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La dysbiose d’Escherichia coli se corrèle avec une dysfonction gastro-intestinale chez les enfants atteints de fibrose kystique

Nous montrons que l’abondance d’Escherichia coli dans le microbiote fécal était significativement plus élevée chez les jeunes enfants atteints de fibrose kystique que chez les témoins et corrélée aux mesures fécales de malabsorption et d’inflammation des nutriments, ce qui suggère que E. coli pourrait contribuer à la dysfonction gastro-intestinale de la fibrose kystique

La fibrose kystique CF est causée par des mutations du CFTR régulateur de la conductance transmembranaire CF, qui régule la perméabilité des ions et de l’eau des cellules épithéliales. Les mutations CFTR conduisent à des infections respiratoires chroniques et à un dysfonctionnement des muqueuses digestives gastro-intestinales. , entraînant une morbidité et une mortalité importantes Le tractus gastro-intestinal est souvent le siège des premières manifestations de la mucoviscidose, notamment une obstruction intestinale grave et récidivante, une malabsorption des graisses, des protéines et des vitamines liposolubles, et un retard de croissance résultant d’une insuffisance pancréatique. Comme la croissance précoce a été corrélée avec la morbidité et la mortalité globales dans la mucoviscidose , il y a un grand intérêt à comprendre les déterminants du succès et de l’échec de la croissance. échec de croissance et obstruction intestinale ction persistent , indiquant que d’autres facteurs contribuent probablement à ces morbidités Récemment, un petit nombre d’études ont indiqué que le microbiote GI des personnes fibro-kystiques pouvait être anormal Ces études portaient sur les personnes âgées fibro-kystiques ayant reçu des quantités importantes d’antibiotiques et / ou utilisé des technologies qui ne détectaient que des bactéries individuelles telles que la culture ou la réaction en chaîne par polymérase spécifique à l’espèce ou qui ne pouvaient pas distinguer les microbes au niveau de l’espèce Pour identifier rigoureusement les microbiote GI spécifiques des FC qui ne sont pas dues aux traitements, une étude comparerait de façon optimale des échantillons de très jeunes enfants avec et sans mucoviscidose en utilisant des outils métagénomiques. Plusieurs caractéristiques inhérentes au tractus gastro-intestinal des FC pourraient permettre de sélectionner un microbiote altéré; Elles comprennent des anomalies ioniques et hydriques, une accumulation de mucus, une malabsorption altérant le pool nutritif luminal gastro-intestinal et des anomalies possibles de la fonction immunitaire muqueuse qui résultent toutes d’un dysfonctionnement CFTR. Les voies GI des personnes fibro-kystiques sont souvent enflammées et peuvent avoir une mobilité réduite [ Toutes ces propriétés peuvent entraîner un microbiote gastro-intestinal spécifique à la mucoviscidose, ce qui pourrait altérer le traitement ultérieur des nutriments, l’inflammation et l’immunité des muqueuses, entraînant des conséquences néfastes à long terme pour la santé.Nous avons recueilli des échantillons fécaux de jeunes enfants atteints de mucoviscidose et d’insuffisance pancréatique Les données démographiques sont présentées dans un tableau supplémentaire à l’aide de l’analyse phylogénétique métagénomique MetaPhlAn des séquences de fusil métagénomique générées avec la plate-forme Illumina HiSeq, nous avons comparé le microbiote i n ces échantillons chez les enfants avec et sans mucoviscidose

Méthodes

Les détails méthodologiques sont inclus dans les données supplémentaires en ligne Cette étude a été approuvée par le conseil d’examen institutionnel de l’hôpital pour enfants de Seattle; consentement éclairé a été obtenu pour tous les sujets de l’étude

RÉSULTATS ET DISCUSSION

Nous avons analysé des échantillons d’enfants atteints de mucoviscidose et d’enfants sans mucoviscidose. Une différence frappante dans la constitution du microbiote était immédiatement évidente lors de l’analyse phylogénétique comparée des échantillons fécaux FC et non-CF. Tableau supplémentaire Comme le montre la figure, la bactérie gram-négative Escherichia coli était nettement plus abondante dans les échantillons d’enfants atteints de mucoviscidose que chez ceux qui n’en avaient pas

L’infection respiratoire chronique des enfants atteints de mucoviscidose est souvent reflétée par l’expansion clonale des lignées individuelles d’espèces bactériennes spécifiques dans le poumon. Pour déterminer si les populations fécales de E. coli chez les enfants atteints de mucoviscidose étaient clonales, nous avons effectué une analyse MLST par les données de fusil de métagénomique pour les échantillons CF et non-CF proviennent d’un sujet différent qui correspond aux gènes de ménage E coli dans le schéma MLST Cette analyse a montré que, contrairement aux infections respiratoires, les populations d’E. De plus, l’analyse du contenu du gène E coli à partir des données métagénomiques n’a pas démontré de caractéristiques uniques associées à la virulence, comme l’enrichissement d’adhésines spécifiques ou d’autres gènes de virulence, dans les populations CF par rapport aux autres. Par conséquent, même si E coli était plus abondant dans les échantillons de selles des FC, il n’y avait pas de facteur épidémiologique unique. Des études qualitatives antérieures sur le microbiote fécal des FC ont permis d’identifier des dysbioses caractérisées par une représentation relativement éparse du genre Bifidobacterium et une diversité globale moindre. par rapport aux échantillons de personnes sans CF Cependant, les sujets de ces études étaient généralement beaucoup plus âgés que les nourrissons, conduisant les auteurs à spéculer que ces différences étaient dues à la forte charge d’antibiotiques à laquelle leurs sujets ont été exposés. le microbiote des nourrissons et des enfants plus âgés et des adultes atteints de mucoviscidose, les taxons bactériens identifiés comme Escherichia ont également été trouvés abondants, bien que non quantifiés; aucune comparaison avec des échantillons non-FC n’a été faite; En revanche, l’étude porte sur les jeunes enfants, les corrélations avec la malabsorption et l’inflammation et l’exclusion dans les analyses statistiques des échantillons. Cependant, ces résultats n’ont pas permis de déterminer si la dysbiose chez E. coli observée chez les jeunes enfants atteints de mucoviscidose était le résultat direct de la maladie. La corrélation avec la teneur en matières grasses fécales pourrait refléter une sélection nutritionnelle pour E coli qui peut métaboliser la protéine ou les lipides qui sont mal absorbés, et donc abondants, dans les FC. Voies digestives Alternativement, parce que la graisse fécale sert en partie de marqueur du tractus gastro-intestinal C Dysfonction FTR, la relation avec l’abondance de E coli peut être due à d’autres caractéristiques dysfonctionnelles caractéristiques du tractus gastro-intestinal des FC, tels que la motilité ou l’accumulation de mucus La source principale de nutriments pour E coli dans le tractus gastro-intestinal sain Les concentrations plus élevées de calprotectine dans les selles, révélatrices d’une inflammation gastro-intestinale, observées chez les enfants atteints de mucoviscidose dans cette étude sont en accord avec les résultats de l’étude. études précédentes Il est tentant de spéculer sur la présence ou le produit de l’inflammation gastro-intestinale chez les personnes atteintes de diverses maladies inflammatoires de l’intestin . Les preuves collectives de ces études et d’autres suggèrent que les changements qui se produisent dans la lumière intestinale pendant l’inflammation peuvent th augmenter la capacité de E. coli à coloniser la muqueuse intestinale et à induire davantage l’inflammation Comme les populations de E. coli peuvent avoir augmenté dans les voies GI des enfants atteints de mucoviscidose en raison de leur capacité à utiliser les niveaux plus élevés de gras et de mucus présents, L’abondance des coli peut servir à la fois de marqueur et de cause du dysfonctionnement gastro-intestinal des FC et de la maladie. L’abondance fécale de E. coli pourrait contribuer à l’inflammation gastro-intestinale , altérer le métabolisme et l’absorption des lipides , et aggraver la malnutrition gastro-intestinale. L’identification de la dysbiose chez E. coli chez ces jeunes enfants pourrait donc représenter une opportunité d’intervention et de meilleurs résultats pour les personnes atteintes de mucoviscidose grâce à la manipulation thérapeutique de leurs enfants. Microbiote GI Cette étude exploratoire souligne le besoin de recherches supplémentaires pour déterminer l’abondance de E. coli dans le microbiote fécal d’une plus grande population d’enfants atteints de mucoviscidose, les changements dans le microbiote à mesure que les enfants vieillissent, les causes de la dysbiose observée et son impact sur les résultats cliniques précoces de la mucoviscidose

Remarques

Soutien financier Ce travail a été soutenu par les numéros de subvention des National Institutes of Health P DK et K HLPotential conflits d’intérêts Tous les auteurs: Aucun conflit signaléTous les auteurs ont soumis le formulaire ICMJE pour la divulgation des conflits potentiels Conflits d’intérêts que les éditeurs considèrent pertinents pour le contenu du manuscrit ont été divulgués