Die Verabreichung von Eisensulfat-Tropfen hat signifikante Auswirkungen auf die Darmmikrobiota eisenarmer Säuglinge: eine randomisierte kontrollierte Studie / Gut

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Wir lesen mit Interesse die Arbeit von Jaeggi et al1 und Paganinni et al2 und loben ihre Bemühungen. Trotz unterschiedlicher Eisenkonzentration, Säuglingsalter und Sequenzierungstechniken zeigen beide Studien ungünstige Eiseneffekte auf die Darmmikrobiota mit verminderter Häufigkeit von Bifidobakterien und Lactobacillus und erhöhte Häufigkeit von pathogenen Bakterien bei eisenarmen / anämischen kenianischen Säuglingen.

Wir haben Veränderungen in der mikrobiellen Zusammensetzung des Darms aufgrund von Eisenanreicherung oder Supplementierung bei gesunden, schwedischen Säuglingen untersucht. Eisen-ausreichende Säuglinge im Alter von 6 Monaten wurden zufällig zugewiesen, um eisenarme Formel (1,2 mg Fe / Tag) zu erhalten; n = 24), mit hohem Eisengehalt angereicherte Formel (6,6 mg Fe / Tag; n = 24) oder Formel ohne Eisenzusatz mit flüssiger Eisensulfat-Supplementierung (Eisentropfen; 6,6 mg Fe / Tag; n = 24) für 45 Tage. Alle Teilnehmer gaben ihre Einverständniserklärung vor der Aufnahme durch Eltern oder Erziehungsberechtigte ab. Die Gesamteisenaufnahme betrug 1, 2, 6, 4 und 5, 7 mg / Tag (alle Unterschiede p < 0, 01) in der eisenarmen, eisenreichen bzw. Stuhlproben wurden vor und nach der Intervention gesammelt. Wir haben die 16S–rRNA-Genamplikonsequenzierung der V3-V4-Region angewendet, um das Darmmikrobiom mit Illumina MiSeq zu profilieren. Wir verwendeten QIIME3, um die Zusammensetzung und Diversität der Darmmikrobiota zu bewerten, und das DESeq2-Paket4, um Unterschiede in der relativen Häufigkeit von Darmbakterien zwischen den Gruppen zu untersuchen. PICRUSt wurde verwendet, um den funktionellen Gehalt des Metagenoms vorherzusagen.5

Vaginal entbundene Säuglinge (n = 53) mit gepaarten Stuhlproben wurden in die Analysen einbezogen. Es gab keine signifikanten Unterschiede in der Anthropometrie oder den eisenbezogenen Biomarkern zwischen den Randomisierungsgruppen; es wurden keine Nebenwirkungen berichtet (Durchfall, erhöhte Infektionsraten, andere Krankheiten usw.) und das Wachstum wurde nicht beeinflusst (Tabelle 1).6

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Tabelle 1

Basismerkmale der Studienteilnehmer und anthropometrische und biochemische Werte beim 45-tägigen Follow-up.

In dieser Studie bestätigen wir die Ergebnisse, dass der Verzehr von eisenreicher Formel mit einer verringerten relativen Häufigkeit von Bifidobakterien verbunden ist (p < 0,001, 60% gegenüber 78%) nach nur 45 Tagen Intervention, aber wir haben kein verstärktes Wachstum von pathogenen Bakterien festgestellt. Wir konnten jedoch frühere Befunde zur Häufigkeit von Laktobazillen aufgrund des Eisenverbrauchs teilweise bestätigen. Wir fanden eine geringere relative Häufigkeit von Lactobacillus sp (p < 0,007, 8% gegenüber 42%) bei Säuglingen, die Eisentropfen erhielten, im Vergleich zu einer Gruppe mit hoher Eisenformel. Unerwarteterweise fanden wir auch eine höhere relative Häufigkeit von Lactobacillus sp (p < 0,0002, 42% vs. 32%) in der Gruppe mit hohem Eisengehalt im Vergleich zur Gruppe mit niedrigem Eisengehalt; Dieses Ergebnis stellt die Hypothese in Frage, dass die Art der Eisenverabreichung einen direkten Einfluss auf die Besiedlung von Laktobazillen im Darm hat. Darüber hinaus hatte die eisenhaltige Gruppe eine geringere Häufigkeit von Streptokokken (p < 0,0003, 0,2% gegenüber 0,9%), aber eine höhere Häufigkeit von Clostridium (p < 0,05, 25% gegenüber 9%) und Bacteroides (p < 0,02, 1,2% gegenüber 0,9%) im Vergleich zur Gruppe mit hohem Eisengehalt (Abbildung 1). In der vorliegenden Studie erhielten alle Gruppen eine Formel mit zugesetzten Galacto-Oligosacchariden (GOS) bei 3,3 g / l. Dieses Präbiotikum kann die nachteiligen Auswirkungen der Eisenanreicherung auf die Darmmikrobiota mildern,2 aber in der eisenhaltigen Gruppe wurde Eisen verabreicht abgesehen von den Formelmahlzeiten. Daher können wir eine mögliche schützende Wirkung von GOS auf die Darmmikrobiota von Säuglingen in unserer Studie nicht ausschließen.

Abbildung 1

Unterschiede in der Zusammensetzung der Darmbakterien hängen von der Konzentration und dem Verabreichungsmodus des verbrauchten Eisens ab. Im Kladogramm, das die Ergebnisse der Mikrobiomanalyse im Laufe der Zeit zeigt, werden Taxa auf der Grundlage der Synapomorphie gruppiert. Die äußersten kleinen, weißen Kreise repräsentieren die 561 OTUs (operational taxonomic units). Unterschiede in der mikrobiellen Zusammensetzung des Darms zwischen der Gruppe mit hoher Fe-Formel und der Gruppe mit niedriger Fe-Formel im Laufe der Zeit werden in der gelben Komponente um das Cladogramm dargestellt, wobei blaue Balken eine geringere relative Häufigkeit von Bakterien in der Gruppe mit hoher Fe-Formel im Vergleich zur Gruppe mit niedriger Fe-Formel darstellen und die roten Balken eine höhere relative Häufigkeit in der Gruppe mit hoher Fe-Formel im Vergleich zur Gruppe mit niedriger Fe-Formel darstellen. Unterschiede in der mikrobiellen Zusammensetzung des Darms zwischen der High-Fe-Formula-Gruppe und der Fe-Drops-Gruppe im Laufe der Zeit werden in der roten Komponente um das Cladogramm dargestellt, wobei die blauen Balken eine geringere relative Häufigkeit von Bakterien in der High-Fe-Formula-Gruppe und die roten Balken eine höhere relative Häufigkeit in der High-Fe-Formula-Gruppe im Vergleich zur Fe-Drops-Gruppe darstellen. OTU, operative taxonomische Einheit.

Wie in der Studie von Paganinni et al. unterschied sich 2 fäkales Calprotectin nicht zwischen den Gruppen (Tabelle 1), aber in unserer Studie korrelierte es positiv mit Clostridium difficile in eisenreichen (rSpearman = 0,4, p < 0,01) und eisenreichen Interventionsgruppen (rSpearman = 0,48, p< 0,004). Der bakterielle Funktionsweg im Zusammenhang mit einer Staphylococcus aureus-Infektion (KEGG-Modul 05150)5 war in der eisenhaltigen Gruppe signifikant niedriger als in der eisenarmen Gruppe (p = 0,027). Dies ist ein neuartiger Befund, der darauf hindeutet, dass Änderungen der bakteriellen Zusammensetzung aufgrund der Verabreichung von Eisentropfen die Schutzreaktion der Darmmikrobiota auf bakterielle Infektionen verringern können. Trotzdem wurden dadurch keine Auswirkungen auf die Gesundheit der Teilnehmer gesehen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei gesunden, nicht anämischen schwedischen Säuglingen der Verzehr von eisenreicher Säuglingsnahrung mit einer signifikant geringeren Häufigkeit von Bifidobakterien im Vergleich zu eisenarmer Säuglingsnahrung verbunden ist, und die Verabreichung von Eisen als Tropfen, selbst in einer Dosis, die mit dem täglichen Eisenbedarf vergleichbar ist, führt für kurze Zeit zu einer verringerten relativen Häufigkeit von Laktobazillen und erhöht möglicherweise die Anfälligkeit für bakterielle Infektionen.

Danksagung

Wir danken den Familien, die an der Studie teilgenommen haben, den Forschungskrankenschwestern Åsa Sundström und Camilla Steinvall Lindberg, die bei der Einschreibung und Datenerfassung geholfen haben, und Stina Bäckman (FOI) für die hervorragende Unterstützung während des Illumina MiSeq-Laufs. Wir danken Richard Hurrell für die konstruktive Kritik am Manuskript.

    1. Jaeggi T,
    2. Kortman GA,
    3. Moretti D, et al

    . Die Eisenanreicherung beeinträchtigt das Darmmikrobiom, erhöht die Pathogenhäufigkeit und induziert Darmentzündungen bei kenianischen Säuglingen. Gut2015;64:731-42.ust-IDNR.:10.1136/gutjnl-2014-307720

    1. Paganini D,
    2. Uyoga MA,
    3. Kortman GAM, und andere

    . Präbiotische Galacto-Oligosaccharide mildern die nachteiligen Auswirkungen der Eisenanreicherung auf das Darmmikrobiom: eine randomisierte kontrollierte Studie an kenianischen Säuglingen. Gut2017;66:1956-67.doi:10.1136/gutscheincode-2017-314418

    1. Navas-Molina JA,
    2. Peralta-Sánchez JM,
    3. González A, et al

    . Förderung unseres Verständnisses des menschlichen Mikrobioms mit QIIME. Methoden Enzymol 2013;531:371-444.ust-IDNR.:10.1016/B978-0-12-407863-5.00019-8

    1. Liebe MI,
    2. Huber W,
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    . Moderierte Schätzung der Faltenänderung und Dispersion für RNA-seq-Daten mit DESeq2. Genom Biol2014;15:550.doi:10.1186/s13059-014-0550-8

    1. Langille MG,
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    1. Szymlek-Gay EA,
    2. Domellöf M,
    3. Hernell O, et al

    . Die Art der oralen Eisenverabreichung und die Menge des gewöhnlich konsumierten Eisens beeinflussen die Eisenabsorption, die systemische Eisenverwertung oder die Zinkabsorption bei eisenarmen Säuglingen nicht: eine randomisierte Studie. Br J Nutr2016;116:1046-60.ust-IDNR.:10.1017/S0007114516003032