nogrЭкспериментальная и клиническая гастроэнтерологияExperimental and Clinical Gastroenterology1682-8658«Global Media Technologies»10.31146/1682-8658-ecg-185-1-96-105nogr-1534Research ArticleКЛИНИЧЕСКАЯ ГАСТРОЭНТЕРОЛОГИЯCLINICAL GASTROENTEROLOGYСтановление микробиоценоза кишечника у детей, рожденных от матерей с гестационным сахарным диабетомFormation of intestinal microbiocenosis in children born to mothers with gestational diabetes mellitushttps://orcid.org/0000-0001-8760-3231МаяцкаяТ. А.MayatskayaT. A.

Маяцкая Татьяна Александровна, аспирант кафедры педиатрии с инфекционными болезнями у детей

Москва 117997, ул. Островитянова д. 1, Россия

Tatiana A. Mayatskaya, Postgraduate student of the Department of Pediatrics with infectious diseases in children of FAPE, Scopus ID: 57212526804

Ostrovitianov str. 1, Moscow, 117997, Russia

https://orcid.org/0000-0003-2298-7427ХаритоноваЛ. А.KharitonovaL. A.

Харитонова Любовь Алексеевна, д. м. н., проф., зав. кафедрой педиатрии с инфекционными болезнями у детей

Москва 117997, ул. Островитянова д. 1, Россия

Lyubov A. Kharitonova, MD, Professor, Head of the Department of Pediatrics with infectious diseases in children of Faculty of additional professional education; Scopus Author ID: 7004072783

Ostrovitianov str. 1, Moscow, 117997, Russia

luba2k@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1143-669XПапышеваО. В.PapyshevaO. V.

Папышева Ольга Виуленовна, к. м. н., гл.врач

115446, г. Москва, Коломенский проезд, д. 4, Россия

Olga V. Papysheva, Candidate of medical sciences, Head physician

Kolomensky proezd, 4115446, Moscow, Russia

ЗатеваловА. М.ZatevalovA. M.

Затевалов Александр Михайлович, гл. н. с. лаборатории Диагностики и профилактики инфекционных заболеваний

ул. Адмирала Макарова, д. 10, Москва, 125212, Россия

Alexander M. Zatevalov, Chief Researcher of Laboratory of diagnostics and prophylaxis of infectious diseases; Scopus ID: 57192157894

st. Admiral Makarov, 10, Moscow, 125212, Russia

Российский Национальный Исследовательский Медицинский Университет им. Н. И. Пирогова Российская ФедерацияРоссияPirogov Russian National Research Medical UniversityRussian FederationГосударственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы «Городская клиническая больница имени С. С. Юдина Департамента здравоохранения города Москвы»РоссияState budgetary institution of health care of the city of Moscow “City Clinical Hospital named after S. S. Yudin of the Moscow City Health DepartmentRussian FederationФБУН «Московский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г. Н. Габричевского» РоспотребнадзораРоссияGabrichevsky Moscow research Institute of epidemiology and Microbiology of the Russian consumer protection agency RospotrebnadzorRussian Federation2021160320211196105Copyright © Маяцкая Т.А., Харитонова Л.А., Папышева О.В., Затевалов А.М., 20212021Маяцкая Т.А., Харитонова Л.А., Папышева О.В., Затевалов А.М.Mayatskaya T.A., Kharitonova L.A., Papysheva O.V., Zatevalov A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nogr.org/jour/article/view/1534Актуальность

Актуальность. В настоящее время мировым медицинским сообществом изучается влияние микробиоценоза на макроорганизм. Так известно, что метаболом микробиома кишечника человека может являться одним из факторов развития патологических процессов в тканях и органах.

Цель исследования

Цель исследования. Совершенствовать раннюю диагностику нарушений микроэкологии кишечника у грудных детей, путем определения видового состава и функциональной активности микрофлоры кишечника для прогнозирования состояния здоровья детей, родившихся от матерей с сахарным диабетом.

Материал и методы

Материал и методы. Проведено исследование состояния микробиоценоза кишечника у 60 грудных детей в возрасте 1–28 дней, из них 22 ребенка от здоровых матерей (контрольная группа) и 38 от матерей, больных сахарным диабетом (СД) (исследовательская группа). Исследовали: видовой состав микробиоценоза кишечника; его функциональное состояние по концентрациям короткоцепочечных жирных кислот (КЖК); содержание эластазы и простых углеводов в кале. Видовой состав изучали методом ngs-секвенирования кала, концентрацию КЖК методом газо-жидкостной хроматографии подкисленного супернатанта кала, для количественного определения панкреатической эластазы в образцах кала применялся иммуноферментный анализ ELISA, для определения содержания углеводов в кале — метод Бенедикта. Мерой дизбиоза кишечника считали биоразнообразие микробного сообщества, которое в биологии количественно определяется индексом Шеннона и рассчитывается по формуле:

 

 

 

 

где

где

 

 

 

 

и соответствует числу видов микроорганизмов в микробном сообществе кишечника. Нормированный индекс Шеннона имеет разброс значений от 0 до 1, что удобно для интерпретации состояния микробиоценоза. Увеличение биоразнообразия микробного сообщества связано с увеличением дисбиотических нарушений микробиоценоза кишечника. Статистический анализ полученных данных проводился с использованием программных пакетов Statistica 8.0. и MS OfficeExсel 2010.

Результаты исследования

Результаты исследования. У детей, рожденных от матерей с сахарным диабетом, формирование микробного сообщества на этапе заселения кишечного тракта происходит за счет увеличения видового биоразнообразия и формирования сильных корреляционных связей между различными классами микроорганизмов, что указывает на снижение симбионтных отношений микробиоценоза с макроорганизмом, опосредованных в норме состоянием клеток кишечного эпителия, кооперацией клеток и компонентов кишечного мукозного барьера. За счет выраженного биоразнообразия и межвидового симбиоза бактерий в толстой кишке формируются компенсаторные механизмы для сосуществования макроорганизма и микробиоты. Таким образом происходит не только выработка масляной кислоты в достаточном количестве, но и потребление КЦЖК микробиотой с последующим выделением изокислот в увеличенном количестве, что приводит к росту гнилостной микробной флоры.

Rationale

Rationale. The global medical community currently studies the influence of microbiocenosis on macroorganism. The metabolome of the human gut microbiome may be a factor in the development of pathology in tissues and organs.

Objective

Objective. To improve the early diagnosis of intestinal microecology disorders in infants by determining the species composition and functional activity of the intestinal microflora to predict the health status of children born to mothers with diabetes.

Materials and methods

Materials and methods. We studied the intestinal microbiocenosis in 60 infants aged 1–28 days, including 22 infants by healthy mothers (control group) and 38 infants by mothers with diabetes (study group). The following was evaluated: the species composition of the intestinal microbiocenosis; its functional state by concentrations of short-chain fatty acids (SCFA); the content of elastase and simple carbohydrates in feces. The species composition was studied by fecal next generation sequencing (NGS), SCFA concentration was studied by gas-liquid chromatography of acidified fecal supernatant, pancreatic elastase in fecal samples was quantified by ELISA, and fecal carbohydrate content was determined by Benedict’s test. The gut dysbiosis was measured by the biodiversity of the microbial community quantified in biology by Shannon index according to the formula:

 

 

 

 

where

where

 

 

 

 

and corresponds to the number of microbial species in the intestinal microbial community. Normalized Shannon index has a range of values from 0 to 1, convenient for the interpretation of the microbiocenosis condition. An increase in the biodiversity of the microbial community was associated with an increase in dysbiotic changes of the gut microbiocenosis. Statistical analysis was performed with Statistica 8.0 and MS Office Excel 2010.

Results

Results. In children born by mothers with diabetes, the formation of microbial community at the stage of intestinal tract settlement occurs because of the increase of species biodiversity and formation of strong correlation between different classes of microorganisms, indicating a decrease of symbiont relationships of microbiocenosis with macroorganism normally mediated by intestinal epithelial cells condition and cooperation of the cells with intestinal mucosal barrier components. Due to the pronounced biodiversity and interspecies symbiosis of bacteria, compensatory mechanisms are formed in the colon for coexistence of macroorganism and microbiota. Thus, not only the butyric acid is produced in sufficient quantities but also the microbiota consumes SCFA releasing an increased amounts of iso-acids and promoting the growth of putrefactive microbial flora.

микробиоценозкишечникметагеномикапанкреатическая эластазагестационный сахарный диабетдетиmicrobiocenosisgutmetagenomicspancreatic elastasegestational diabetes mellituschildrenReferencesВоробьев А. А. Бактерии нормальной микрофлоры: биологические свойства и защитные функции // ЖМЭИ. – 1999. – № 6. – С. 102–105.Vorobiev A. A. Bacteria of normal microflora: biological properties and protective functions. ZhMEI. 1999, no. 6, pp. 102–105. (In Russ).Кучумова С. Ю. Физиологическое значение кишечной микрофлоры / С. Ю. Кучумова, Е. А. Полуэктова, А. А. Шептулин [и др.] // РЖГГК. – 2011. – Т. 21, № 5. – С. 17–27. 2.Kuchumova S. Yu., Poluektova E. A., Sheptulin A. A., et al. Physiological significance of intestinal microflora. RZhGGK. 2011, Vol. 21, No. 5, pp. 17–27. (In Russ).Douglas A. Symbiotic interaction. Oxford Univer Press. Oxford: Y-N, Toronto, 1994, 148 p.Douglas A. Symbiotic interaction. Oxford Univer Press. Oxford: Y-N, Toronto, 1994, 148 p.Затевалов, А. М. Киселева И. А., Копанев Ю. А., Алешкин А. В., Афанасьев С. С., Селькова Е. П. Влияние бактериофагов на микрофлору толстой кишки // Материалы 1 международной научно-практической конференции «Бактериофаги: теоретические и практические аспекты применения в медицине, ветеринарии и пищевой промышленности». Ульяновск: УГСХА им. П. А. Столыпина. 2013. Т. 2. С. 9–14.Zatevalov A. M., Kiseleva I. A., Kopanev Yu. A., Aleshkin A. V., Afanasyev S. S., Selkova E. P. The influence of bacteriophages on the microflora of the large intestine. Materials of the 1st international scientific-practical conference “Bacteriophages: theoretical and practical aspects of application in medicine, veterinary medicine and food industry.” Ulyanovsk. UGSKhA them. P. A. Stolypin. 2013, no.2, pp.9–14.Затевалов А. М., Алёшкин В. А., Селькова Е. П., Гренкова Т. А. Определение критической для функциональной активности нормальной микрофлоры кишечника и ротоглотки величины концентрации масляной кислоты в кале пациентов отделения реанимации и интенсивной терапии, находящихся на зондовом питании. Фундаментальная и клиническая медицина. 2017. Т. 2. № 1. С. 14–22.Zatevalov A.M., Alyoshkin V. A., Selkova E. P., Grenkova T. A. Determination of the concentration of butyric acid in feces, critical for the functional activity of normal intestinal and oropharyngeal microflora, of butyric acid concentration in the feces of patients of the intensive care unit who are on tube feeding. Fundamental and clinical medicine. 2017, Vol. 2, no. 1, pp. 14–22. (In Russ).Онищенко Г. Г., Алешкин В. А., Афанасьев С. С., Поспелова В. В., Грачева Н. М., и др. Иммунобиологические препараты и перспективы их применения в инфектологии/ ГОУВУМНЦМЗРФ – Москва, 2002.Onishchenko G.G., Aleshkin V. A., Afanasyev S. S., et al. Immunobiological preparations and prospects for their use in infectious diseases. GOUVUMNTSMZRF Publ., Moscow, 2002. (In Russ).Aagaard K. et al., 2014.Aagaard K. et al., 2014.Donlan R. M., Costerton J. W. Biofilms: survival mechanisms of clinically relevant microorganisms. Clin. Microbiol. Rev. 2002, Vol. 15, pp. 167–193.Donlan R. M., Costerton J. W. Biofilms: survival mechanisms of clinically relevant microorganisms. Clin. Microbiol. Rev. 2002, Vol. 15, pp. 167–193.Macfarlane S. Microbial biofilm communities in the gastrointestinal tract. J. Clin. Gastroenterol. 2008, Vol. 242(Suppl. 3), pp. S142–S143.Macfarlane S. Microbial biofilm communities in the gastrointestinal tract. J. Clin. Gastroenterol. 2008, Vol. 242(Suppl. 3), pp. S142–S143.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.