Modulace střevní mikrobioty dětí s Crohnovou chorobou

Bc. Eliška Halbrštátová

Diplomová práce

Modulation of intestinal microbiota of children with Crohn's disease

Anotace:

Crohnova choroba je řazena společně s ulcerózní kolitidou a indeterminovanou kolitidou do skupiny idiopatických střevních zánětů označovaných jako IBD (inflammatory bowel diseases). Počet případů celosvětově roste, a to především ve vyspělých zemích z důvodu pokročilé industrializace. Jedná se o imunologicky podmíněná multifaktoriální onemocnění, u nichž se střídají fáze relapsu (akutního ataku) a remise (polevení), a která postihují gastrointestinální trakt a narušují jeho funkčnost. Ačkoli je známo mnoho faktorů, jež přispívají ke vzniku onemocnění, přesné příčiny dosud známy nejsou. IBD postihují především mladé pacienty a podstatně mění kvalitu jejich života.Modulace je realizována několika metodami, mezi něž řadíme léčbu enterální výživou. Cílem této práce je posoudit vliv enterální výživy na střevní mikrobiotu dětí s Crohnovou chorobou pomocí sekvenování nové generace. Byly hodnoceny kvantitativní a kvalitativní změny složení mikrobioty, které byly srovnány s dostupnými údaji literatury, a na jejich základě byla zhodnocena účinnost léčby. Vzhledem ke komplikovanosti výsledků je třeba budoucí klinická interpretace a konečné závěry studie budou uveřejněny v připravovaném článku.Na počátku pokusu bylo do studie zařazeno 50 dětských pacientů Fakultní nemocnice v Motole, kteří byli podrobeni léčbě enterální výživou po dobu 6 týdnů. Z důvodu náročnosti léčby se některým pacientům nepodařilo léčbu dokončit. Čerstvé vzorky stolice byly analyzovány kultivačními a biochemickými testy, kterými jsem se zabývala v mé bakalářské práci s názvem Vliv enterální výživy na mikrobiotu dětí s Crohnovou nemocí vzniklou roku 2016. Navazující diplomová práce využívá k analýze mikrobioty metodu sekvenování. K izolaci DNA se podařilo zamrazit 3 vzorky od každého z 18 pacientů, a to před zahájením léčby 0. týden, při ukočování léčby 6. týden a s odstupem času 12. týden od zahájení. Pro analýzu bakteriální diverzity byla využita platforma sekvenování nové generace Ion TorrentTM neboli polovodičové sekvenování. Samotné sekvenování bylo z časových a ekonomických důvodů provedeno v Akademii věd České republiky, Ústavu živočišné fyziologie a genetiky.Z důvodu velkého objemu dat byl vysloven obecný závěr, a to že v průběhu léčby enterální výživou byly zaznamenány vesměs pozitivní změny složení mikrobioty. Po ukončení léčby ve většině případů ale došlo k navrácení do stavu původního před zahájením léčebného procesu. Často sledované bakterie se v rámci mikrobioty jedince velmi lišily. V mnoha případech tak došlo ke zkreslení celkového výsledku, například u rodů Staphylococcus a Streptococcus, u nichž bylo zvýšení počtu způsobeno pravděpodobně infekcí. Výsledky byly ovlivněny řadou dalších faktorů.Byl potvrzen základní předpoklad účinnosti léčby, a to změna poměru kmenů Firmicutes: Bacteroidetes ve prospěch kmene Firmicutes. Slibné výsledky byly zaznamenány u rodů Blautia a Ruminococcus, které se jeví jako potenciální probiotické mikroorganismy. Došlo k žádoucímu znásobení počtu rodu Faecalibacterium, do něhož spadá jedna z nejdiskutovanějších bakterií Faecalibacterium prausnitzii. Druhou charakteristickou bakterií v souvislosti s IBD je Bacteroides fragilis, u rodu Bacteroides byla zaznamenána žádoucí redukce taktéž potvrzující účinnost léčby enterální výživou.Účinnost léčby vyvrací výsledky málo prokazatelného charakteru týkající se rodů Lactobacillus a Prevotella, či kmene Proteobacteria.Došlo k charakteristické změně počtu některých méně diskutovaných bakterií, a to například rodu Suterella či rodu Collinsella, u nichž

Anotace:

není přesná souvislost s IBD dosud známá.Srovnáme-li tyto výsledky s výsledky podobných studií, lze potvrdit hypotézu práce, tedy že enterální výživa výrazně moduluje mikrobiotu, ačkoli by bylo třeba dalších dlouhodobějších ekonomicky a časově náročných studií k definitivnímu verdiktu.

Abstract:

Crohn´s disease is associated with Ulcerative colitis and Indeterminate colitis in a group of idiopathic intestinal inflammations known as IBD (inflammatory bowel diseases). The number of cases is growing worldwide, especially in developed countries due to advanced industrialization. They are immunologically-mediated multifactorial disease in which the relapse phase (acute attack) and remission (let-up phase) alternate and which affect the gastrointestinal tract and disrupt its function. Although there are known many factors that contribute to the disease, exact causes are not yet known. IBD primarily affects young patients and significantly alters the quality of their lives.Modulation is implemented through several methods, including enteral nutrition. The aim of this thesis is to evaluate the effect of enteral nutrition on the gut microbiota of hildren with Crohn's disease by next-generation sequencing. Quantitative and qualitative changes in the microbiota composition were assessed, which were compared with available literature data, and evaluated the efficacy of the treatment. Due to the complexity of the results, future clinical interpretations and the final findings of the study will be published in the forthcoming article.At the beginning of the experiment, 50 pediatric patients at the Motol University Hospital, who had undergone enteral nutrition for 6 weeks, were included in the study. Due to the difficulty of treatment, some patients failed to omplete the treatment. Fresh stool samples were analyzed by culture and biochemistry tests, which I dealt with in my bachelor thesis titled Influence of Enteral Nutrition on Microbiotics of Children with Crohn's Disease in 2016. The following thesis uses the sequencing method for microbiological analysis. To isolate the DNA, 3 samples from each of 18 patients were frozen, before the start of the treatment week 0, at the end of treatment week 6 and after a period of time, on week 12 from the start of treatment. For bacterial diversity analysis was used a next-generation sequencing platform Ion TorrentTM was used, or semiconductor sequencing. The sequencing itself was done for time-saving and economic reasons at the Czech Academy of Sciences, the Institute of Animal Physiology and Genetics.Due to the large volume of data, a general conclusion was reached, and that was that positive changes in the composition of the microbiota were recorded during enteral nutrition. However, in the majority of cases, the condition has returned to the original state prior to the start of the treatment process.Frequently observed bacteria highly varied in the microbiota of the individual. In many cases, the overall result has been distorted, for example in the genera Staphylococcus and Streptococcus, where the increase in number has been caused by infection. The results were influenced by a number of other factors.The baseline assumption of treatment efficacy, the ratio of Firmicutes: Bacteroidetes in behalf of Firmicutes was confirmed. Promising results were recorded in the genera of Blautia and Ruminococcus, which are potential probiotic micro-organisms. There was a desirable multiplication of the number of Faecalibacterium genera, which contains one of the most discussed bacteria named Faecalibacterium prausnitzii. The second characteristic bacterium associated with IBD is Bacteroides fragilis. In the genus Bacteroides the required reduction was also found to confirm the efficacy of enteral nutrition.The efficacy of the treatment disproves the results of little demonstrable character regarding the Lactobacillus and Prevotella genera, or the Proteobacteria phylum.There has been a characteristic change in the number of some less discussed bacteria, for example, the Suterella genus or the Collinsella genus, where the exact relationship with IBD is not yet known.In comparision with the results of similar studies, the hypothesis of this thesis can be confirmed, ie that enteral nutrition significantl

Abstract:

y modulates the microbiota; although further longer-term economics and time-consuming studies are required for the final verdict.

Klíčová slova

Crohnova choroba, dieta, mikrobiota, sekvenování

Keywords

Crohn´s disease, diet, microbiota, sequencing

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 12. 4. 2018

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Věra Bunešová, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program / obor:
Výživa a potraviny / Výživa a potraviny