Neuartige Technik erkennt neue Mikrobenstämme in der menschlichen Fäkalmikrobiota nach einer Fettleibigkeitsoperation

Mit einer einzigartigen Bioinformatik-Technik, die an der University of Alabama in Birmingham entwickelt wurde, UAB-Forscher haben das Auftreten neuer Mikrobenstämme in der menschlichen Fäkalmikrobiota nach einer Fettleibigkeitsoperation entdeckt. Diese neuen Stämme entstanden nach chirurgischen Eingriffen des Magens und des oberen Dünndarms. Im Gegensatz, die Forscher fanden heraus, dass Stämme der menschlichen Darmfäkal-Mikrobiota denen ähnelten, die vor der Operation nach einer Operation im Dickdarm gefunden wurden. das ist der untere Teil des Magen-Darm-Trakts, oder GI, Trakt.

Die UAB-Forscher untersuchten Patienten, die sich zwei Arten von Fettleibigkeitsoperationen unterzogen:Roux-en-Y-Magenbypass und Schlauchmagenentfernung. Bei der Ärmelgastrektomie, die Größe des Magens wird reduziert. Roux-en-Y-Magenbypass reduziert auch die Größe des Magens, der Nahrung erhält, es schafft aber zusätzlich einen chirurgischen Bypass des restlichen Magens und des ersten Teils des Dünndarms.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass wenn Sie den oberen GI-Trakt mit einer Fettleibigkeitsoperation verändern, Du veränderst auch das Darmmilieu, was zur Entstehung neuer Mikrobenstämme führt, “ sagte Casey Morrow, Ph.D., Leiter des Forschungsteams und emeritierter Professor am Department of Cell der UAB, Entwicklungs- und Integrative Biologie. „Im mikrobiellen Wettbewerb um Nährstoffe und Platz im GI-Trakt, die Gewinner sind neue Sorten, die in der neuen Umgebung des Gastrointestinaltrakts wettbewerbsfähiger sind."

Die Fähigkeit der Informatiktechnik, zwischen einzelnen Stämmen derselben Spezies zu unterscheiden, verbessert die Analyse der menschlichen Darmmikrobiota und wie chirurgische Eingriffe die mikrobielle Gemeinschaft verändern können. Die menschliche Mikrobiota besteht größtenteils aus 500 bis 1, 000 Bakterienarten, die einen hauptsächlich positiven Einfluss auf die menschliche Gesundheit haben, einschließlich Modulation des Immunsystems und Einflüsse auf den Wirtsstoffwechsel und die Organentwicklung. Frühere Studien der Mikrobiota konnten Veränderungen der relativen Häufigkeit verschiedener Arten nach Adipositas-Operationen feststellen, aber sie konnten nicht erkennen, ob dies daran liegen könnte, dass ein Stamm einer bestimmten Art durch einen anderen Stamm derselben Art ersetzt wurde.

Im Jahr 2017, die UAB-Forscher hatten ihre Technik verwendet – genannt fensterbasierte Ähnlichkeits-Einzelnukleotid-Variante, oder WSS – um den ersten direkten Nachweis zu zeigen, dass fäkale Spendermikroben nach einer Stuhltransplantation zur Behandlung von Patienten mit wiederkehrenden Clostridium-difficile-Infektionen Monate oder Jahre in den Empfängern verblieben.

Für den im veröffentlichten Bericht Humanes Mikrobiom Journal Im Dezember, Morrow und Kollegen analysierten Stuhlproben, die Patienten vor und ein bis zwei Jahre nach einer Fettleibigkeitsoperation entnommen wurden. Die Studie umfasste 18 Patienten mit Roux-en-Y-Magenbypass und sechs Patienten mit Schlauchmagenentfernung.

Als die prä- und postfäkalen Proben für die beiden Gruppen von Patienten mit Adipositaschirurgie verglichen wurden, nur 65 Prozent der Roux-en-Y-WSS-Scores und 75 Prozent der Sleeve-Gastrektomie-WSS-Scores lagen über dem Grenzwert, der verwandte Paare identifiziert. Dies bedeutete, für 35 Prozent der Roux-en-Y-Mikrobiota-Paare und 25 Prozent der Sleeve-Gastrektomie-Paare, Veränderungen von einem mikrobiellen Stamm einer Bakterienart zu einem anderen Stamm aufgetreten sind, und in einigen Fällen hielten diese Veränderungen in der mikrobiellen Gemeinschaft ein bis zwei Jahre nach den Operationen an. In den meisten Fällen wurden multiple Veränderungen in Mikrobenstämmen verschiedener Bakterienarten aber nicht alles, der Patienten mit Adipositaschirurgie.

Im Gegensatz, für fünf Operationspatienten, die Segmente des Sigmas verloren haben, die sich nahe dem Ende des GI-Trakts befindet, 97 Prozent der WSS-Scores zum Vergleich von Proben vor und nach der Operation lagen über dem Cutoff, zeigt stabile Dehnungen im Laufe der Zeit an, trotz der Operationen. Drei dieser Patienten zeigten einen einzigen neuen Mikrobenstamm in einer bestimmten Bakterienart. Die anderen beiden hatten keine neuen Stämme. Diese 97 Prozent entsprechen der Stabilität der Darmmikrobiota über ein oder zwei Jahre bei Menschen, die nicht operiert wurden.

„Unsere Studie beschreibt, zum ersten Mal, das Auftreten neuer Mikrobenstämme in der Fäkaliengemeinschaft nach Veränderungen des oberen Gastrointestinaltrakts, " sagte Morrow. "Höchstwahrscheinlich, Die Ursprünge der neuen Stämme in der Fäkaliengemeinschaft sind die gewebeassoziierten Mikrobengemeinschaften des Dünndarms. Da die Operation zu einer dauerhaften physiologischen Veränderung führte, die neuen Mikrobenstämme spiegeln die Reaktion auf diese Umweltveränderungen im GI-Trakt wider."

„In einer breiteren Bedeutung, „Morgen sagte, „Die Erkenntnis, dass Menschen mehrere Stämme derselben Mikroben beherbergen können, gibt uns eine neue Einschätzung der Komplexität der menschlichen GI-Mikrobengemeinschaft. wie Antibiotika und Krebs-Chemotherapie, auf die Struktur der Mikrobengemeinschaft des Gastrointestinaltrakts haben."

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