A fenilketonuria-diéta elősegíti a változásokat a céges lakosság körében

Giulia Bassanini

1 Egészségtudományi Tanszék, Università degli Studi di Milano, Milánó, Olaszország

Camilla Ceccarani

1 Egészségtudományi Tanszék, Università degli Studi di Milano, Milánó, Olaszország

2 Orvosbiológiai Technológiai Intézet, Nemzeti Kutatási Tanács, Segrate, Olaszország

Francesca Borgo

1 Egészségtudományi Tanszék, Università degli Studi di Milano, Milánó, Olaszország

Marco Severgnini

2 Biomedicina Technológiai Intézet, Nemzeti Kutatási Tanács, Segrate, Olaszország

Valentina Rovelli

3 Gyermekgyógyászati Osztály, San Paolo Kórház, Università degli Studi di Milano, Milánó, Olaszország

Giulia Morace

1 Egészségtudományi Tanszék, Università degli Studi di Milano, Milánó, Olaszország

Elvira Verduci

1 Egészségtudományi Tanszék, Università degli Studi di Milano, Milánó, Olaszország

3 Gyermekgyógyászati Osztály, San Paolo Kórház, Università degli Studi di Milano, Milánó, Olaszország

Elisa Borghi

1 Egészségtudományi Tanszék, Università degli Studi di Milano, Milánó, Olaszország

Társított adatok

Absztrakt

Bevezetés

A fenilketonuria (PKU; OMIM 261600) egy örökletes anyagcserezavar, amelyet a fenilalanin-hidroxiláz enzim (PAH) mutációja okoz, és amely a fenilalanint (Phe) tirozinná alakítja. A PAH aktivitásának gátlásával a fenilalanin felhalmozódik a vérben, és mérgezővé válik az agy számára (Williams és mtsai, 2008). Az allélos heterogenitás a PAH lokuszon különféle metabolikus fenotípusokat eredményez, az enyhe, mérsékelt és klasszikus PKU-tól (a vér Phe-szintje> 360 μmol/L) az enyhe hiperfenilalaninémiáig (MHP, a vér Phe-szintje 120–360 μmol/L-ig; Güttler és Guldberg, 1996).

A kezeletlen PKU neurodevelopmentális károsodásokhoz és viselkedési problémákhoz vezet, amelyeket a korai diagnózis és az étrendi kezelés megelőzhet (van Spronsen et al., 2017).

Az újszülöttkori időszakban kezdődött és az egész életen át tartó PKU-étrendet alacsony fehérjetartalmú természetes ételek (zöldségek, gyümölcsök) és speciális fehérjeszegény termékek jellemzik, amelyek bizonyos ételek (kenyér, tészta és keksz; Giovannini et al., 2012). A megfelelő fehérjebevitelt Phe-mentes aminosav-keverékek (AAM) garantálják, aminosav- és mikrotápanyagok kiegyensúlyozott tartalommal. Az ízlés javulása ellenére az ilyen tápszerek íze még mindig nem éri el az optimális értéket, ami gyakran rosszul fogadja el az iskoláskorú betegeket. Sőt, a PKU-diéta kimutatta, hogy növeli a glikémiás indexet és a glikémiás terhelést (Moretti et al., 2017), valószínűleg annak köszönhető, hogy a speciális alacsony fehérjetartalmú termékek gyakran cukrokban dúsulnak.

Figyelembe véve az étrend döntő szerepét a bél mikrobiotájának alakításában, azaz a gyomor-bél traktusban élő mikrobiális közösséget (Albenberg és Wu, 2014), nem meglepő, hogy egy ilyen sajátos étrend mikrobiális változásokhoz vezet a fenilketonurikus betegeknél (Pinheiro de Oliveira et al (2016; Verduci és mtsai, 2018). A bél mikrobiotájában bekövetkező változások viszont befolyásolhatják a gyomor-bél homeosztázisát, hajlamosak lehetnek krónikus gyulladásra és modulálhatják más anyagcsere-funkciókat a bél-máj tengelyen és a bél-agy tengelyen keresztül (Nieuwdorp et al., 2014).

Eddig csak Pinheiro de Oliveira és mtsai tanulmánya. (2016) 16S rRNS-sel vizsgálta a PKU-betegek bélközösségét. Ugyanakkor a kis kohorsz (nyolc beteg és tíz egészséges kontroll) és a zavaró tényezők jelenléte (azaz antibiotikum-kezelés, életkor * gramm szénhidrátfoodi)/összes gramm szénhidrátliszt

GIdaily = (∑ i = 1,…, n GImeali * gramm szénhidrátliszt)/napi összes gramm szénhidrát

Bélmikrobiota elemzés

A széklet DNS-extrahálását a Spin széklet DNS-készlettel (Stratec Molecular, Berlin, Németország) végeztük, a gyártó utasításainak megfelelően. Mindegyik mintához 25 ng kivont DNS-t használtunk fel a szekvenáló könyvtár létrehozásához. A baktérium 16S rRNS V3 – V4 hipervariábilis régióit kétlépcsős vonalkódolási módszerrel amplifikáltuk az Illumina 16S Metagenomic Sequencing Library Preparation (Illumina, San Diego, CA, USA) szerint. A könyvtár készítéséhez a DNS mintákat kettős indexű primerekkel amplifikáltuk Nextera XT DNS könyvtár előkészítő készlet (Illumina) felhasználásával. A könyvtár koncentrációját és mennyiségi meghatározását egy KAPA Library Quantification Kit (Kapa Biosystems, Woburn, MA, USA) és az Agilent 2100 Bioanalyzer System (Agilent, Santa Clara, CA, USA) segítségével határoztuk meg. A könyvtárakat egyesítettük és MiSeq platformmal (Illumina) szekvenáltuk 2 × 250 bázis páros végű olvasáshoz, és összesen 2,5 Gbase nyers olvasmányt kaptunk.

A széklet metabolitjának mérése

Rövid szénláncú zsírsavakat (SCFA) és kalprotektin mennyiségi meghatározást végeztünk székletmintákból.

Az ecetsav, propionsav, izo-vajsav, vajsav és izovalerinsav koncentrációját gáz-folyadékkromatográfiával értékeltük Weaver és munkatársai által javasolt módszer szerint. (1989), Borgo és mtsai. (2017). Az elemzéseket Varian 3400 CX típusú gázkromatográf segítségével végeztük FID detektorral, hasított/osztatlan injektorral és SPB-1 kapilláris oszloppal (30 m × 0,32 mm azonos, 0,25 μm filmvastagság; Supelco, Bellefonte, PA, USA). Az eredményeket mg/g nedves széklet tömegben fejezzük ki. Az SCFA-k mennyiségének meghatározását ecetsav, propionsav, izo-vajsav, vajsav és izovalerinsav kalibrációs görbéinek segítségével végezzük 0,25 és 10 mM közötti koncentrációban (belső standardként 10 mM 2-etil-vajsav). Az azonos kohorsz SCFA adatait korábban Verduci és mtsai. (2018).

A széklet kalprotektin-koncentrációit kereskedelmi ELISA készlettel (Calprotectin ELISA Kit, Immundiagnostik, Bensheim, Németország) mértük a gyártó utasításainak megfelelően.

A Methanobrevibacter smithii abszolút mennyiségi meghatározása

A valós idejű PCR-t egy SYBRGreen kémia (ThermoScientific, USA) és a Methanobrevibacter smithii (MSfw: 5′-CCGGGTATCTAATCCGGTTC-3 ′ és MSrev: 5′-CTCCCAGGGTAGAGGTGAAA-3 ′) ( és mtsai., 2017). A DNS amplifikálásához a következő termikus ciklus paramétereket használtuk: 95 ° C 10 percig, majd 40 ciklus 15 másodpercig 95 ° C-on, 30 másodpercig 60 ° C-on és 30 másodpercig 72 ° C-on. Olvadásgörbe-analízist is végeztek az amplikon specifitásának igazolására.

A standard görbéhez a M. smithii DSM-861 törzset (DSM: Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen, Braunschweig, Németország) használtuk.

Mikrobiota profilozás

Az értékeket átlag ± szórásként fejezzük ki; egy csillag