Korábbi bariatrikus terhes nők longitudinális metabolikus és bélbakteriális profilozása

A bariatrikus műtét, különösen a malabszorpciós típus, megváltoztatja a bél mikrobiotáját és a gazdaszervezet anyagcseréjét.

A bariatrikus műtétet követő terhesség, különösen a malabszorpciós eljárás, az anyai terhességi cukorbetegség csökkent prevalenciájával és a kisgyermekek fokozott prevalenciájával jár együtt a terhességi korban.

Mik az új eredmények?

Kimutattuk, hogy a malabsorptív műtét által kiváltott változások az anyai bél mikrobiotájában a terhesség alatt is fennmaradnak a hasonló anyai testtömeg-indexű, de anamnézisben még nem műtétes terhességeknél, és transzgenerációs hatással lehetnek.

A bél mikrobiális változásai a malabszorptív betegeknél a protein rothadás metabolitjainak fokozott kiválasztódásával járnak terhesség alatt.

Hogyan befolyásolhatja belátható időn belül a klinikai gyakorlatot?

Az anyák felszívódásának a magzati egészségre gyakorolt hatása további vizsgálatokat indokol, amelyek meghatározzák a reproduktív korú nők számára a legmegfelelőbb súlycsökkentő műtét típusát.

Bevezetés

A bizonyítékok továbbra is felhalmozódnak arról, hogy a BS utáni terhesség a terhességi diabetes mellitus (GDM) alacsonyabb prevalenciájával és a terhességi kor újszülöttjeivel jár együtt, de a terhességi korú újszülötteknél és a késői koraszülésnél nagyobb a kicsi kockázata, összehasonlítva az elhízott nők korábbi BS nélküli terhességeivel .14 A korábbi BS terhesség alatti anyai fenotípusra gyakorolt hatásának vizsgálatához longitudinális metabolikus (szérum és vizelet) és bélbaktériumok (széklet) profilozási stratégiát fogadtunk el proton magmágneses rezonancia (1H NMR) spektroszkópia és 16S rRNS gén amplikon szekvenálás segítségével. illetve a korábbi BS-ben szenvedő nők (RES és MAL) jellemzése a terhesség egész ideje alatt. A profilokat összehasonlítottuk olyan nőkkel, akiknek hasonló korai terhességi testtömeg-indexük (BMI) és anamnézisükben nem volt BS (NBS). A kohorsz egy részhalmazára jellemezzük az újszülött kötél szérum és a vizelet metabolomáit is, hogy értékeljük a BS lehetséges transzgenerációs metabolikus hatásait.

Mód

Vizsgálati populáció, mintavétel és klinikai adatok

Kiegészítő anyag

Biofluid minták metabolikus profilozása

Kiegészítő anyag

Bélbaktériumok közösségének profilozása

A székletmintákat randomizálták feldolgozásra, és a DNS-t extrahálták (lásd az online kiegészítő módszereket) a PowerLyzer PowerSoil DNS izoláló készlet (Mo Bio) segítségével. A VS-V2 régiókat célzó 16S rRNS gén amplikon szekvenálást az Illumina MiSeq platformon hajtottuk végre, a korábban leírtak szerint. 21 Nyers leolvasásokat dolgoztunk fel az R szoftveres környezetben19 egy közzétett munkafolyamat nyomán22, amely magában foglalja a DADA2-ben megvalósított amplikon denoizálást. módszerek a részletekért. A 'vegán' R csomag függvényeit használtuk a Shannon Diverzitás Indexek (α-diverzitás) kiszámításához a minimális szekvencia mélységig ritkított adatokon és a Bray-Curtis különbségeken (β-diverzitás) a log-transzformált adatokon (mindegyikhez 1 pszeudoszámot adtunk). érték). A csoport szétválasztásának jelentőségét a β-diverzitásban permutációs többváltozós varianciaanalízissel értékeltük. A relatív bőség változásait minden taxonómiai rangsorban tesztelték törzsről nemre, a Mann-Whitney U teszttel, míg a differenciálisan bőséges 16S rRNS gén szekvenciákat a 'DESeq2' segítségével azonosították. 24 A 'DESeq2' elemzéshez az adatokat egyesítettük, nem pedig egyenként. különálló időpontok elemzése.

A metabolikus és taxonómiai adatok integratív elemzése

A szérum, a vizelet és a széklet adatkészleteinek kapcsolatát a DIABLO módszerrel modelleztük a mixOmics alkalmazásban.25 Ez egy több blokkot tartalmazó látens változó alapú megközelítés, amelynek célja a több adatsor közötti összhang megismerése. Az idő folyamán jelentős metabolitok (szérum: leucin, izoleucin, izobutirát, d-β-hidroxi-butirát; vizelet: fenilacetil-glutamin (PAG), p-krezol-szulfát (PCS), indoxil-szulfát (IS), p-hidroxifenil-acetát (PHPA), ismeretlen, α-ketoizovalerát, kreatinin) és a (log-transzformált; a mixOmics-ban megvalósított legkevesebb abszolút zsugorodási és szelekciós operátor (LASSO) penalizációs módszerrel kiválasztott) baktérium nemzetségek egy részét modelleztük. Minden egyes mintavételi pontot beépítettünk a modellbe, ahol a mikrobiom és metabolit adatok (T1, T2 és T4) megegyeztek.

Eredmények

A vizsgálatban résztvevők jellemzői

A vizsgálatba bevont 165 nő közül 54-et kizártak a hosszanti profilozásból a BMI (n = 36), a cukorbetegség diagnózisa (n = 16), a vetélés (n = 1) vagy a vizsgálatból való kivonulás (n = 1) miatt. A végső vizsgálati populációban 111 nő vett részt (NBS n = 70, RES n = 16, MAL n = 25), akik 491 anyai vizelettel, 394 anyai vérrel, 68 anyai székletzel (online kiegészítő S1 ábra), 54 kordéjvérrel és 28 újszülött vizelettel járultak hozzá. minták (online kiegészítő S1. táblázat). Két nő (RES n = 1, MAL n = 1) csak újszülött mintákkal járult hozzá. A MAL-csoportban minden nőnek volt korábbi gyomor bypass-ja, míg a RES-csoportnak gyomor-szalagja volt (n = 8) vagy hüvelyes gastrectomia (n = 8). Az anyák demográfiai adatai, a terhesség jellemzői és a vizsgált populáció eredményei (online kiegészítő S2 táblázat) összhangban voltak korábbi jelentésünkkel.15 Az NBS csoporthoz képest a korábbi BS-sel rendelkező nők átlagosan 3,7 évvel idősebbek voltak, és különösen azok, akiknek MAL-eljárása volt, alacsonyabb volt az inzulinrezisztenciája a T3-nál, és korábban kisebb csecsemőket szült (online kiegészítő S2. táblázat). A BS csoportban a korábbi MAL-eljárással rendelkező nőknél magasabb volt a műtét előtti BMI, mint a korábbi RES-eljárással.

Anyagcsere-különbségek az anya és az újszülött szérum metabolomáiban, amelyek bariáris műtéttel társulnak

Bél bakteriális elváltozások malabszorpciós betegeknél. (A) A Shannon-diverzitás összehasonlítása a malabsorptív (MAL) és a bariatrikus műtét nélküli (NBS) csoportok között 11–14 héten (T1), 20–24 héten (T2) és 30–33 héten (T4) a terhességnél. (B) A MAL (kék) és az NBS (lila) közötti terhesség alatti Bray-Curtis különbségek fő koordinátáinak elemzése (T1: kör, T2: háromszög, T4: négyzet). A permutációs többváltozós varianciaanalízissel kapott P-érték. (C) Különböző bőséget mutató taxonokat (Mann-Whitney U teszt; padj1H NMR spektroszkópia, a kohort egy részhalmazából származó székletmikrobiom-összetételeket elemeztünk. Összesen 68 székletmintát, amelyek 39 anyát képviselnek (NBS n = 25, MAL n Miután egy anyai NBS mintát kis szekvenálási mélység miatt kizártunk (2181 olvasás), a kiváló minőségű, párosított végű 16S rRNS gén amplikon szekvenciák átlagos száma mintánként 22 405 (± 5535 SD) volt, minimális szekvenálási mélység 12 967.

A fenotípusok integratív elemzése

Annak megállapítására, hogy a megfigyelt MAL-aláírások komplementerek-e az adatkészletek között, integratív megközelítést alkalmaztunk a bakteriális (n = 68) és a metabolikus (szérum n = 60; vizelet n = 66) adatok együttes modellezésére. A klinikai osztályok megkülönböztethetők voltak a modell első komponensétől mind a vizelet, mind a széklet adatkészleteinél, míg ez a különbség nem volt látható a szérum adatokban (3A. Ábra). A vizelet PAG, PCS és IS koncentrációi erősen korreláltak, és a legnagyobb mértékben hozzájárultak a modellhez, amelyet a leucin, az izoleucin (szintén erősen korrelált) és az izobutirát követett (3B ábra). A PAG, a PCS és az IS leginkább összefüggésben voltak a Streptococcus, az Enterococcus, az Escherichia/Shigella, a Rothia és a Holdemanella (3C. Ábra) összefüggéseivel. A klaszterben szereplő változók szintén erős negatív korrelációt mutattak a szérum leucinnal, izoleucinnal és izobutiráttal. Az anaerostipes, az egyetlen nemzetség, amely a MAL csoportban bőségesen csökkent, negatívan korrelált a PAG-val, a PCS-sel és az IS-vel, de pozitívan korrelált a leucinnal, az izoleucinnal és az izobutiráttal (3C. Ábra).

A szérum-, vizelet- és székletprofilok integrálása. (A) Pontokat ábrázol, amelyek az egyes adatsorokból látens helyre vetített mintákat mutatnak. A klinikai osztályokat az 1. komponens mentén különböztetjük meg. (B) A változókat ábrázoljuk (biofolyadékkal színezzük), ahol minden pont a Pearson-korrelációt képviseli a változó és az egyes komponensek között. Bármelyik komponenssel (| r | ≥0,5) magas korreláció merész és címkézett. (C) Pearson-összefüggéseket (| r | ≥0,5) ábrázolunk a különböző adatsorok változói között az 1. komponens mentén. NBS, nincs bariatrikus műtét; MAL, felszívódási zavar; alfa-KIV, a-ketoizovalerát; D-béta-HB, d-p-hidroxi-butirát; IS, indoxil-szulfát; PAG, fenil-acetil-glutamin; PCS, p-krezol-szulfát; PHPA, p-hidroxi-fenil-acetát.

Metabolikus profil és klinikai eredmények

A metabolitok relatív koncentrációja korrelál az anya inzulinrezisztenciájával és a magzat/születési súlyával. Spearman korrelációi a klinikai mérések (vörös) és a metabolit relatív koncentrációi között. Az ábrázolt összefüggések szignifikánsak (padj 8 CFU/g) a normál bélben, de e baktériumok megnövekedett mennyisége, amelyek közül néhány ismert kórokozó, mind a gyulladásos bélbetegséggel, mind a vastagbélrákkal társult.33 Ez aláhúzza a betegség megértésének szükségességét. mechanizmusok, amelyek révén a megváltozott bariatrikus mikrobiom hatással lehet az anyák és az újszülöttek anyagcseréjére és a downstream egészségre.

Köszönetnyilvánítás

A szerzők köszönetet mondanak Dr. Ivan Serrano Contrerasnak a 2D NMR spektroszkópia elvégzésében nyújtott segítségért. Szeretnénk elismerni azt is, hogy a KAW-t a STRATiGRAD doktori képzési program, a JVL-t pedig az Medical Research Council New Investigator Grant (P62104) és az European Research Council Starting Grant (P61481) támogatja. Az EH-t a nyugat-ausztrál kormány támogatja a Premier tudományos ösztöndíjas programján keresztül. Infrastrukturális támogatást az Országos Egészségkutatási Intézet, az Imperial Biomedical Research Center bélegészségügyi témához igazítva.