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糖尿病II糖尿病II患者肠道微生物瘤的表征足够和代谢控制不足

摘要

客观的

本研究的目的是研究代谢控制充足和不足的2型糖尿病(T2DM)患者的肠道菌群组成及其与纤维消耗的关系。

结果

共纳入26例2型糖尿病(T2DM)患者,其中代谢控制充足(HbA1c < 7%) 7例(26.9%),代谢控制不足(HbA1c≥7%)19例(73.1%)。在T2DM对照组中,2例(28.6%)纤维摄入良好,5例(71.4%)纤维摄入正常。相比之下,在未控制的T2DM患者中,13例(68.4%)患者报告摄入正常,6例(31.6%)摄入不良。在肠道微生物区系的鉴定方面,两组表现出相似的特征。两组所鉴定的细菌数量有差异,但结果没有统计学意义。受控和不受控制的T2DM患者中最常鉴定的细菌是Fvootella.(71.4%vs 52.6%),其次是厚壁菌门(71.4% vs 42.1%),proteobacteria.(71.4% vs 36.8%)和拟杆菌门(57.1% vs 37.8%)。另一方面,梭菌属,放线菌在两组研究中都没有发现。

介绍

2型糖尿病(T2DM)是一种慢性代谢性疾病,其特点是渐进性胰岛素抵抗和胰岛素分泌不足。这种情况会导致血糖持续升高,随之而来的生化参数如糖化血红蛋白(HbA1c)升高[12].近几十年来,T2DM的普遍性增加了大约422万人,并占成年人死亡的第六个主要原因[3.4.].死亡率主要归因于不受控制和失代偿的糖尿病,定义为大于或等于7%的HBA1c水平,产生不同的并发症,难以治疗[123.4.5.].

在拉丁美洲,2型糖尿病的患病率在10%到15%之间,占2300多万人[6.].在秘鲁,该病影响了200多万人,而且近年来呈上升趋势[7.].不同的危险因素易于患有这种疾病,如遗传易感性,人体测量因素,生活方式习惯,内分泌系统疾病,其中等[8.].近年来,代谢性疾病与胃肠道微生物(即肠道微生物群)之间的关系受到越来越多的关注。越来越多的证据表明,肠道微生物群可能在调节各种生物功能方面发挥重要作用,如调节先天和适应性免疫、新陈代谢、身体稳态和营养[9.10.11.12.13.].

肠道微生物群的变化可能来自与饮食,地理区域,药物,年龄,性别等相关的不同因素中,其中包括[14.15.].宿主摄取食物的质量和数量,特别是不可消化的碳水化合物和纤维,可能会改变肠道内细菌的数量。此外,结肠细菌发酵这些底物并产生短链脂肪酸(SCFA),这是调节代谢和免疫功能的活性代谢物[16.17.18.].微生物群的组成和功能的改变,以分数的脱节症,可影响肠道渗透性和改变粘膜完整性。该方法可以增加单糖吸收,肝脏脂肪酸的合成,并在肠内分区细胞中改变激素产生[9.10.12.19.].最近的研究表明,健康个体和2型糖尿病患者肠道内的细菌数量存在差异,这对该疾病的发病机制和治疗具有重要意义[20.21.].细菌属于拟杆菌门,壁厚菌门放线菌在健康成人中占多数[22.].相反,在代谢疾病的人中有更多的存在厚壁菌门[23.].

本研究的目的是研究代谢控制充足和不足的2型糖尿病(T2DM)患者的肠道菌群组成及其与纤维消耗的关系。

主要文本

学习参与者和样品收集

进行了观察,描述性的横截面研究。研究设计和研究程序在附加文件中说明1:图S1。在国立医院门诊内分泌科就诊的2型糖尿病患者埃德加多·Rebagliati马丁斯2016年8月至2017年2月期间注册。如果他们签署知情同意参加该研究并诊断T2DM,则包括患者。排除标准是:血症诊断,在过去4周内在前4周内使用抗生素,并且在过去4周内患有大便频率和/或一致性(便秘或腹泻)。患者根据其对疾病的控制进行分类,进入:具有足够代谢控制的患者HBA1C值<7%,代谢不足的患者控制这些参与者的HBA1C值≥7%[12].所有同意参与研究的患者均被提供一个无菌样本容器,用于收集粪便样本,随后将粪便样本保存在4°C,然后运送到实验室,在−80°C保存至分析。

临床资料收集

临床记录用于收集数据:重量,高度,年龄,医学诊断,与糖尿病相关的合并症,疾病持续时间,糖基化血红蛋白(HBA1C)的持续时间和水平。此外,用调查问卷来收集信息,例如:最后的胃肠疾病,排便的频率和有关食物消费的数据。食品消费频率分析基于饮食筛查问卷,用于中美洲和巴拿马营养研究所(CNAP)的脂肪,水果,蔬菜和纤维摄入量。患者根据其纤维消耗分类为:良好,常规和纤维摄入不佳。

DNA扩增

根据制造商的指导,使用高纯模板制备(Roche Applical Science)的细菌DNA提取细菌DNA的体积为200μL粪便样品。

进行聚合酶链反应(PCR)以使用先前由Murri等(19.)(附加文件2:表S1)。分析13种代表性肠道细菌属的存在情况:菌斑,血管曲杆菌,肌菌,菌,植物菌,猕猴桃,乳杆菌,双歧杆菌,梭菌,牛仔菌,骨灰,细菌,肠球菌,肠溶Fvootella..PCR的条件是初始孵育95℃,5分钟,然后在95℃下循环为1分钟;52℃,45℃和72℃1分钟;最终延伸在72°C持续10分钟。后来通过凝胶电泳在2%琼脂糖(FMC,ROCKLAND,ME)上分析扩增产物。通过自动测序分离和证实的细菌用作对照。本研究中包含的所有控件都适用于科学非商业目的。

统计分析

使用IBM统计包进行描述性分析,用于社会科学(SPSS)软件版本21.0(芝加哥,IL,USA)。计算研究变量的频率和百分比。为了评估差异,Fisher的确切测试被用于比例和学生的T测试,用于连续变量。p值低于0.05被认为是统计学意义的。使用GraphPad Prism 9.1.0程序(San Diego,CA,USA)创建数字。

伦理声明

这项研究得到了研究伦理委员会的批准Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas,利马,秘鲁。样本的收集是在每个参与者事先以书面形式获得知情同意的情况下进行的。在签署书面知情同意后,分析了所有样品。

结果

共有26例2型糖尿病患者,均为52至88岁。患者根据糖基化血红蛋白(HBA1C)的水平进行分组:7(26.9%)病例具有足够的代谢对照(HBA1C <7%)和19(73.1%)的代谢对照(HBA1c≥7%)。世界卫生组织的不受控制糖尿病患者的平均体重指数(BMI)被世界卫生组织考虑为超重,此外,这些患者是呈现更多的合并症的人。同样,在受控患者中,发现平均BMI为27.8kg / m 2。此外,观察到,与受控组(6.3%)相比,在不受限制的基团(9.5%)中,平均HBA1C在统计学上显着(P <0.01)。最后,患有足够对照的患者呈现出高血压频率较高(P = 0.04)。表中描述了人口的人口统计和临床特征1

表1 2型糖尿病控制组和非控制组的人口统计学和临床资料

进行了使用的药物评价。在代谢对照组中,4(57.1%)服用二甲双胍;1(14.3%),二甲双胍和胰岛素,2例(28.6%)病例报告了血糖控制的药物。在代谢控制不足的患者中,12名(63.1%)仅服用二甲双胍;5(26.3%),二甲双胍和胰岛素,2(10.5%)仅胰岛素。桌子2显示了对两组膳食纤维摄入量的评价;然而,没有发现统计学差异。在T2DM对照组中,2例(28.6%)纤维摄入良好,5例(71.4%)纤维摄入正常。相比之下,在未控制的T2DM患者中,13例(68.4%)患者报告摄入正常,6例(31.6%)摄入不良。同样,85.8%的代谢控制良好的患者至少每周饮用一次含益生菌和益生菌的酸奶,而73.7%的未控制的患者以同样的频率饮用该产品。

表2膳食纤维消费频率

关于肠道微生物肿瘤的鉴定,两个组呈现了如图2所示的类似表征。1.两组中鉴定的细菌群体存在差异,但结果没有统计学意义。受控和不受控制的T2DM患者中最常鉴定的细菌是Fvootella.(71.4%vs 52.6%),其次是厚壁菌门(71.4% vs 42.1%),proteobacteria.(71.4% vs 36.8%)和拟杆菌门(57.1% vs 37.8%)。另一方面,梭菌属,放线菌两项研究组中的任何一个都没有识别(附加文件2:表S2)。

图。1
图1

2型糖尿病患者的微生物群

讨论

在本研究中,我们比较了具有充分代谢控制的2型糖尿病(T2DM)患者和代谢控制不足的患者的肠道微生物群。以往的研究强调了肠道微生物与T2DM的密切关系,这些微生物在T2DM发病过程中起着主导作用[15.23.].

在我们的研究中,普氏菌、厚壁菌门、变形菌门拟杆菌门在两组患者中观察到的主要属,在代谢对照组中检测频率更高。目前,很少有研究关注T2DM控制组和非控制组患者肠道菌群的差异,大多数研究是比较T2DM与健康受试者肠道菌群的差异。以前的研究发现厚壁菌门梭状芽胞杆菌与健康受试者相比,2型糖尿病患者的发病率显著降低[20.].可以预期,具有足够代谢控制的患者与健康受试者具有相似的细菌分布,然而,我们在我们的研究组中发现了相似的细菌分布。此外,据报道,厚壁菌门e是肠道微生物肿瘤中存在的两个枢轴细菌,具有能力来代谢难析多糖并增加短链脂肪酸的产生(SCFA)。这些分子由身体吸收并产生卡路里增益的增加[8.9.10.24.25.26.27.].因此,我们可以推断,如果这些细菌属的比例越大,就越有可能出现超重和肥胖[26.27.].在这项研究中,观察到7例(53.8%)患者存在厚壁菌门e超重或肥胖;其中,1例具有足够的代谢控制,并且代谢控制的6例具有不足。另一方面,它以前报告过Bracteroides / Fvootella.T2DM患者的比例升高,与我们的结果形成鲜明对比。这些发现可以通过若干因素来解释,这些因素可以改变肠道微生物群,例如:饮食习惯,遗传易感性和不同的研究区域[27.].

不可易消化的碳水化合物和纤维的摄入与肠道微生物的调节紧密相关。例如,一项研究表明,将49个肥胖的受试者暴露于膳食纤维的增加,这产生了增加的存在双歧杆菌乳酸杆菌,另一方面,Clostridium.肠球菌减少了[27.28.].也有证据表明,肠道细菌降解纤维释放出丁酸盐,这是一种改变肠道黏膜吸收和通透性的SCFA [18.20.].此外,该分子还可以帮助降低促炎细胞因子,提高胰岛素耐受性,降低糖化血红蛋白水平[28.].最后,丁酸丁酸可以有助于调节血清酮水平,这参与饱腹感调节[24.26.].在我们的研究中,我们可以观察到,更多的疾病控制患者表现出了充足和规律的纤维摄入量。相比之下,更多疾病未得到控制的患者纤维摄入量较差。

其他因素也可能在调节肠道微生物群中发挥作用,例如低热量饮食与益生菌,益生元和多酚已与增加伯啉,Fvootella.肠球菌,减少脂多糖和炎症的表达[29.].据报道,二甲双胍的使用可以调节肠道微生物,增加人口乳酸杆菌双歧杆菌[14.30.].在我们的研究中,我们可以确定存在乳酸杆菌在四个患者中的三个患者中有足够的代谢控制接受二甲双胍,没有病例双歧杆菌.与此同时,在未控制糖尿病组中,有5例(29.4%)发现乳酸菌双歧杆菌6(35.3%)。

综上所述,厚壁菌门、普氏菌、变形菌门拟杆菌门是两组中最常见的细菌,在代谢充足的对照组中检测到的细菌略多。放线菌梭菌属在两组中都没有发现。2型糖尿病控制组患者纤维摄入量较高,这可能与维持肠道微生物群和控制疾病有关。

限制

首先,本研究的主要局限性是样本量太小,我们的一些研究结果没有达到统计学意义。另一个重要的限制是,我们只能确定存在或不存在,而不是每个特定细菌的相对丰度。回忆偏差也可能是一种限制,因为患者被要求提供关于饮食习惯的自我报告信息。由于研究设计的原因,无法确定微生物群的变化是否与代谢性疾病相对应,或者相反。考虑到2型糖尿病患病率的增加,需要进一步的纵向研究来更好地描述代谢控制、微生物群和饮食之间的关系。

数据和材料的可用性

在研究和数据集中使用的抽象格式可根据链接中请求从相应的作者访问:https://figshare.com/s/811314b6ad52e8abb8fc

缩写

2型糖尿病:

2型糖尿病

HBA1C:

糖化血红蛋白

SCA:

短链脂肪酸

聚合酶链反应:

聚合酶链反应

脱氧核糖核酸:

脱氧核糖核酸

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下载参考

致谢

我们感谢卫生网络的员工埃德加多·马丁斯医院、秘鲁。

资金

这项工作由Dirección de Investigación-Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas支持,赠款NºUPC-C-011-2020,利马-秘鲁。

作者信息

从属关系

作者

贡献

AJHM、KMCM、CUG和LJdV设计了研究方案。AJHM、RAO、MAAL和JdVM进行PCR检测。JdVM负责获得资金和实验室工作监督。AJHM、KMCM、HCN和WSC负责临床评估、样本收集、数据库填写和数据分析。JdVM, HCN和WSC负责稿件的起草。所有作者都对手稿进行了批判性的修订,以获取知识内容。所有作者已阅读并批准最终稿件。

相应的作者

对应到胡安娜del Valle-Mendoza

伦理宣言

伦理批准和同意参与

本研究经秘鲁利马·利马的秘鲁秘书处的研究道德委员会批准。样本的收集是在每个参与者事先以书面形式获得知情同意的情况下进行的。在签署书面知情同意后,分析了所有样品。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

通讯作者代表所有作者声明,本研究不存在利益冲突或资金冲突。

附加信息

出版商的注意

188金宝搏牛牛技巧Springer Nature在发表地图和机构附属机构中的司法管辖权索赔方面仍然是中立的。

补充信息

额外的file1:

图S1。研究方法流程图及研究设计。

附加文件2:表S1。

用于肠道微生物瘤的分子鉴定的引物和序列。改编自Murri等[19.].表S2。糖尿病患者群中发现的细菌属。

权利和权限

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引用这篇文章

Hamasaki-Matos,A.J.,Cóndor-Marín,3.,Aquino-Ortega,R.et al。具有充分和不充分代谢控制的II型糖尿病患者的肠道微生物群特征。BMC Res笔记14,238(2021)。https://doi.org/10.1186/s13104-021-05655-z.

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关键字

  • gut microbiota.
  • 2型糖尿病
  • A1C血红蛋白
  • 聚合酶链反应