Ny teknikk oppdager nye stammer av mikrober i menneskelig fekal mikrobiota etter fedmeoperasjon

Ved hjelp av en unik bioinformatikk -teknikk utviklet ved University of Alabama i Birmingham, UAB -forskere har oppdaget fremveksten av nye stammer av mikrober i den menneskelige fekale mikrobiota etter fedmeoperasjon. Disse nye stammene dukket opp etter kirurgisk forstyrrelse av mage og øvre tynntarm. I motsetning, forskerne fant at stammer av tarmens fekale mikrobiota lignet de som ble funnet før kirurgi etter kirurgi i tykktarmen, som er den nedre delen av mage -tarmkanalen, eller GI, traktat.

UAB-forskerne studerte pasienter som gjennomgikk to typer fedmekirurgi-Roux-en-Y gastrisk bypass og ermet gastrektomi. I ermet gastrektomi, størrelsen på magen reduseres. Roux-en-Y gastrisk bypass reduserer også størrelsen på magen som mottar mat, men det skaper i tillegg en kirurgisk bypass av resten av magen og den første delen av tynntarmen.

"Resultatene våre viser at når du endrer den øvre mage -tarmkanalen med fedmeoperasjon, du endrer også tarmmiljøet, som resulterer i fremveksten av nye stammer av mikrober, "sa Casey Morrow, Ph.D., leder for forskningsteamet og professor emeritus ved UABs celleavdeling, Utviklings- og integrasjonsbiologi. "I den mikrobielle konkurransen om næringsstoffer og plass i GI -kanalen, vinnerne er nye stammer som er mer konkurransedyktige i det nye GI -traktmiljøet. "

Informatikkteknikkens evne til å diskriminere mellom individuelle stammer av samme art fremmer analyse av tarmmikrobiota hos mennesker og hvordan kirurgi kan endre det mikrobielle samfunnet. Den menneskelige mikrobiota består stort sett av 500 til 1, 000 bakteriearter som hovedsakelig har gunstig innflytelse på menneskers helse, inkludert modulering av immunsystemet og påvirkning på vertsmetabolisme og organutvikling. Tidligere studier av mikrobiota har vært i stand til å bestemme endringer i den relative mengden av forskjellige arter etter fedmeoperasjon, men de kunne ikke se om dette kan skyldes at en stamme av en bestemt art ble erstattet med en annen stamme av den samme arten.

I 2017, UAB-forskerne hadde brukt teknikken sin-kalt vindusbasert likhet med enkelt-nukleotid-variant, eller WSS - for å vise den første direkte demonstrasjonen av at fekaldonormikrober forble hos mottakere i måneder eller år etter avføringstransplantasjoner for å behandle pasienter med tilbakevendende Clostridium difficile -infeksjoner.

For rapporten publisert i Human Microbiome Journal i desember, Morrow og kolleger analyserte fekale prøver tatt fra pasienter før og ett til to år etter fedmeoperasjon. Studien inkluderte 18 pasienter som gjennomgikk Roux-en-Y gastrisk bypass og seks pasienter som gjennomgikk ermetektrektomi.

Når pre- og post-fekale prøver for de to gruppene av fedmeopererte pasienter ble sammenlignet, bare 65 prosent av Roux-en-Y WSS-score og 75 prosent av WSS-score for ermet gastrektomi var over grenseverdi som identifiserer relaterte par. Dette betydde at for 35 prosent av Roux-en-Y mikrobiota-parene og 25 prosent av ermet gastrektomi-parene, endringer fra en mikrobiell stamme av en bakterieart til en annen stamme hadde skjedd, og i noen tilfeller vedvarer disse endringene i det mikrobielle samfunnet ett til to år etter operasjonen. Flere endringer i mikrobestammer av forskjellige bakteriearter ble identifisert hos de fleste, men ikke alt, av fedmeoperasjonene.

I motsetning, for fem operasjonspasienter som mistet segmenter av sigmoide tykktarmen, som er nær enden av GI -kanalen, 97 prosent av WSS-scoreene som sammenlignet prøver før og etter operasjonen var over grenseverdien, indikerer stabile belastninger over tid, til tross for operasjonene. Tre av disse pasientene viste en ny mikrobe -stamme i en bestemt bakterieart. De to andre hadde ingen nye stammer. Denne 97 prosent ligner stabiliteten i tarmmikrobiota sett over ett eller to år hos mennesker som ikke har operert.

"Vår studie beskriver, for første gang, fremveksten av nye mikrobestammer i fekalsamfunnet etter endring av øvre mage -tarmkanal, "Sa Morgen." Mest sannsynlig, opprinnelsen til de nye stammene i fekalsamfunnet er de vevsassosierte mikrobesamfunnene i tynntarmen. Siden operasjonen resulterte i en permanent fysiologisk endring, de nye mikrobe -stammene gjenspeiler responsen på disse miljøendringene i GI -kanalen. "

"I en bredere implikasjon, "Morrow sa, "erkjennelsen av at mennesker kan inneholde flere stammer av de samme mikrober, gir oss en ny forståelse for kompleksiteten i det menneskelige GI -mikrobesamfunnet. Det forsterker viktigheten av våre pågående studier for å undersøke virkningen av at andre mikrobiomer som forstyrrer behandlinger, som antibiotika og kreft kjemoterapi, har strukturen i GI -traktens mikrobesamfunn. "

• Studier finner en enkel løsning på vanlige tarmproblemer
• CytoReason inngår samarbeidsavtale om stoffoppdagelse med Pfizer