Εντερική μικροχλωρίδα και παχυσαρκία

Abstract

Background: During the last two decades, gut microflora (or else, gut microbiota) has emerged as a novel environmental factor for the pathogenesis of obesity and metabolic health, with human diet being a prominent factor in shaping the structural and functional dynamics of the intestinal ecosystem. Aim: Taking in mind the scarcity of relevant reports available in our country, the aim of the study was to compare the characteristics of gut microbiota, bowel movements and gastrointestinal symptoms in a random sample of Greeks based on Body Mass Index (BMI) categorization and to map the possible associations of the above parameters with BMI and other anthropometric indices of obesity. In addition, potential associations of well-known and novel cardiometabolic risk markers with gut microbiota characteristics were further investigated. Finally, we aimed to investigate possible connections of adherence level to the Mediterranean Diet (MedDietScore) with parameters of gut microbiota, bowel movements and gastrointestinal symptoms in our study. Methodology: This cross-sectional study took place in the urban area of Attica during the period 2011-2016 and included clinical and anthropometric evaluation, biological sampling and completion of questionnaires to record dietary intake, lifestyle characteristics, gastrointestinal symptoms and stool characteristics. Biochemical markers, markers of systemic inflammation, markers of metabolic endotoxemia, markers of oxidative stress, markers of visceral adipose tissue dysfunction and other markers of cardiometabolic risk were determined in blood samples. Gut microbiota composition was determined in faecal samples by molecular techniques (qPCR, 16S rRNA gene sequencing) after proper microbial genomic DNA isolation, whereas culture-based methodology was further applied. Stool moisture (%) and pH, as well as faecal concentrations of short-chain fatty acids (SCFAs) by gas chromatography, were further determined. Comparisons were based on BMI categorization and tertiles of MedDietScore, and multiple regression models based on possible confounders were further applied. Results: 123 Greek adults (64 men and 59 women, mean age 42.5 years) participated in the study. Obese phenotype was characterized by impaired metabolic health and low-grade inflammation, higher endotoxemia and intestinal permeability and a greater number of bowel movements and diarrheic evacuations compared to normal Body Weight (BW) group (p<0.05). Obesity was characterized by restricted colonization patterns of Akkermansia muciniphila (Verrucomicrobia) and Methanobrevibacter spp. (Euryarchaeota), with low bimodal levels of A. muciniphila being detected in 58.8% of overweight/obese subjects versus 27.6% of subjects with normal BW (p=0.004). Correlations of gut microbiota characteristics with BMI were numerically limited compared to observations regarding anthropometric indices of central obesity and body fat distribution. Colonization patterns of A. muciniphila illustrated a variety of adjusted associations with markers of cardiometabolic health, whereas other features of the gut microbiota (e.g. methanogens, Christensenella minuta, bifidobacteria/Escherichia coli ratio, microbial richness and diversity, branched SCFAs) merit further investigation. Lastly, MedDietScore was significantly related to features of gut microbiota composition, SCFAs production and gastrointestinal symptomatology, offering future perspectives on gut microbiota modification. Conclusions: Our data suggest complex connections of gut microbiota with obesity and warrant future research efforts in consideration of the characteristics of the Greek lifestyle.

Εισαγωγή: Η εντερική μικροχλωρίδα (ή εντερικός μικροβιόκοσμος) έχει αναδειχθεί τις τελευταίες δύο δεκαετίες ως ένας νέος περιβαλλοντικός παράγοντας της παχυσαρκίας και εν γένει μεταβολικής υγείας του ξενιστή, με τη διατροφή να κατέχει εξέχουσα θέση στη διαμόρφωση των δομικών χαρακτηριστικών και της λειτουργικής δυναμικής του εντερικού οικοσυστήματος. Σκοπός: Με αφορμή την ένδεια διαθέσιμων σχετικών αναφορών στη χώρα μας, σκοπός της μελέτης ήταν η σύγκριση των χαρακτηριστικών του εντερικού μικροβιόκοσμου, των κενώσεων και της γαστρεντερικής συμπτωματολογίας βάσει της κατηγοριοποίησης του Δείκτη Μάζας Σώματος (ΔΜΣ) σε ένα τυχαίο δείγμα Ελλήνων/-νίδων και μια αποτύπωση των πιθανών συσχετίσεων των παραπάνω παραμέτρων με τον ΔΜΣ και άλλους ανθρωπομετρικούς δείκτες παχυσαρκίας. Επιπλέον, διερευνήθηκαν πιθανές συσχετίσεις παραδοσιακών και καινοτόμων δεικτών καρδιομεταβολικού κινδύνου με τα χαρακτηριστικά του εντερικού μικροβιόκοσμου. Τέλος, στόχος ήταν η διερεύνηση πιθανών διασυνδέσεων του βαθμού προσκόλλησης στη Μεσογειακή Δίαιτα (MedDietScore) με τα χαρακτηριστικά του εντερικού μικροβιόκοσμου, των κενώσεων και της γαστρεντερικής συμπτωματολογίας στο τυχαίο δείγμα. Μεθοδολογία: Η συγχρονική μελέτη έλαβε χώρα στον νομό Αττικής κατά τη χρονική περίοδο 2011-2016 και περιλάμβανε κλινική και ανθρωπομετρική αξιολόγηση, λήψη βιολογικών δειγμάτων και συμπλήρωση ερωτηματολογίων για την καταγραφή της διαιτητικής πρόσληψης, χαρακτηριστικών του τρόπου ζωής, της γαστρεντερικής συμπτωματολογίας και των χαρακτηριστικών των κενώσεων. Στο αίμα προσδιορίστηκαν βιοχημικοί δείκτες, δείκτες συστημικής φλεγμονής, δείκτες μεταβολικής ενδοτοξαιμίας, δείκτες οξειδωτικού στρες, δείκτες δυσλειτουργίας σπλαχνικού λιπώδους ιστού και λοιποί δείκτες καρδιομεταβολικού κινδύνου. Η σύσταση του εντερικού μικροβιόκοσμου προσδιορίστηκε στα κόπρανα με μοριακές τεχνικές (qPCR, αλληλούχιση 16S rRNA γονιδίου), κατόπιν κατάλληλης απομόνωσης του μικροβιακού ολικού γενωμικού DNA, αλλά και βάσει καλλιεργητικής μεθοδολογίας. Στα δείγματα κοπράνων προσδιορίστηκε η υγρασία (%) και το pH, καθώς και οι συγκεντρώσεις των λιπαρών οξέων βραχείας αλύσου (SCFAs) με αέρια χρωματογραφία. Οι συγκρίσεις έγιναν βάσει της κατηγοριοποίησης του ΔΜΣ και των τριτημορίων του MedDietScore, ενώ εφαρμόστηκαν περαιτέρω και μοντέλα παλινδρόμησης αξιοποιώντας μια σειρά συγχυτικών παραγόντων. Αποτελέσματα: Στη μελέτη συμμετείχαν 123 ενήλικα άτομα (64 άντρες και 59 γυναίκες, μέση ηλικία 42,5 έτη). Ο παχύσαρκος φαινότυπος χαρακτηρίστηκε από διαταραγμένη μεταβολική υγεία και χαμηλού βαθμού φλεγμονή, επαυξημένη ενδοτοξαιμία και εντερική διαπερατότητα και μεγαλύτερο αριθμό κενώσεων και διαρροϊκών κενώσεων συγκριτικά με το φυσιολογικό σωματικό βάρος (ΣΒ) (p<0,05). Ως προς τον εντερικό μικροβιόκοσμο, η παχυσαρκία χαρακτηρίστηκε από περιορισμένα πρότυπα αποικισμού των Akkermansia muciniphila (Verrucomicrobia) και Methanobrevibacter spp. (Euryarchaeota), με τα χαμηλά επίπεδα του βακτηρίου A. muciniphila βάσει διτροπικής κατανομής να εντοπίζονται στο 58,8% των υπέρβαρων/παχύσαρκων ατόμων έναντι του 27,6% των ατόμων με φυσιολογικό ΣΒ (p=0,004). Οι διασυνδέσεις των χαρακτηριστικών του εντερικού μικροβιόκοσμου με τον ΔΜΣ ήταν αριθμητικά περιορισμένες συγκριτικά με τις παρατηρήσεις ως προς τους δείκτες της κεντρικού τύπου παχυσαρκίας και του σωματικού λίπους. Τα πρότυπα αποικισμού του μικροοργανισμού A. muciniphila παρουσίασαν ποικίλες σταθμισμένες συσχετίσεις με την καρδιομεταβολική υγεία των ατόμων, ενώ λοιπά χαρακτηριστικά του εντερικού μικροβιόκοσμου (π.χ. μεθανογόνα, Christensenella minuta, λόγος bifidobacteria/Escherichia coli, μικροβιακός πλούτος και ποικιλότητα, διακλαδισμένα SCFAs) αξίζουν περαιτέρω διερεύνησης. Τέλος, το MedDietScore σχετίστηκε σημαντικά με τη σύσταση του εντερικού μικροβιόκοσμου, την παραγωγή των SCFAs και τη γαστρεντερική συμπτωματολογία, προσφέροντας νέες προοπτικές στην τροποποίηση του εντερικού μικροβιόκοσμου. Συμπεράσματα: Τα δεδομένα μας προτείνουν σύνθετες διασυνδέσεις του εντερικού μικροβιόκοσμου και της παχυσαρκίας και επιτάσσουν πρόσθετες ερευνητικές προσπάθειες υπό το πρίσμα των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών του ελληνικού τρόπου ζωής.