Růst střevní mikrobioty na enterálních výživách

Anna Jelínková

Bachelor's thesis

Growth of intestinal microbiota on enteral nutrition

Abstract:

Střevní mikrobiota je důležitou součástí člověka, která ovlivňuje jeho zdraví. S počtem buněk až 10^14, jejich mezibuněčnou komunikací a komunikací s hostitelem by se dala označit za samostatný orgán. Její složení se mění s věkem, je ovlivněno způsobem narození, zdravím jedince, dietou a prostředím, ve kterém jedinec žije. Složení mikrobioty se v dospělosti, za předpokladu, že se jedná o zdravého člověka, nijak zásadně nemění, pokud není velká změna v dietě či prostředí. Zastoupení jednotlivých kmenů se liší v případě nemoci. Pacienti s Crohnovou chorobou se potýkají s významnou dysbiózou a bohužel zatím nebyl vyvinut účinný lék či léčebná metoda. Jednou z možností zmírnění příznaků je aplikace enterální výživy. Cílem práce bylo analyzovat pomocí kultivačních technik kvalitativní a kvantitativní mikrobiální složení fekálních vzorků kultivovaných na různých enterálních výživách in vitro. Zjistit tak, zda rozdíl ve složení určitých komponent může mít vliv na složení střevního mikrobiomu pacientů s Crohnovou nemocí (CD). Vzorky pacientů s CD se nepodařilo získat v požadované kvalitě, tak byly analyzovány vzorky zdravých jedinců. Studie probíhala na vzorcích stolice deseti účastníků, kteří dodali vzorky do 3 hodin po defekci. Tyto vzorky byly posléze analyzovány a kultivovány ve čtyřech různých enterálních výživách (EN; Fortini Multi Fibre, Fresubin Energy Fibre, Renutryl Booster a Ensure Plus Advance). Tyto výživy se liší svým složením, zejména v množství prebiotických složek a vitamínů, proto jsme předpokládali, že toto bude mít vliv na množství vykultivovaných bakterií. Kvantifikovány byly bifidobakterie, laktobacili, E. coli a celkové počty anaerobních bakterií. Kvantifikace byla provedena pomocí deskové kultivační metody na příslušných médiích. Celkové počty anaerobních bakterií dosáhly více než 10^9 KTJ/g a u jednotlivých EN byly podobné i u původních vzorcích stolice (FS). Stejný trend byl pozorován u dalších dvou detekovaných skupin. Lactobacily vykazovaly v průměru počty 6,21 ± 2,43 až 6,71 ± 2,59 log KTJ/g, což bylo téměř o 1,5 řádu vyšší než u FS. Průměrné množství detekovaných bakterií E. coli ve vzorcích stolice bylo okolo 5 log KTJ/g, nárůst E. coli u EN se pohyboval v rozmezí 3,50 ± 1,86 až 6,21 ± 2,74 log KTJ/g. Bifidobakterie byly detekovány v signifikantně nižších počtech okolo 10^7 KTJ/g u Fortini Multi Fibre při porovnání s původním FS. Ostatní EN nevykazovaly zlepšení růstu bifidobakterií a umožnily jim růst pouze v rozsahu 10^7–10^9 KTJ/g. Výsledky naznačují, že rozdílné složení a množství prebiotických složek a vitamínů ovlivnilo počty kultivovaných bakterií v in vitro experimentu, a může mít vliv na kvantitu a druhové složení mikroorganismů ve vzorcích stolice konzumentů.

Abstract:

The gut microbiota is very important part of human, which has an influence on human health. With the number of cells up to 10^14, their cell-to-cell communication and communication with host it could be described as a body organ. It´s composition is changed with age, mode of delivery, health, diet, and environment of living. Composition of gut microbiota of healhy adult is stable throughout his life, if there are not any big diet or environmental changes. In case of desease the composition of gut microbiota is changed. Patients with Crohn´s disease (CD) must fight with significant dysbiosis and even nowadays the disease can´t be cured completely. One of the methods of treatment is use of enteral nutrition. The aim of this study was to analyze and quantify microbial changes of faecal samples after their in vitro cultivation in various polymeric EN formulas using plate technique method. We assume that the difference of composition of various components would affect the composition of gut microbiota in CD patients. We could not get samples of CD patients in required quality, thus we had to analyse samples of healthy individuals. Ten faecal samples have been studied. They were analysed no longer than three hours after defecation. These samples were further analysed and cultivated in four various enteral nutritions (EN; Fortini Multi Fibre, Fresubin Energy Fibre, Renutryl Booster a Ensure Plus Advance). These EN differed in composition, especially in prebiotic and vitamin content. Therefore, we assumed that will affect the number of cultivated bacteria. We quantified bifidobacteria, lactobacili, E. coli and total counts of anaerobic bacteria. Analysis was performer using plate technique with appropriate media. Total counts of anaerobic bacteria reached more than 10^9 CFU/g and were similar among each variant of EN formula and as well in comparison to the FS itself. The same trend was also detected in the other two monitored groups. Lactobacilli exhibited average numbers of (6.21 ±2.43)– (6.71 ±2.59) log CFU g, that is almost 1.5 order of magnitudes higher than in FS. Average number of E. coli bacteria detected in FS was 5 log CFU/g, after cultivation in EN the number has increased to 3,50 ± 1,86 to 6,21 ± 2,74 log CFU/g. Bifidobacteria were detected in significantly decreased numbers, around 10^7 CFU g in Fortini Multi Fibre in comparison with FS. Other EN formulas do not appear to have enhanced their growth and enabled bifidobacteria to grow in range 10^7–10^9 CFU g. Our results indicate that the different composition and amount of prebiotic components and vitamins affected numbers of cultivated bacteria in in vitro experiment. That could affect quantity and composition of bacterial species in faecal samples.

Keywords

Crohnova choroba, enterální výživa, prebiotika, stolice, kultivace

Keywords

Crohn´s disease, Enteral nutrition, Prebiotics, Cultivation, Faeces

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 5. 2021

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 / field:
Agriculture, Horticulture and Rural Development / Nutrition and Foodstuffs