Výskyt a význam sporulujících bakterií v mikrobiotě kojenců

Blanka Krausová

Bachelor's thesis

Occurrence and importance of spore forming bacteria in the microbiota of infants

Abstract:

Nemalou část střevní mikrobioty člověka tvoří sporulující bakterie, které se pro svou schopnost tvořit stresu odolné endospory snadno šíří v prostředí a mezi populací. V kojeneckém věku dochází ke kolonizaci střevního prostředí sporulujícími bakteriemi, především klostridiemi, které jsou známé spíše pro svůj negativní vliv na zdraví. Cílem této práce bylo vytvořit komplexní přehled o výskytu a významu sporulujících bakterií ve střevní mikrobiotě kojence. Praktická část práce byla zaměřena na využití různých kultivačních metod vedoucích k oživení endospor bakterií přítomných ve stolici kojence. Vzorky stolice kojence byly tepelně či chemicky ošetřeny (60 °C, 80 °C, etanol) a anaerobně kultivovány na neselektivních médiích určených pro anaeroby s krokem subkultivace nebo bez. Identifikace izolátů byla provedena pomocí metody MALDI TOF MS. Vzorky stolice byly od dítěte odebírány v měsíčních intervalech po dobu jeho prvních dvanácti měsíců života. Dítě bylo porozeno vaginálně v řádném termínu, během prvního roku života bylo kojeno mateřským mlékem a částečně dokrmováno kojeneckou stravou a od 4. měsíce byla do jeho jídelníčku zahrnuta rovněž pevná strava. Ve věku šesti měsíců začal kojenec přicházet do pravidelného kontaktu se psem a také lézt, čímž se dostával do častějšího kontaktu s cizími předměty. Ve vzorcích stolice odebraných během prvního měsíce života kojence byly identifikovány bakterie druhu Clostridium butyricum a C. perfringens. Během následujících měsíců docházelo k nárůstu diverzity sporulujících bakterií, kdy do 3. měsíce byly ve stolici identifikovány klostridiální druhy bakterií C. paraputrificum, C. difficile, C. tertium a C. jeddahense a od 6. měsíce života kojenece byla ve vzorcích detekována bakterie C. ramosum. Mezi ostatní sporulující bakterie, které se podařilo identifikovat, se řadily Enterocloster aldensis, Paeniclostridium sordellii, Bacillus cereus či B. licheniformis. Díky různým metodám ošetření se podařilo izolovat variabilní druhy klostridií a jiných taxonů. Nicméně jako nejvhodnější postup hodnotíme ošetření etanolem a metodu přímé kultivace. Většinu získaných izolátů lze označit jako patobionty střevní mikrobioty kojence, jejichž přítomnost představuje možné riziko v případě dysbiózy, ale zároveň je jejich prezence důležitá pro formování slizniční imunity a produkci butyrátu.

Abstract:

A large part of human intestinal microbiota is made up of sporulating bacteria, which are easily spread in the environment and among the population due to their ability to form resistent endospore forms. In infancy, the intestinal environment is colonized by sporulating bacteria, especially clostridia, which are rather infamous in terms of their health effects. The aim of this work was to create a comprehensive overview of the occurrence and importance of sporulating bacteria in the infant gut microbiota. The practical part of the work was focused on the use of various cultivation methods leading to the revitalization of endospores of bacteria present in the stool of an infant. Infant stool samples were heated or chemically treated (60 ° C, 80 ° C, ethanol) and anaerobically cultured on non-selective media for anaerobics with or without a subculture step. Isolates were identified using the MALDI TOF MS method. Stool samples were taken from the child at monthly intervals for the first twelve months of life. The baby was born vaginally in full time, breastfed and partially fed infant formula during the first year of life, and from the 4th month a solid food was also included in his diet. At the age of six months, the infant began to come into regular contact with a dog and also began to crawl, thus coming into frequent contact with foreign objects. C. butyricum and C. perfringens bacteria were identified in samples taken during the first month of the infant's life. During the following months there was an increase in the diversity of sporulating bacteria, when by the 3rd month the clostridial species of C. paraputrificum, C. difficile, C. tertium and C. jeddahense were identified in the stool and from the 6th month of the infant's life C. ramosum were detected in the samples. Other sporulating bacteria that were identified included Enterocloster aldensis, Paeniclostridium sordellii, Bacillus cereus and B. licheniformis. Thanks to various treatment methods, it was possible to isolate variable species of clostridia and other taxa. However, we consider ethanol treatment and direct cultivation to be the most appropriate procedure. Most of the isolates obtained can be classified as patobionts of the infant gut microbiota. While their presence represents a possible risk in case of dysbiosis, it is, on the other hand, important for the formation of mucosal immunity and butyrate production.

Keywords

kojenec, klostridie, kultivace, sporulace, butyrát

Keywords

infant, clostridia, cultivation, sporulation, butyrate

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Věra Neužil Bunešová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Food and Nutrition