จุลินทรีย์ในลำไส้ที่เกี่ยวข้องกับภาวะก่อนเป็นเบาหวานและการรักษาผู้ป่วยเบาหวานชนิดที่ 2 โดยไม่ได้ตั้งใจ

ในบทความล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน  BMC Endocrine Disordersนักวิจัยได้สำรวจแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในลำไส้ในผู้ป่วยเบาหวานชนิดที่ 2 ก่อนเกิด (pre-T2D) และผู้ป่วย T2D ที่ได้รับการวินิจฉัยใหม่ goatbet การศึกษานี้เปรียบเทียบโปรไฟล์ของจุลินทรีย์ในลำไส้กับบุคคลที่มีสุขภาพดี

การศึกษา: การสำรวจจุลินทรีย์ในลำไส้ในผู้ป่วยภาวะก่อนเบาหวานและการรักษาเบาหวานชนิดที่ 2 โดยไม่ได้ตั้งใจ - การศึกษานำร่อง  เครดิตรูปภาพ: กราฟิก 3D Alpha Tauri/Shutterstock.comการศึกษา:  การสำรวจจุลินทรีย์ในลำไส้ในผู้ป่วยภาวะก่อนเบาหวานและการรักษาเบาหวานชนิดที่ 2 โดยไม่ได้ตั้งใจ - การศึกษานำร่อง เครดิตรูปภาพ: กราฟิก 3D Alpha Tauri/Shutterstock.com

พื้นหลัง

ผู้ที่เป็นโรคเบาหวานก่อนมีระดับน้ำตาลในเลือดสูงกว่าปกติ ซึ่งทำให้มีแนวโน้มที่จะเกิดภาวะ T2D นอกจากนี้ ผู้ป่วย T2D ที่ไม่ได้รับการรักษาใดๆ จะได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรค T2D เมื่อเร็วๆ นี้ ดังนั้นพวกเขาจึงยังไม่เริ่มใช้ยา เป็นไปได้ที่ผู้ป่วยทั้งสองประเภทจะเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตเพื่อป้องกันการโจมตีของ T2D และการจัดการ

การวิจัยชี้ให้เห็นว่าผู้ป่วยทุกรายที่มี T2D มีองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในลำไส้เปลี่ยนแปลงไปเมื่อเปรียบเทียบกับที่พบในบุคคลที่มีสุขภาพดี และการศึกษาได้แสดงให้เห็นถึงผลกระทบต่อระดับน้ำตาลในเลือด การดื้อต่ออินซูลิน (IR) ภาวะไขมันในเลือดผิดปกติ และการอักเสบ อย่างไรก็ตาม การศึกษายังไม่ได้ระบุโปรไฟล์ของจุลินทรีย์ที่เฉพาะเจาะจงสำหรับ T2D

เกี่ยวกับการศึกษา

ในการศึกษานำร่องในปัจจุบันที่ดำเนินการในประเทศนอร์เวย์เกี่ยวกับผู้ป่วย T2D ก่อน T2D และผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดี นักวิจัยได้ใช้การผสมผสานระหว่างการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน การสลายเซลล์ และการสกัด DNA จีโนมอัตโนมัติเพื่อดึง DNA จีโนมของแบคทีเรียจากตัวอย่างอุจจาระของผู้เข้าร่วมการศึกษาทั้งหมด วิเคราะห์ DNA โดยใช้แพลตฟอร์มการวิเคราะห์ทางพันธุกรรม (GA) สองแพลตฟอร์ม: GA-map® 131-plex และ Long 16S โดยใช้แพลตฟอร์มตัวระบุโมเลกุลเฉพาะ – การหาลำดับ (LUMI-Seq)™

GA-map® 131-plex ที่เป็นเป้าหมายของกรดไรโบโซมอลไรโบนิวคลีอิกของแบคทีเรีย 16S (rRNA) บริเวณยีน V3-V9 และ LUMI-Seq™ ที่เป็นเป้าหมาย V1-V9 บริเวณยีนที่มีความแปรผันสูง (V H ) ทั้งเก้านี้มีข้อมูลสายวิวัฒนาการที่มีคุณค่าเกี่ยวกับชุมชนแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในลำไส้

แบบแรกใช้เป้าหมายที่เลือกไว้ล่วงหน้าและระดับอนุกรมวิธานที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ในขณะที่การจัดลำดับ LUMI-Seq™ ต้องใช้การจัดลำดับ 16S rRNA แบบเต็มความยาว ซึ่งนำไปสู่ความแตกต่างในความละเอียดทางสายวิวัฒนาการที่ทำได้โดยทั้งสองแพลตฟอร์ม ดังนั้น นักวิจัยจึงสามารถคัดกรองแบคทีเรียเฉพาะ T2D ที่มีศักยภาพทั้งหมดได้ในวงกว้างโดยใช้ทั้งสองแพลตฟอร์มนี้

ทีมงานใช้แพลตฟอร์ม LUMI-Seq™ เพื่อคัดกรอง gDNA ที่ดึงมาจากตัวอย่างอุจจาระของ 16 T2D, 22 pre-T2D และอาสาสมัครที่มีสุขภาพดี 48 ราย (n=86) และ GA-map® 131-plex สำหรับการคัดกรอง gDNA ของ 18 T2D, 22 pre-T2D -T2D และกลุ่มตัวอย่างสุขภาพดี 38 กลุ่ม ได้แก่ รวม 78 กลุ่มตัวอย่าง

สุดท้าย ทีมวิเคราะห์ข้อมูลจากทั้งสองแพลตฟอร์มโดยใช้วิธีการทางสถิติต่างๆ ในข้อมูล GA-map® 131-plex พวกเขาสำรวจความแปรผันระหว่างและภายในกลุ่มในโปรไฟล์แบคทีเรียของช่วงก่อน T2D, T2D และตัวอย่างที่มีสุขภาพดีโดยใช้วิธีหลายตัวแปรแบบไม่มีพารามิเตอร์สำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) และ วิธีแบบยุคลิดและเบรย์–เคอร์ติสสำหรับการวิเคราะห์ความแปรปรวนหลายตัวแปรแบบเรียงสับเปลี่ยน (PerMANOVA)

ในทำนองเดียวกัน พวกเขาสำรวจความแปรผันระหว่างและภายในกลุ่มในโปรไฟล์แบคทีเรียของ pre-T2D, T2D และตัวอย่างที่มีสุขภาพดีในข้อมูล LUMI-Seq™ โดยใช้การวิเคราะห์พิกัดหลัก (PCoA) และ PerMANOVA

ผลลัพธ์

GA-map® 131-plex เป็นแผงโพรบสำหรับการวิจัยเท่านั้นที่มีเป้าหมายไปที่ DNA ของแบคทีเรีย ซึ่งระบุและแสดงลักษณะโปรไฟล์ของแบคทีเรียที่สำคัญทั้งหมดในตัวอย่างอุจจาระที่เกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์ในลำไส้ของอาสาสมัครที่มีสุขภาพดีและผู้ป่วย T2D

eBook จุลชีววิทยา รวบรวมบทสัมภาษณ์ บทความ และข่าวเด่นในปีที่ผ่านมา

ดาวน์โหลดฉบับล่าสุด

ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (PCR) ที่ใช้คู่ไพรเมอร์สากลขยายบริเวณที่มีตัวแปรแปรผันสูงของยีน 16S rRNA V3-V9 ซึ่งทีมงานได้ผสมเข้ากับแผงโพรบ DNA ขนาด 131 เพล็กซ์

ต่อไป เครื่องมือ Luminex® 200™ ตรวจจับและวัดปริมาณสัญญาณฟลูออเรสเซนต์ที่ปล่อยออกมาจากโพรบแบบไฮบริดที่ติดแท็กด้วยฟลูออโรฟอร์สำหรับการตรวจจับ ซึ่งบ่งชี้ถึงความอุดมสมบูรณ์ของแบคทีเรียเป้าหมายในตัวอย่าง

แผนภูมิคะแนน PCA ของข้อมูล GA-map® 131-plex บ่งชี้ความแปรผันของโปรไฟล์แบคทีเรียที่สำคัญที่สุดในกลุ่มก่อน T2D เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มที่มีสุขภาพดี

การวิเคราะห์ PerMANOVA เผยให้เห็นผลกระทบที่มีนัยสำคัญของดัชนีมวลกาย (BMI) ต่อข้อมูลนี้ แต่ไม่มีผลกระทบหรือผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อพารามิเตอร์ทางคลินิกอื่นๆ อายุ เพศ และ F-cal

ขั้นตอนการทำงานของ LUMI-Seq™ เกี่ยวข้องกับการเขียนบาร์โค้ดโมเลกุล 16S RNA แต่ละตัวด้วยตัวระบุโมเลกุลเฉพาะ (UMI) ตามด้วยการขยาย การแยกส่วน และการหาลำดับโดยใช้แพลตฟอร์ม MiSeq™ โดยเฉลี่ยแล้ว ระบบจะสร้างลำดับ 16S ความยาวเต็มได้ 4,812 ชุดต่อตัวอย่าง

PCoA เผยให้เห็นว่ามีการแยกแยะตัวอย่างเพียงเล็กน้อยต่อกลุ่มทางคลินิกสำหรับข้อมูล LUMI-Seq™ ในขณะที่การวิเคราะห์ PerMANOVA แสดงให้เห็นว่าไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อพารามิเตอร์ทางคลินิก อายุ เพศ และ BMI

นอกจากนี้ ผู้เขียนตั้งข้อสังเกตว่าแบคทีเรียที่ผลิตกรดไขมันสายสั้น (SCFA) จาก  ไฟลา Bacillota  ( Firmicutes ) มีความอุดมสมบูรณ์แตกต่างกันในตัวอย่าง T2D และก่อน T2D เมื่อเปรียบเทียบกับอาสาสมัครที่มีสุขภาพดี

ตามแบบจำลองการจำแนกประเภท  Bacillota  เป็นหนึ่งในสิบอันดับแรกที่อำนวยความสะดวกในการแยกแยะความแตกต่างของ pre-T2D และ T2D จากผู้ที่มีสุขภาพดี

แบคทีเรียที่สร้าง SCFA,  A. rectalis (Eubacterium rectale)  และ  H. biformis  ( Eubacterium biforme ) ยังช่วยแยกแยะผู้ป่วยก่อน T2D และ T2D จากอาสาสมัครที่มีสุขภาพดี

กลุ่มแบคทีเรียอีกกลุ่มหนึ่งในสิบอันดับแรกคือ Doreaที่ผลิต SCFA  ซึ่งมีอยู่มากมายในผู้ป่วยก่อน T2D และ T2D โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบคทีเรีย ที่  ผลิต SCFA โดยเฉพาะ butyrate,  F prausnitziiและ  Rosebury ลดลงในผู้ป่วยก่อน T2D และ T2D

แบคทีเรียฉวยโอกาสบางชนิดยังช่วยแยกแยะผู้ป่วยก่อนเกิด T2D และ T2D จากอาสาสมัครที่มีสุขภาพดี ดังนั้น  Streptococcus และ  Proteobacteria จึงมีมากมายต่างกันในผู้ป่วยก่อน T2D

เป็นที่น่าสังเกตว่าบิวเทรตและแบคทีเรียที่สร้าง SCFA อื่นๆ ส่งเสริมสภาพแวดล้อมต้านการอักเสบภายในลำไส้ และช่วยรักษาการทำงานของลำไส้ให้เป็นปกติ การศึกษายังแนะนำว่าสิ่งเหล่านี้ช่วยปรับปรุงความทนทานต่อ IR และกลูโคส

ในทางตรงกันข้าม lipopolysaccharide (LPS) ที่ได้มาจาก Pseudomonadota และแบคทีเรียฉวยโอกาสส่งเสริมการอักเสบ ซึ่งอาจนำไปสู่การเหนี่ยวนำของ IR และสภาวะการอักเสบระดับต่ำ

ข้อสรุป

โดยรวมแล้ว การศึกษานำร่องนี้เผยให้เห็นว่าความแตกต่างในความอุดมสมบูรณ์ของแบคทีเรียที่สร้าง SCFA แบคทีเรียที่เกี่ยวข้องกับการอักเสบ ที่อาจก่อให้เกิดการอักเสบ และแบคทีเรียฉวยโอกาส มีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในลายเซ็นของจุลินทรีย์ในลำไส้ ซึ่งสร้างความแตกต่างระหว่างผู้ป่วยก่อน T2D และ T2D จากคนที่มีสุขภาพดี วิชา

การศึกษาในอนาคตควรปรับปรุงลายเซ็นของจุลินทรีย์ในลำไส้ที่จำเพาะต่อโรคเบาหวานที่ระบุในการศึกษานี้เพิ่มเติม