Bifidobakterie ve střevní mikrobiotě kojenců

Jana Hašková

Bachelor's thesis

Bifidobacteria in the gut microbiota of infants

Abstract:

Kojenecká střevní mikrobiota vzniká od narození a utváří se během prvních let života. Bakteriální kolonizace závisí na mnoha faktorech, včetně způsobu porodu a typu výživy dítěte. Bifidobakterie jsou součástí střevní mikrobioty, jejichž množství se mění v závislosti na věku a zdravotním stavu. Hrají také důležitou roli při udržování a podpoře lidského zdraví a mohou využívat rozmanitou škálu sacharidů. Schopnost bifidobakterií metabolizovat konkrétní sacharidy je většinou druhově a kmenově závislá. Typicky kojenecké druhy, Bifidobacterium longum subsp. longum, B. longum subsp. infantis, B. bifidum nebo B. breve, rozkládají oligosacharidy lidského mléka (HMO) a využívají je jako zdroj energie. Schopnost metabolizovat HMO přispívá k jejich dominantní roli ve střevní mikrobiotě kojenců. Cílem praktické části bakalářské práce bylo kultivační stanovení počtu bifidobakterií, laktobacilů a Escherichia coli přítomných ve fekálních vzorcích kojeneckých dárců, kojených mateřským mlékem, kteří byli bez zjevných zdravotních obtíží, pomocí selektivních kultivačních medií. Dalším cílem bylo provést identifikaci jednotlivých detekovaných kmenů bifidobakterií a dalších bakteriálních komenzálů izolovaných z uvedených médií pomocí metody MALDI-TOF hmotnostní spektrofotometrie a na základě získaných výsledků vybrat kmeny pro jejich následné uložení do sbírky mikroorganismů Katedry mikrobiologie, výživy a dietetiky (KMVD) ČZU v Praze. Bifidobakterie dosahovaly vysokých kultivačních počtů u všech testovaných kojeneckých fekálních vzorků. Průměrný počet bifidobakterií v médiu WSP-MUP byl 8,72 ± 1,75 log KTJ/g a u média WSP-NORF 8,78 ± 1,55 log KTJ/g. Kultivační počty laktobacilů dosahovaly hodnot 7,14 ± 1,73 log KTJ/g. Počty E. coli byly určeny na médiu TBX, na kterém byly detekovány kolonie třech různých kultivačních znaků. Počty zelených kolonií, tedy β-glukuronidáza pozitivních E. coli, byly v průměrné hodnotě 6,89 ± 0,79 log KTJ/g a počty bílých kolonií se zeleným středem 6,72 ± 1,06 log KTJ/g. Počty bílých kolonií, umožňující detekci β-glukuronidáza negativních E. coli a dalších koliformních bakterií, byly v průměru 6,83 ± 0,79 log KTJ/g. Celkové počty kultivovatelných anaerobních bakterií dosahovaly množství v průměru 9,93 ± 0,97 log KTJ/g. Z celkových 255 jednotlivých izolovaných bakteriálních kolonií bylo 203 izolátů charakterizováno na úroveň druhu pomocí MALDI-TOF MS. Nejčastějšími detekovanými bifidobakteriálními druhy byly B. breve, B. longum a B. dentium. Jako nejčastěji detekované druhy laktobacilů byly detekovány Lactobacillus fermentum, L. rhamnosus, L. gasseri. Dále byly velmi často identifikovány i koliformní bakterie, konkrétně E. coli, Enterococcus faecalis, Citrobacter freundii. Ze všech izolovaných kmenů bylo vybráno 98, které byly následně uloženy do sbírky mikroorganismů KMVD ČZU v Praze.

Abstract:

The infant gut microbiota is established from birth and is shaped during the first years of life. Bacterial colonization depends on many factors, including the type of delivery and the type of nutrition the baby receives. Bifidobacteria are part of the gut microbiota, the amount of which varies depending on age and health condition. They also play an important role in maintaining and supporting human health and can use a diverse range of carbohydrates. The ability of bifidobacteria to metabolise specific carbohydrates is mostly species and strain dependent. Typically, the infant species, Bifidobacterium longum subsp. longum, B. longum subsp. infantis, B. bifidum or B. breve, break down human milk oligosaccharides (HMO) and use them as a source of energy. The ability to metabolize HMO contributes to their dominant role in the gut microbiota of infants. The aim of the practical part of the bachelor thesis was the culture determination of the number of bifidobacteria, lactobacilli and Escherichia coli present in faecal samples of breast-fed infant donors without obvious health problems, using selective cultivation media. Another goal was to identify the individual detected strains of bifidobacteria and other bacterial commensals isolated from these media using the MALDI-TOF mass spectrophotometry and, based on the results obtained, to select the strains for their subsequent storage in the bacterial strain collection of the Department of Microbiology, Nutrition and Dietetics (KMVD) CZU Prague. Bifidobacteria reached high cultivation counts in all infant faecal samples tested. The average count of bifidobacteria in WSP-MUP medium was 8.72 ± 1.75 log CFU/g and in WSP-NORF medium 8.78 ± 1.55 log CFU/g. The cultivation counts of lactobacilli were 7.14 ± 1.73 log CFU/g. E. coli counts were determined on TBX medium, on which colonies of three different culture characters were detected. The counts of green colonies, i.e. β-glucuronidase positive E. coli, averaged 6.89 ± 0.79 log CFU/g and the counts of white colonies with a green centre averaged 6.72 ± 1.06 log KTJ/g. The numbers of white colonies allowing detection of β-glucuronidase negative E. coli and other coliforms averaged 6.83 ± 0.79 log CFU/g. Total counts of culturable anaerobic bacteria averaged 9.93 ± 0.97 log CFU/g. From a total of 255 individual bacterial colonies isolated, 203 isolates were characterized to species level by MALDI-TOF MS. The most common bifidobacterial species detected were B. breve, B. longum and B. dentium. The most frequently detected lactobacillio species were Lactobacillus fermentum, L. rhamnosus, and L. gasseri. Furthermore, coliform bacteria were also very frequently identified, namely E. coli, Enterococcus faecalis, Citrobacter freundii. From all isolated strains, 98 were selected and subsequently deposited in the strain collection of microorganisms of KMVD CZU Prague.

Keywords

mikrobiom, Bifidobacterium, kultivace, MALDI-TOF MS, kojenec

Keywords

Bifidobacterium, MALDI-TOF MS, infant, microbiome, cultivation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 27. 5. 2024
• Supervisor: Ing. Nikol Modráčková, Ph.D.
• Reader: Tereza Kodešová, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Food and Nutrition