Nieuwe techniek detecteert nieuwe stammen van microben in menselijke fecale microbiota na obesitaschirurgie

Met behulp van een unieke bioinformatica-techniek ontwikkeld aan de Universiteit van Alabama in Birmingham, UAB-onderzoekers hebben de opkomst van nieuwe stammen van microben in de menselijke fecale microbiota ontdekt na een obesitasoperatie. Deze nieuwe stammen ontstonden na chirurgische verstoring van de maag en de bovenste dunne darm. In tegenstelling tot, de onderzoekers ontdekten dat stammen van de menselijke fecale darmmicrobiota leken op de stammen die vóór de operatie werden gevonden na een operatie in de dikke darm, dat is het onderste deel van het maagdarmkanaal, of GI, traktaat.

De UAB-onderzoekers bestudeerden patiënten die twee soorten obesitaschirurgie ondergingen:Roux-en-Y maagbypass en sleeve gastrectomie. Bij sleeve gastrectomie, de omvang van de maag wordt verminderd. Roux-en-Y maagbypass vermindert ook de grootte van de maag die voedsel ontvangt, maar het creëert bovendien een chirurgische bypass van de rest van de maag en het eerste deel van de dunne darm.

"Onze resultaten laten zien dat, wanneer u het bovenste maagdarmkanaal verandert met een obesitasoperatie, je verandert ook de darmomgeving, resulterend in de opkomst van nieuwe stammen van microben, " zei Casey Morrow, doctoraat, leider van het onderzoeksteam en emeritus hoogleraar in de afdeling cel van de UAB, Ontwikkelings- en integratieve biologie. "In de microbiële competitie om voedingsstoffen en ruimte in het maagdarmkanaal, de winnaars zijn nieuwe soorten die competitiever zijn in de nieuwe omgeving van het maagdarmkanaal."

Het vermogen van de informaticatechniek om onderscheid te maken tussen individuele stammen van dezelfde soort bevordert de analyse van de menselijke darmmicrobiota en hoe chirurgie de microbiële gemeenschap kan veranderen. De menselijke microbiota bestaat grotendeels uit 500 tot 1, 000 bacteriesoorten die vooral een gunstige invloed hebben op de menselijke gezondheid, inclusief modulatie van het immuunsysteem en invloeden op gastheermetabolisme en orgaanontwikkeling. Eerdere studies van de microbiota hebben veranderingen in de relatieve abundantie van verschillende soorten na obesitaschirurgie kunnen bepalen, maar ze konden niet onderscheiden of dit te wijten kon zijn aan de vervanging van een stam van een bepaalde soort door een andere stam van diezelfde soort.

in 2017, de UAB-onderzoekers hadden hun techniek gebruikt -- de zogenaamde window-based similarity single-nucleotide-variant, of WSS -- om de eerste directe demonstratie te tonen dat fecale donormicroben maanden of jaren in ontvangers bleven na fecale transplantaties om patiënten met terugkerende Clostridium difficile-infecties te behandelen.

Voor het rapport gepubliceerd in de Tijdschrift voor menselijk microbioom in december, Morrow en collega's analyseerden fecale monsters die waren genomen van patiënten vóór en één tot twee jaar na obesitaschirurgie. De studie omvatte 18 patiënten die een Roux-en-Y maagbypass ondergingen en zes patiënten die een sleeve gastrectomie ondergingen.

Toen de pre- en postfecale monsters voor de twee groepen patiënten met obesitaschirurgie werden vergeleken, slechts 65 procent van de Roux-en-Y WSS-scores en 75 procent van de sleeve gastrectomie WSS-scores waren boven de grensgrens die gerelateerde paren identificeert. Dit betekende dat, voor 35 procent van de Roux-en-Y microbiota-paren en 25 procent van de sleeve-gastrectomieparen, veranderingen van de ene microbiële stam van een bacteriesoort naar een andere stam waren opgetreden, en in sommige gevallen hielden deze veranderingen in de microbiële gemeenschap een tot twee jaar na de operaties aan. In de meeste, maar niet alles, van de patiënten met obesitaschirurgie.

In tegenstelling tot, voor vijf operatiepatiënten die segmenten van de sigmoid colon verloren, die zich aan het einde van het maagdarmkanaal bevindt, 97 procent van de WSS-scores die pre- en postoperatieve monsters vergeleken waren boven de grenswaarde, wat wijst op stabiele stammen in de loop van de tijd, ondanks de operaties. Drie van die patiënten vertoonden een enkele nieuwe microbestam in een bepaalde bacteriesoort. De andere twee hadden geen nieuwe stammen. Deze 97 procent is vergelijkbaar met de stabiliteit van de darmmicrobiota gedurende een of twee jaar bij mensen die geen operatie hebben ondergaan.

"Onze studie beschrijft, Voor de eerste keer, de opkomst van nieuwe microbe-stammen in de fecale gemeenschap na verandering van het bovenste maagdarmkanaal, "Zei Morrow. "Hoogstwaarschijnlijk, de oorsprong van de nieuwe stammen in de fecale gemeenschap zijn de weefsel-geassocieerde microbe gemeenschappen van de dunne darm. Aangezien de operatie resulteerde in een blijvende fysiologische verandering, de nieuwe microbe-stammen weerspiegelen de reactie op deze omgevingsveranderingen in het maagdarmkanaal."

"In een bredere betekenis, "Morgen zei, "Het besef dat mensen meerdere stammen van dezelfde microben kunnen herbergen, geeft ons een nieuwe waardering voor de complexiteit van de menselijke GI-microbegemeenschap. Het versterkt het belang van onze lopende onderzoeken om de impact te onderzoeken die andere microbioomverstorende behandelingen, zoals antibiotica en chemotherapie bij kanker, hebben op de structuur van de microbengemeenschap van het maagdarmkanaal."

• Studie vindt eenvoudige oplossing voor veelvoorkomende darmproblemen
• CytoReason sluit samenwerkingsovereenkomst voor medicijnontdekking met Pfizer