Ny teknik upptäcker nya stammar av mikrober i människans fekal mikrobiota efter fetmaoperation

Med hjälp av en unik teknik för bioinformatik utvecklad vid University of Alabama i Birmingham, UAB -forskare har upptäckt uppkomsten av nya stammar av mikrober i människans fekala mikrobiota efter fetmaoperation. Dessa nya stammar uppstod efter kirurgiskt avbrott i magen och övre tunntarmen. I kontrast, forskarna fann att stammar av människans tarmmikrobiota liknade de som hittades före operationen efter operation i tjocktarmen, som är den nedre delen av mag -tarmkanalen, eller GI, trakt.

UAB-forskarna studerade patienter som genomgick två typer av fetmaoperation-Roux-en-Y gastrisk bypass och ärm gastrektomi. Vid ärm gastrektomi, storleken på magen minskar. Roux-en-Y gastric bypass minskar också storleken på magen som tar emot mat, men det skapar dessutom en kirurgisk bypass av resten av magen och den första delen av tunntarmen.

"Våra resultat visar att när du ändrar det övre mag -tarmkanalen med fetmaoperationer, du ändrar också tarmmiljön, vilket resulterar i uppkomsten av nya stammar av mikrober, "sa Casey Morrow, Ph.D., ledare för forskargruppen och professor emeritus vid UAB:s cellavdelning, Utvecklings- och integrationsbiologi. "I den mikrobiella konkurrensen om näringsämnen och utrymme i mag -tarmkanalen, vinnarna är nya stammar som är mer konkurrenskraftiga i den nya miljön i magtarmkanalen. "

Informatikteknikens förmåga att diskriminera mellan enskilda stammar av samma art framskrider analys av människans tarmmikrobiota och hur kirurgi kan förändra det mikrobiella samhället. Den mänskliga mikrobioten består till stor del av 500 till 1, 000 bakteriearter som har ett främst fördelaktigt inflytande på människors hälsa, inklusive modulering av immunsystemet och påverkan på värdmetabolism och organutveckling. Tidigare studier av mikrobiota har kunnat fastställa förändringar i det relativa överflödet av olika arter efter fetmaoperationer, men de kunde inte urskilja om detta kan bero på att en stam av en viss art har ersatts av en annan stam av samma art.

År 2017, UAB-forskarna hade använt sin teknik-kallad fönsterbaserad likhet enkel-nukleotid-variant, eller WSS - för att visa den första direkta demonstrationen att avföringsgivarmikrober förblev hos mottagare i månader eller år efter fekaltransplantationer för att behandla patienter med återkommande Clostridium difficile -infektioner.

För rapporten publicerad i Human Microbiome Journal i december, Morrow och kollegor analyserade avföringsprover från patienter före och ett till två år efter fetmaoperation. Studien omfattade 18 patienter som genomgick Roux-en-Y gastric bypass och sex patienter som genomgick ärm gastrektomi.

När pre- och post-fekala prover för de två grupperna av fetma-kirurgipatienter jämfördes, endast 65 procent av Roux-en-Y WSS-poängen och 75 procent av muffens gastrektomi WSS-poäng låg över gränsgränsen som identifierar relaterade par. Detta innebar att, för 35 procent av Roux-en-Y mikrobiotapar och 25 procent av ärmen gastrektomipar, förändringar från en mikrobiell stam av en bakterieart till en annan stam hade inträffat, och i vissa fall kvarstod dessa förändringar i det mikrobiella samhället ett till två år efter operationerna. Flera förändringar i mikrobstammar av olika bakteriearter identifierades hos de flesta, men inte allt, av patienterna med fetmaoperationer.

I kontrast, för fem kirurgipatienter som förlorade segment av sigmoidextarmen, som är nära slutet av GI -kanalen, 97 procent av WSS-poängen som jämförde prover före och efter operationen var över gränsen, indikerar stabila påfrestningar över tid, trots operationerna. Tre av dessa patienter visade en enda ny mikrobstam i en viss bakterieart. De andra två hade inga nya stammar. Dessa 97 procent liknar stabiliteten hos tarmmikrobioter som ses under ett eller två år hos personer som inte har opererats.

"Vår studie beskriver, för första gången, framväxten av nya mikrobstammar i avföringssamhället efter förändring av det övre mag -tarmkanalen, "Sade i morgon." Mest troligt, ursprunget till de nya stammarna i fekalsamhället är de vävnadsassocierade mikrobgemenskapen i tunntarmen. Eftersom operationen resulterade i en permanent fysiologisk förändring, de nya mikrobstammarna återspeglar svaret på dessa miljöförändringar i mag -tarmkanalen. "

"I en bredare innebörd, "Sade i morgon, "insikten att människor kan hysa flera stammar av samma mikrober ger oss en ny uppskattning av komplexiteten hos det mänskliga GI -mikrobgemenskapen. Det förstärker vikten av våra pågående studier för att undersöka effekten av att andra mikrobiom störande behandlingar, såsom antibiotika och cancerkemoterapi, har strukturen i GI -tarmkanalen. "

• Studien hittar en enkel lösning på vanliga tarmproblem
• CytoReason ingår ett samarbetsavtal för läkemedelsfyndighet med Pfizer