Підвищений приріст ваги за допомогою кесаревого розтину Функціональне значення первинного мікробіома

Кіт А. Мартінес, II

1 Відділ трансляційної медицини, Медичний факультет, Нью-Йоркський університет, Медичний факультет, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10016, США.

2 Інститут вищих біомедичних наук Саклера, кафедра мікробіології, Нью-Йоркський університет, Медичний факультет, Нью-Йорк, Нью-Йорк, 10016, США.

Джозеф К. Девлін

Кори Р. Лачер

Юе Інь

І Цай

Цзіньчен Ван

Марія Г. Домінгуес-Белло

Пов’язані дані

Мал. S1. Експериментальний дизайн.

Мал. S2. Фактична маса тіла у 69 мишей, що не відповідає режиму народження під час раннього розвитку.

Мал. S3. Відсоток жиру у 24 мишей, що не відповідає режиму народження у віці 15 тижнів.

Мал. S4. PCoA відстані Брея-Кертіса між фекальними спільнотами від 3 до 6 тижнів у мишей, народжених вагінально або шляхом кесаревого розтину.

Мал. S5. Β-різноманітність калу у чоловіків і жінок, що не відповідає режиму народження в різному віці.

Мал. S6. Β-різноманітність калу у мишей, доставлених за допомогою кесаревого розтину, або вагінально народжених контролерів за статтю, у різному віці.

Мал. S7. Відстані спільноти UniFrac у внутрішньо- та міжгруповій групі в режимі народження у самців та самок мишей різного віку.

Мал. S8. Фекальні внутрішньо- та міжґендерні відстані спільноти UniFrac у кесаревому розтині та вагінально народжені контролі різного віку.

Мал. S9. Α-різноманітність калу у мишей, що не відповідає режиму народження в різному віці.

Мал. S10. Криві розрідження цілого дерева PD та спостережуваних метрик різноманітності α.

Мал. S11. LEfSE спільнот при відлученні (3 тиждень) та молодому віці (6 тиждень) за режимом доставки.

Мал. S12. Середня відносна чисельність 24-го режиму народження LEfSe – дискримінантних таксонів у віці від 3 до 6 тижнів.

таблиця S1. Кількість екземплярів калу з ліній миші, що відрізняються за режимом народження.

Анотація

Епідеміологічні дані підтверджують прямий зв’язок між раннім впливом мікробіоти, включаючи кесаревий розтин, та ожирінням. Ми провели безантібіотичні прискорені кесареві зрізи та визначили вплив на ранні мікробіоти та масу тіла під час розвитку. Миші в групі кесаревого розтину набирали більше маси тіла після відлучення від грудей, з більш сильним фенотипом у самок. Миші, народжені на кесаревому розрізі, не мали динамічних змін мікробіоти розвитку кишечника, що спостерігаються у контрольних мишей. Результати демонструють причинно-наслідковий зв’язок між кесаревим розрізом та збільшенням маси тіла, що підтверджує участь вагінальних бактерій матері у нормальному метаболічному розвитку.

ВСТУП

Кесарів розтин - це рятівна практика, яка необхідна у 10-15% пологів, щоб уникнути ризику для життя матері або дитини (1, 2). Однак доставкою кесаревого розтину часто зловживають, оскільки деякі регіони світу досягають 43% народжень (3). Одночасно зі збільшенням кесаревого розтину зростають ожиріння (4–6) та захворювання, пов’язані з імунітетом [цукровий діабет 1 типу (7, 8), алергія (3, 9) та целіакія (10)].

Розріз кесару обходить природний вплив вагінальної мікробіоти під час пологів та, крім того, включає профілактичні антибіотики, які також пов’язані з підвищеним ризиком сучасних захворювань, згаданих вище. Ранні впливи на мікробіоти, що розвиваються, призводять до збільшення ожиріння на моделях тварин (11, 12). Тут ми визначили вплив антибіотиків, сприяли кесаревому зрізу на збільшення маси тіла та мікробіоти кишечника під час раннього розвитку у мишей.

РЕЗУЛЬТАТИ

Кесаревий розтин спричиняє збільшення набору маси тіла

Загалом 34 прийомних мишей, народжених на C-перерізі, порівнювали з 35 контрольними мишами (рис. S1). Миші, доставлені з кесаревим розрізом, продемонстрували більший приріст маси тіла після відлучення (рис. 1) та загальної маси тіла (рис. S2) у порівнянні з контролями, які доставлялись вагінально. Загалом миші набрали на 33% більше ваги у віці 15 тижнів, якщо вони народились за допомогою кесаревого розтину, але самки виявили сильніший фенотипічний ефект із збільшенням ваги на 70% (рис. 1) та з масою тіла, подібною до маси самців (рис. S2). Миші, яким доставляли кесаревим розтином, також продемонстрували незначне збільшення частки жиру в організмі у віці 15 тижнів, як було визначено за допомогою двоенергетичної рентгенівської абсорбціометрії (DEXA; рис. S3). Ці результати узгоджуються з епідеміологічною зв'язком між кесаревим розтином та підвищеним ризиком ожиріння (4, 13-16).

Зміна маси тіла (у грамах) у 69 мишей, що не відповідає режиму народження протягом раннього розвитку, відносно віку 4 тижнів (після відлучення). Рядки представляють середнє значення, а затінене - 95% довірчий інтервал. Значимість визначали аналізом дисперсійного тесту (ANOVA) з повторною вибіркою. * P Рис. 2 та рис. S4 - S8], для обох статей та в усі часові моменти. Сегрегація за режимом доставки була найвищою у самок мишей (рис. S5). Дозрівання структури мікробіомів у контрольних мишей відбувалося з прогресивним наближенням (зменшення відстаней UniFrac) до фекальної мікробіоти 6-тижневих тварин. Однак миші з розрізом С не виявили значних змін у зрілості або структурі мікробіома (рис. 2, С та D) за той самий 4-тижневий період. Різноманітність мікробіоти калових мас у контрольних тварин було найвищим при відлученні та зменшувалось із віком (рис. 3А та рис. S9), на відміну від мишей, доставлених із розрізом С, які мали значно меншу різноманітність α при відлученні, яка зростала з віком (рис. 3А ). відмінності α-різноманітності були послідовними для різних метрик [філогенетичне різноманіття (PD) ціле дерево, спостережувані види та індекс Шеннона; Рис. 3 та рис. S7, S10 та S11]. Режим народження - дискримінаційні недопредставлені таксони у мишей кесаревого розтину при відлученні включали Bacteroides, Ruminococcaceae, Lachnospiraceae і Clostridiales, а надмірно представлені таксони включали S24.7, Lactobacillus та Erysipelotrichaceae (рис. 3, B-D та рис. S11). Загалом, частки домінуючих таксонів дискримінантних для режиму народження зменшувались протягом перших 3 тижнів після відлучення (рис. S8).