Střevní mikrobiota v souvislosti s metabolickým syndromem, obezitou a rozvojem dysbiózy u pacientů s onemocněním diabetes mellitus II. typu

Bc. Anna Štorková

Diplomová práce

Gut microbiota in connection with metabolic syndrome, obesity and the development of dysbiosis in patients with diabetes mellitus II. type

Anotace:

Mikrobiota označuje celou populaci mikroorganismů – zahrnuje nejen bakterie, ale také houby, archea, viry a prvoky. Normální lidský mikrobiom se skládá převážně z kmenů Bacteroidetes a Firmicutes, dále pak z Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria a Verrucomicrobia. Právě první dva zmíněné kmeny tvoří až 90 % střevní mikrobioty. Mikrobiom zajišťuje organismu specifické funkce v metabolismu živin, xenobiotik a léčiv, udržuje strukturovanou integritu střevní slizniční bariéry a podílí se na imunomodulaci a ochraně před patogeny. U pacientů s obezitou, diabetem 2 . typu (T2DM) nebo metabolickým syndromem dochází ke změnám ve složení mikrobiomu, mimo jiné v důsledku užívání antibiotik. Předpokládá se, že složení mikrobiomu ovlivňuje více faktorů, přičemž jedním z nich je právě antibiotická terapie. Cílem této diplomové práce je popsat a porovnat bakteriální profil střevního mikrobiomu pacientů. Na výzkumu se podílel Ústav živočišné fyziologie a genetiky Akademie věd ČR ve spolupráci s Institutem klinické a experimentální medicíny (IKEM). Literární rešerše se zaměřuje na teoretické poznatky o metabolickém syndromu, diabetu 2 . typu, obezitě a střevním mikrobiomu. Dále na metody molekulární genetiky (včetně sekvenování nové generace), které byly využity i v praktické části práce. V rámci experimentální části byly odebrány vzorky stolice od 24 pacientů, ze kterých byla následně izolována DNA. Složení mikrobiomu bylo sledováno pomocí mikrobiologické metody PCR-DGGE. Z celkového počtu 19 získaných sekvencí bylo identifikováno devět různých druhů. Pro určení druhové příslušnosti byla použita metoda BLAST a pro každou sekvenci byla vybrána ta s nejvyšší procentuální shodou. Při porovnání výsledků nebyly zjištěny významné rozdíly v bohatosti mikrobioty mezi jednotlivými časovými body – před zahájením antibiotické terapie, po dvou týdnech užívání a po pěti týdnech léčby. Také ve vztahu k druhové rozmanitosti mikrobiomu nebyly zaznamenány statisticky významné rozdíly. Mezi nejčastěji identifikované druhy patřily Blautia hominis a Enterococcus faecium.

Abstract:

The term microbiota refers to the entire population of microorganisms – not only bacteria, but also fungi, archaea, viruses, and protozoa. The normal human microbiome is predominantly composed of the phyla Bacteroidetes and Firmicutes, along with Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria, and Verrucomicrobia. The first two phyla mentioned account for up to 90 % of the gut microbiota. The microbiome plays a key role in nutrient, xenobiotic, and drug metabolism, helps maintain the structural integrity of the intestinal mucosal barrier, and contributes to immunomodulation and protection against pathogens. In patients with obesity, type 2 diabetes mellitus (T2DM), or metabolic syndrome, alterations in the microbiome composition have been observed, partly due to antibiotic use. It is assumed that several factors influence microbiome composition, with antibiotic therapy being one of them. The aim of this thesis is to describe and compare the bacterial profile of the intestinal microbiome in patients. The research was conducted by the Institute of Animal Physiology and Genetics of the Czech Academy of Sciences in collaboration with the Institute for Clinical and Experimental Medicine (IKEM). The literature review focuses on theoretical knowledge of metabolic syndrome, T2DM, obesity, and the gut microbiome, as well as on molecular genetics methods (including next-generation sequencing) that were also employed in the experimental part of this thesis. In the experimental part, stool samples were collected from 24 patients, and DNA was subsequently isolated. The composition of the microbiome was analyzed using the PCR-DGGE microbiological method. A total of 24 DGGE gel bands were selected and sent for sequencing by SequeMe (in both forward and reverse directions), with each band sequenced twice. Sequencing failed for five samples, most likely due to low concentration or poor quality of the PCR template. From the 19 successful sequences, nine different bacterial species were identified. Species identification was performed using the BLAST tool, selecting the bacterium with the highest percentage match. Comparison of results revealed no significant differences in microbial richness across the three time points – before antibiotic treatment, after two weeks of use, and after five weeks of therapy. Likewise, no statistically significant changes were observed in microbial diversity. The most frequently identified species were Blautia hominis and Enterococcus faecium.

Klíčová slova

obezita, metabolický syndrom, T2DM, molekulárně – genetické metody, střevní mikrobiota

Keywords

intestinal microbiota, obesity, metabolic syndrome, T2DM, molecular genetic methods

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 22. 4. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 21. 5. 2025
• Vedoucí: Mgr. Ing. Hana Sechovcová, Ph.D.
• Oponent: Lucie Rudl Kulhavá, Bc., externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program:
Výživa a potraviny