērnībā, tāpēc nepieciešams identificēt mikrobiotas sastāva atšķirības un to ietekmējošos agrīnos riska faktorus bērniem. Darba mērķis. Pētīt fēču mikrobiotas sastāvu pirmsskolas vecuma bērniem un analizēt to ietekmējošos faktorus. Materiāli un metodes. Šķērsgriezuma pētījums veikts primārajos veselības aprūpes centros. Bērnu (līdz piecu gadu vecumam) vecākiem tika lūgts aizpildīt anketu (demogrāfiskie dati, dzimšanas veids, barošana pirmajā dzīves gadā, antibakteriāla terapija mātei laktācijas laikā, ģimenes dati) un atnest bērna fēču paraugu. No parauga tika izdalīts ģenētiskais materiāls un veikta 16S rRNS gēna sekvenēšana, identificējot paraugā esošās baktēriju taksonomiskās vienības līdz sugu līmenim. Fēču mikrobiotas sastāvs (mediānie sekvenču nolasījumi) un daudzveidība (Šenona indekss) analizēta bērniem ar dažādiem to ietekmējošiem faktoriem. Statistiskā analīze veikta izmantojot Manna-Vitneja testu (Mann-Whitney), Spīrmena korelāciju, kā arī aprakstošo statistiku. Rezultāti. Pētījumā iekļauti 60 bērni (42% meitenes) – zīdaiņi līdz 12 mēnešu vecumam (mediāna 3,50 mēneši (starpkvartīļu diapazons (SKD) 2,50 – 6,00)) un bērni vecumā no viena līdz pieciem gadiem (mediāna 23,00 mēneši (SKD 15,50 – 48,00)). Kopumā izdalītajā baktēriju ģenētiskajā materiālā tika veikti vidēji 295977,75 sekvenču nolasījumi viena indivīda paraugā (SD ±184490,95, mediāna 303893,50). Kopumā fēču paraugos tika identificēti 25 baktēriju nodalījumi, 584 ģintis un 532 sugas (paraugā vidēji 304,87 sugas, SD ±79,72; mediāna 305,50). Zīdaiņiem dominējošās bija Bifidobacterium, Enterobacter un Escherichia ģintis, bet pirmsskolas vecuma bērniem - Bacteroides, Blautia un Ruminococcus. Ekskluzīvi ar krūti barotiem bērniem mikrobiotā dominēja Blautia un Ruminococcus ģintis, ar jauktu uzturu barotiem – Enterobacter un Serratia ģintis. Vidējais Šenona indekss kopējā paraugā bija 2,12 (SD ±0,44; mediāna 2,15), bet sešiem bērniem šis indekss bija <1,50. Bifidobacterium ģints baktēriju sekvenču nolasījumu mediānā vērtība bija augstāka bērniem, kuru mātes laktācijas laikā antibakteriālo terapiju nav lietojušas, kā arī bērniem ar brāli/māsu ģimenē. Secinājumi. Mūsu pētītajā kopā bērnu zarnu trakta mikrobiotas sastāvs bija sabalansēts un līdzīgs kā citās Eiropas bērnu populācijās. Mikrobiotas dažādība pieaug līdz ar vecumu un atkarībā no uzņemtā uztura. Samazinoties mikrobiotas daudzveidībai tieksmi dominēt izrāda oportūnistiski patogēnas baktērijas. Vērojama negatīva korelācija starp Bifidobacterium un oportūnistiski patogēnajām ģintīm.

Introduction. Early development of microbiota affects both the maturation of the immune system and various patologies, such as allergics, infections and other diseases children develop in childhood, so it is necessary to identify differences in the composition of the microbiota and the potential early risk factors for their occurrence in children. Objective. To study the composition of the intestinal microbiota in preschool children and to analyze the factors influencing it. Materials and methods. The cross-sectional study was performed in primary health care centers. Parents of children (under five years of age) were asked to fill in a questionnaire (demographic data, type of birth, feeding in the first year of life, antibacterial therapy for the mother during lactation, family data) and bring a sample of the child's faeces. Genetic material was isolated from the sample and the 16S rRNA gene sequencing was performed to identify the bacterial taxonomic units up to the species level. The composition (median reads) and diversity (Shannon index) of the faecal microbiota were analyzed in children according to various influencing factors. Statistical analysis was performed by using the Mann-Whitney test, Spearman rank correlation, as well as descriptive statistics. Results. The study included 60 children (42% of girls) - infants up to 12 months of age (median 3,50 months (interquartile range 2,50 – 6,00)) and children aged one to five years (median 23,00 months (interquartile range 15,50 – 48,00)). In total, an average of 295977,75 reads were performed on a single individual sample (SD ±184490,95; median 303893,50) in the isolated bacterial genetic material. In total, 25 bacterial phyla, 584 genera and 532 species were identified in faecal samples (mean 304,87 species in the sample, SD ±79,72; median 305,50). The genera Bifidobacterium, Enterobacter and Escherichia were predominant in infants, but Bacteroides, Blautia and Ruminococcus were predominant in preschool children. The genera Blautia and Ruminococcus dominated the microbiota in exclusively breastfed children, and the genera Enterobacter and Serratia for mixed-fed children. The mean Shannon index in the total sample was 2,12 (SD ±0,44; median 2,15), but for six children this index was <1,50. The median number of reads of Bifidobacterium was higher in children whose mothers did not receive antibacterial therapy during lactation, as well as in children with a sibling in the family. Conclusions. In our study the composition of the gut microbiota was balanced and similar to other European pediatric populations. The diversity of the microbiota increases with age and depending on the diet. As the microbiota diversity decreases, opportunistic pathogenic bacteria tend to dominate. There is a negative correlation between Bifidobacterium and opportunistic pathogens.