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具有充分和不充分代谢控制的II型糖尿病患者的肠道微生物群特征

抽象的

客观的

本研究的目的是在2型糖尿病(T2DM)患者中表征肠道微生物的组成具有足够的代谢控制,其与纤维消耗的关系。

结果

共有26例患有2型糖尿病患者(T2DM),其中7例(26.9%)病例具有足够的代谢控制(HBA1C <7%)和19(73.1%)代谢对照(HBA1C≥7%)。在T2DM对照组中,2例(28.6%)纤维摄入良好,5例(71.4%)纤维摄入正常。相比之下,在未控制的T2DM患者中,13例(68.4%)患者报告摄入正常,6例(31.6%)摄入不良。关于肠道微生物瘤的鉴定,两组呈现了类似的表征。两组中鉴定的细菌群体存在差异,但结果没有统计学意义。受控和不受控制的T2DM患者中最常鉴定的细菌是普氏菌(71.4%vs 52.6%),其次是责任(71.4%vs 42.1%),proteobacteria.(71.4%vs 36.8%)和伯啉(57.1% vs 37.8%)。另一方面,fusobacterium,actinobacteria.在两组学习中没有鉴定。

介绍

2型糖尿病(T2DM)是一种慢性代谢疾病,其特征在于胰岛素分泌中的渐近胰岛素抵抗。该条件导致血浆葡萄糖的持续升高,随后增加生化参数,例如糖基化血红蛋白(HBA1c)[12].近几十年来,2型糖尿病的流行率有所增加,影响全球约4.22亿人,是成人死亡的第六大原因[3.4.].死亡率主要归因于不受控制和失代偿的糖尿病,定义为大于或等于7%的HBA1c水平,产生不同的并发症,难以治疗[123.4.5.].

拉丁美洲T2DM的患病率在10%至15%之间,占超过2300万人[6.].在秘鲁,它影响了200多万人,多年来越来越大的趋势[7.].不同的危险因素易于患有这种疾病,如遗传易感性,人体测量因素,生活方式习惯,内分泌系统疾病,其中等[8.].最近,更多的关注是专注于代谢疾病与栖息在胃肠道的微生物之间的关系,以肠道微生物为单位。随着肠道微生物群可能具有调节各种生物学功能的重要作用,例如先天和适应性免疫,代谢,身体稳态和营养的调节[9.10.11.12.13.].

肠道微生物群的变化可能来自与饮食、地理区域、药物、年龄、性别等相关的不同因素[14.15.].宿主,特别是不可消化的碳水化合物和纤维的食物摄入量的质量和数量可以改变栖息在肠道中的细菌群体。此外,结肠细菌发酵这些基材并产生短链脂肪酸(SCFA),其是调节代谢和免疫功能的活性代谢物[16.17.18.].微生物群的组成和功能的改变,以分数的脱节症,可影响肠道渗透性和改变粘膜完整性。该方法可以增加单糖吸收,肝脏脂肪酸的合成,并在肠内分区细胞中改变激素产生[9.10.12.19.].最近的研究表明,在健康个体和T2DM患者中栖息在肠道中的细菌群体的变化,这对疾病的发病和治疗有影响[20.21.].属于的细菌Bacteroides,Framicutes.放线菌属占主导地位的成年人[22.].相反,在有代谢性疾病的人有更大的存在责任23.].

本研究的目的是在2型糖尿病(T2DM)患者中表征肠道微生物的组成具有足够的代谢控制,其与纤维消耗的关系。

主要文本

学习参与者和样品收集

进行了一项观察性、描述性和横断面研究。研究设计和研究过程在附加文件中说明1:图S1。在国立医院门诊内分泌科就诊的2型糖尿病患者Edgardo Rebagliati Martins.2016年8月至2017年2月期间注册。如果他们签署知情同意参加该研究并诊断T2DM,则包括患者。排除标准是:血症诊断,在过去4周内在前4周内使用抗生素,并且在过去4周内患有大便频率和/或一致性(便秘或腹泻)。患者根据其对疾病的控制进行分类,进入:具有足够代谢控制的患者HBA1C值<7%,代谢不足的患者控制这些参与者的HBA1C值≥7%[12].所有同意参与该研究的患者都提供了一种无菌样品容器,以收集粪便样品,随后在4℃下储存并转运到实验室并在-80℃下储存直至分析。

临床数据收集

临床记录用于收集数据:重量,高度,年龄,医学诊断,与糖尿病相关的合并症,疾病持续时间,糖基化血红蛋白(HBA1C)的持续时间和水平。此外,用调查问卷来收集信息,例如:最后的胃肠疾病,排便的频率和有关食物消费的数据。食品消费频率分析基于饮食筛查问卷,用于中美洲和巴拿马营养研究所(CNAP)的脂肪,水果,蔬菜和纤维摄入量。患者根据其纤维消耗分类为:良好,常规和纤维摄入不佳。

DNA扩增

根据制造商的指导,使用高纯模板制备(Roche Applical Science)的细菌DNA提取细菌DNA的体积为200μL粪便样品。

进行聚合酶链式反应(PCR)以使用先前由Murri等()的特异性引物进行遗传物质[19.](附加文件2:表S1)。分析了13个代表性肠道细菌属的存在:拟杆菌门、梭杆菌门、放线菌门、真杆菌门、变形杆菌门、细绒毛杆菌门、乳杆菌门、双歧杆菌门、梭菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、肠球菌门普氏菌.PCR的条件是初始孵育95℃,5分钟,然后在95℃下循环为1分钟;52℃,45℃和72℃1分钟;最终延伸在72°C持续10分钟。后来通过凝胶电泳在2%琼脂糖(FMC,ROCKLAND,ME)上分析扩增产物。通过自动测序分离和证实的细菌用作对照。本研究中包含的所有控件都适用于科学非商业目的。

统计分析

使用IBM社会科学统计软件包(SPSS)软件版本21.0(芝加哥,IL,美国)进行描述性分析。计算研究变量的频率和百分比。为了评估差异,比例采用Fisher’s精确检验,连续变量采用Student’s T检验。p值低于0.05被认为有统计学意义。使用GraphPad Prism 9.1.0程序(San Diego, CA, USA)创建图形。

伦理声明

该研究得到了研究伦理委员会的批准Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas,利马,秘鲁。按照每个参与者的书面格式获得预先知情同意的样本的收集。在签署书面知情同意后,分析了所有样品。

结果

共有26例2型糖尿病患者,均为52至88岁。患者根据糖基化血红蛋白(HBA1C)的水平进行分组:7(26.9%)病例具有足够的代谢对照(HBA1C <7%)和19(73.1%)的代谢对照(HBA1c≥7%)。世界卫生组织的不受控制糖尿病患者的平均体重指数(BMI)被世界卫生组织考虑为超重,此外,这些患者是呈现更多的合并症的人。同样,在受控患者中,发现平均BMI为27.8kg / m 2。此外,观察到,与受控组(6.3%)相比,在不受限制的基团(9.5%)中,平均HBA1C在统计学上显着(P <0.01)。最后,患有足够对照的患者呈现出高血压频率较高(P = 0.04)。表中描述了人口的人口统计和临床特征1

表1受控和不受控制的T2DM的人口统计和临床数据

进行了使用的药物评价。在代谢对照组中,4(57.1%)服用二甲双胍;1(14.3%),二甲双胍和胰岛素,2例(28.6%)病例报告了血糖控制的药物。在代谢控制不足的患者中,12名(63.1%)仅服用二甲双胍;5(26.3%),二甲双胍和胰岛素,2(10.5%)仅胰岛素。桌子2显示了对两组膳食纤维摄入量的评价;然而,没有发现统计学差异。在T2DM对照组中,2例(28.6%)纤维摄入良好,5例(71.4%)纤维摄入正常。相比之下,在未控制的T2DM患者中,13例(68.4%)患者报告摄入正常,6例(31.6%)摄入不良。同样,85.8%的代谢控制良好的患者至少每周饮用一次含益生菌和益生菌的酸奶,而73.7%的未控制的患者以同样的频率饮用该产品。

表2膳食纤维消费频率

关于肠道微生物肿瘤的鉴定,两个组呈现了如图2所示的类似表征。1.两组中鉴定的细菌群体存在差异,但结果没有统计学意义。受控和不受控制的T2DM患者中最常鉴定的细菌是普氏菌(71.4%vs 52.6%),其次是责任(71.4%vs 42.1%),proteobacteria.(71.4%vs 36.8%)和伯啉(57.1% vs 37.8%)。另一方面,fusobacterium,actinobacteria.两项研究组中的任何一个都没有识别(附加文件2:表S2)。

图。1
图1

Microbiota在T2DM患者中

讨论

在本研究中,我们将患者的肠道微生物与患者诊断为2型糖尿病(T2DM)的诊断,具有足够的代谢控制和代谢控制不足的患者。以前的研究突出了肠道微生物群和T2DM之间的密切关系,这些微生物在这种疾病发病机制中的主要作用[15.23.].

在我们的研究中,Fvootella,Froumicutes,Proteobacteria伯啉是在两组患者中观察到的主要属,具有更高的代谢控制组检测频率。目前,很少有研究侧重于肠道微生物症的肠道和不受控制的T2DM患者的差异,大多数研究比较了T2DM和健康受试者之间的细菌群体。以前的研究发现人口责任梭状芽胞杆菌与健康受试者相比,T2DM患者具有显着减少[20.].可以预期具有足够代谢对照的患者与健康受试者相比具有类似的细菌型材,然而,我们在我们的研究组之间发现了类似的细菌谱。此外,据报道,责任e是肠道微生物肿瘤中存在的两个枢轴细菌,具有能力来代谢难析多糖并增加短链脂肪酸的产生(SCFA)。这些分子由身体吸收并产生卡路里增益的增加[8.9.10.24.25.26.27.].因此,我们可以推断出这些细菌属的比例更大,超重和肥胖更容易出现[26.27.].在本研究中观察到7例(53.8%)患者存在责任e超重或肥胖;其中代谢控制充分者1例,代谢控制不足者6例。另一方面,之前有报道称Bracteroides / Fvootella.T2DM患者的比例升高,与我们的结果形成鲜明对比。这些发现可以通过若干因素来解释,这些因素可以改变肠道微生物群,例如:饮食习惯,遗传易感性和不同的研究区域[27.].

非消化碳水化合物和纤维的摄入与肠道微生物群的调节密切相关。例如,一项研究表明,49名肥胖受试者暴露于增加的膳食纤维中,这导致了双歧杆菌乳酸杆菌, 另一方面,Clostridium.肠球菌减少了[27.28.].还有证据表明,肠细菌的纤维降解释放丁酸盐,一种改变肠粘膜吸收和渗透性的SCFA [18.20.].此外,该分子还可以帮助减少促炎细胞因子,增强胰岛素耐受性,降低糖基化血红蛋白水平[28.].最后,丁酸盐有助于调节血清素水平,这与饱腹感调节有关[24.26.].在我们的研究中,我们可以观察到更高数量的受控病患者呈现了足够和经常的纤维摄入量。相比之下,更多患有不受控制的疾病的患者的纤维摄入量不佳。

其他因素也可能在肠道微生物的调节中具有作用,例如用益生菌,益生元和多酚的低碱性饮食已经与增加有关伯啉,Fvootella.肠球菌,降低脂多糖的表达和炎症[29.].据报道,二甲双胍的使用可以调节肠道微生物,增加人口乳酸杆菌双歧杆菌14.30.].在我们的研究中,我们可以确定存在乳酸杆菌在四个患者中的三个患者中有足够的代谢控制接受二甲双胍,没有病例双歧杆菌.同时,在具有不受控制的糖尿病的组中,我们可以在5(29.4%)病例中找到乳酸杆菌双歧杆菌在6(35.3%)中。

综上所述,Fremicutes,Pharotella,proteobacteria伯啉两组中鉴定的最常见的细菌,在足够的代谢对照组中检测略大。放线菌fusobacterium.未在任何一组中识别。受控T2DM的患者纤维的摄入量较高,这可能与肠道微生物的维持和对疾病的控制有关。

限制

首先,本研究的主要局限性是样本量太小,我们的一些研究结果没有达到统计学意义。另一个重要的限制是,我们只能确定存在或不存在,而不是每个特定细菌的相对丰度。回忆偏差也可能是一种限制,因为患者被要求提供关于饮食习惯的自我报告信息。由于研究设计的原因,无法确定微生物群的变化是否与代谢性疾病相对应,或者相反。考虑到2型糖尿病患病率的增加,需要进一步的纵向研究来更好地描述代谢控制、微生物群和饮食之间的关系。

可用性数据和材料

在研究和数据集中使用的抽象格式可根据链接中请求从相应的作者访问:https://figshare.com/s/811314b6ad52e8abb8fc.

缩写

T2DM:

2型糖尿病

HBA1C:

糖基化血红蛋白

SCA:

短链脂肪酸

PCR:

聚合酶链反应

脱氧核糖核酸:

脱氧核糖核酸

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下载参考

确认

感谢健康网络的工作人员医院Edgardo Rebagliaty Martins、秘鲁。

资金

这项工作得到了DireccióndeConvestigación-Univeryad Peruana de Ciencias Aplicadas的支持,GrantNºFucc-C-011-2020,Lima-Peru。

作者信息

隶属关系

作者

贡献

AJHM、KMCM、CUG和LJdV设计了研究方案。AJHM、RAO、MAAL和JdVM进行PCR检测。JdVM负责获得资金和实验室工作监督。AJHM、KMCM、HCN和WSC负责临床评估、样本收集、数据库填写和数据分析。JdVM, HCN和WSC负责稿件的起草。所有作者都对手稿进行了批判性的修订,以获取知识内容。所有作者已阅读并批准最终稿件。

通讯作者

对应于Juana del Valle-Mendoza

伦理宣言

伦理批准和同意参与

本研究经秘鲁利马·利马的秘鲁秘书处的研究道德委员会批准。按照每个参与者的书面格式获得预先知情同意的样本的收集。在签署书面知情同意后,分析了所有样品。

同意出版

不适用。

竞争利益

通讯作者代表所有作者声明,本研究不存在利益冲突或资金冲突。

附加信息

出版商的注意事项

新利18 官网登陆Springer Nature在发表地图和机构附属机构中的司法管辖权索赔方面仍然是中立的。

补充信息

额外的file1:

图S1。研究方法和研究设计的流程图。

附加File2:表S1。

用于肠道微生物区系分子鉴定的引物和序列。改编自Murri等人[19.].表S2。由糖尿病患者组发现的细菌属。

权利和权限

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引用这篇文章

滨崎-马托斯,a.j., Cóndor-Marín, k.m.,阿基诺-奥尔特加,R。等等。糖尿病II患者肠道微生物瘤的表征充足,代谢不足的患者。BMC RES笔记14日,238(2021)。https://doi.org/10.1186/s13104-021-05655-z

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关键词

  • gut microbiota.
  • 2型糖尿病
  • A1C血红蛋白
  • PCR.