Střevní mikrobiom – profil bakteriálního zastoupení u pacientů s onemocněním diabetes mellitus II. typu léčených antibiotiky

Bc. Kristina Baráková

Master's thesis

Gut microbiome- a bacterial profile of patients with type 2 diabetes mellitus treated by antibiotics

Abstract:

Střevní mikrobiom obsahuje více než 1000 druhů bakterií, které si zachovávají specifickou skladbu pro každého individuálního jedince. Předpokládá se, že na změny jeho složení má vliv několik faktorů, jedním z nich je antibiotická terapie. Cílem této diplomové práce je popsání a porovnání bakteriálního profilu střevního mikrobiomu pacientů trpících onemocněním diabetes mellitus II. typu a pacientů trpících diabetes mellitus II. typu a zároveň byli vystaveni léčbě antibiotiky z důvodu výskytu diabetických vředů na nohou. Tímto výzkumem se zabýval Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, který ve spolupráci s IKEM. Literární rešerše se zabývá teoretickými poznatky o onemocnění DM, střevním mikrobiomu a metodách molekulární genetiky (sekvenování nové generace), které byly později využity v praktické části. Pro experimentální část byly odebrány vzorky stolice (1-3 odběry) od 26 pacientů, u kterých byla vyizolována DNA. Sledování mikrobiálního složení bylo provedeno pomocí PCR-DGGE s následným sekvenováním bakteriálních genů 16S rRNA a sekvenačními metodami nové generace (NGS). Porovnáním získaných výsledků byly zjištěny znatelné rozdíly v bohatosti mikrobioty, která byla měřena před podáním antibiotik, po 1. týdnu antibiotické léčby a po 10. týdnu antibiotické léčby. V souvislosti mezi různorodostí mikrobioty a druhem užívaných antibiotik žádný významný rozdíl prokázán nebyl. Z identifikovaných kmenů se ve stolici v největším počtu nacházel kmen Firmicutes, který jako jediný vzrůstal s přibývajícím počtem týdnů antibiotické léčby. Zhodnocení výsledků mikroorganismů ve stanovených vzorcích naznačuje, že antibiotická terapie střevní mikrobiom ovlivňuje. Dále je také možné uvažovat, že modulace střevní mikrobioty by tak mohla být účinná pro předcházení metabolického syndromu (a DM II) a jejich komplikacím.

Abstract:

The gut microbiome contains more than 1,000 species of bacteria that maintain a specific composition for each individual. Several factors are thought to influence changes in its composition, one of which is antibiotic therapy. The aim of this thesis is to describe and compare the bacterial profile of the gut microbiome of patients suffering from type II diabetes mellitus and patients suffering from type II diabetes mellitus who have been exposed to antibiotic treatment due to the occurrence of diabetic foot ulcers. This research was conducted by the Institute of Animal Physiology and Genetics of the Czech Academy of Sciences, which collaborated with IKEM. The literature search covers the theoretical knowledge of DM, the gut microbiome and molecular genetics methods (next-generation sequencing), which were later used in the practical part. For the experimental part, stool samples (1-3 samples) were collected from 26 patients and DNA was isolated. Monitoring of microbial composition was performed by PCR-DGGE followed by sequencing of 16 rRNA bacterial genes and next-generation sequencing (NGS) methods. A comparison of the results revealed noticeable differences in microbiota richness, measured after the 1st week of antibiotic treatment and after the 10th week of antibiotic treatment. No significant difference was found in the association between microbiota diversity and the type of antibiotics used. Of the strains identified, Firmicutes was the most abundant strain in stool and the only one that increased with increasing weeks of antibiotic treatment. Evaluation of the results of microorganisms in the determined samples suggests that antibiotic therapy affects the gut microbiome. Furthermore, it is also possible to speculate that modulation of the gut microbiota could thus be effective in preventing metabolic syndrome (and DM II) and other complications.

Keywords

střevní mikrobiom, antibiotika, metabolický syndrom, NGS, diabetes mellitus II. typu

Keywords

diabetes mellitus type 2, gut microbiome, dysbiosis, metabolic syndrome, NGS

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 15. 5. 2023
• Supervisor: Mgr. Ing. Hana Sechovcová, Ph.D.
• Reader: Lucie Rudl Kulhavá, BSc, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food and Nutrition