Administrering av järnsulfatdroppar har signifikanta effekter på tarmmikrobioten hos järnförsörjande spädbarn: En randomiserad kontrollerad studie / tarm

  • spädbarn / neonatal näring
  • kolonmikroflora
  • järnnäring
  • kliniska prövningar

vi läser med intresse arbetet av Jaeggi et al1 och Paganinni et al2 och berömmer deras ansträngningar. Trots skillnader i järnkoncentration, spädbarns ålder och sekvenseringstekniker visar båda studierna ogynnsamma järneffekter på tarmmikrobiota med minskat överflöd av bifidobakterier och laktobacillus och ökat överflöd av patogena bakterier hos järnbristande/anemiska kenyanska spädbarn.

vi har undersökt förändringar i tarmens mikrobiella sammansättning på grund av järnförstärkning eller tillskott hos friska, Svenska spädbarn. Järn-tillräckliga spädbarn vid 6 månaders ålder tilldelades slumpmässigt för att få lågjärnförstärkt formel (1,2 mg Fe / dag; n=24), högjärnförstärkt formel (6,6 mg Fe/dag; n=24) eller ingen tillsatt järnformel med flytande järnsulfattillskott (järndroppar; 6,6 mg Fe/dag; n = 24) i 45 dagar. Alla deltagare gav sitt informerade samtycke innan de inkluderades genom föräldrar eller vårdnadshavare. Totalt järnintag var 1,2, 6,4 och 5,7 mg/dag (alla skillnader p<0,01) i gruppen med låg järn, hög järn och järndroppar. Avföringsprover samlades före och efter ingreppet. Vi tillämpade 16S rRNA-genamplikon-sekvensering av V3-V4-regionen för att profilera tarmmikrobiomen med Illumina MiSeq. Vi använde QIIME3 för att bedöma sammansättning och mångfald av tarmmikrobiota och deseq2-paketet4 för att undersöka skillnader i relativ överflöd av tarmbakterier bland grupperna. PICRUSt användes för att förutsäga metagenom funktionellt innehåll.5

vaginalt levererade spädbarn (n=53) Med Parade avföringsprover inkluderades i analyserna. Det fanns inga signifikanta skillnader i antropometri eller järnrelaterade biomarkörer bland randomiseringsgrupperna; inga biverkningar rapporterades (diarre, ökade infektioner, andra sjukdomar etc.) och tillväxten påverkades inte (tabell 1).6

visa den här tabellen:

  • Visa inline
  • visa popup
Tabell 1

studiedeltagarnas Baslinjeegenskaper och antropometriska och biokemiska värden vid 45-dagars uppföljning.

i denna studie bekräftar vi fynd att konsumtion av högjärnformel är förknippad med minskad relativ överflöd av Bifidobacterium (p<0,001, 60% mot 78%) efter bara 45 dagars ingripande, men vi upptäckte inte ökad tillväxt av patogena bakterier. Vi kunde dock delvis bekräfta tidigare fynd angående överflöd av laktobaciller på grund av järnförbrukning. Vi hittade lägre relativ överflöd av Lactobacillus sp (p<0.007, 8% vs 42%) hos spädbarn som fick järndroppar kontra högjärnformelgrupp. Oväntat fann vi också högre relativ överflöd av Lactobacillus sp (p<0.0002, 42% vs 32%) i högjärn jämfört med lågjärnformelgrupp; detta resultat utmanar hypotesen att metoden för järnadministration har en direkt effekt på laktobaciller kolonisering i tarmen. Vidare hade järndroppgruppen lägre överflöd av streptokocker (p<0.0003, 0.2% vs 0.9%) men högre överflöd av Clostridium (p<0.05, 25% vs 9%) och Bacteroides (p<0.02, 1.2% vs 0.9%) jämfört med högjärnformelgruppen (figur 1). I föreliggande studie fick alla grupper formel med tillsatta galakto-oligosackarider (GOS) vid 3,3 g/L. denna prebiotiska kan mildra negativa effekter av järnförstärkning på tarmmikrobiota,2 men i järndroppgruppen administrerades järn bortsett från formeln måltider. Således kan vi inte utesluta en möjlig skyddande effekt av GOS på tarmmikrobiota hos spädbarn i vår studie.

Figur 1

skillnader i tarmbakteriesammansättning beror på koncentrationen och administreringssättet för det konsumerade järnet. I kladogrammet, som visar resultaten av mikrobiomanalysen över tiden, grupperas taxa på basis av synapomorfi. De yttersta små, vita cirklarna representerar 561 Otus (operativa taxonomiska enheter). Skillnader i tarmens mikrobiella sammansättning mellan gruppen med hög Fe-formel kontra gruppen med låg Fe-formel över tid presenteras i den gula komponenten runt kladogrammet, där blå staplar representerar lägre relativ överflöd av bakterier i gruppen med hög Fe-formel jämfört med gruppen med låg Fe-formel och de röda staplarna representerar högre relativ överflöd i gruppen med hög Fe-formel jämfört med gruppen med låg Fe-formel. Skillnader i tarmmikrobiell sammansättning mellan gruppen med hög Fe-formel kontra Fe-drops-gruppen över tid presenteras i den röda komponenten runt kladogrammet, där de blå staplarna representerar lägre relativ överflöd av bakterier i gruppen med hög Fe-formel och de röda staplarna representerar högre relativ överflöd i gruppen med hög Fe-formel jämfört med Fe-drops-gruppen. OTU, operativ taxonomisk enhet.

som i studien av Paganinni et al, 2 fekal kalprotektin skilde sig inte mellan grupperna (tabell 1), men i vår studie korrelerade den positivt med Clostridium difficile i högjärnformel (rSpearman=0,4, p<0,01) och järndroppar interventionsgrupper (rSpearman=0,48, p<0,004). Bakteriefunktionsvägen relaterad till Staphylococcus aureus-infektion (KEGG-modul 05150)5 var signifikant lägre i järndroppsgruppen jämfört med gruppen med låg järnformel (p=0,027). Detta är ett nytt fynd som antyder att förändringar i bakteriekomposition på grund av administrering av järndroppar kan minska tarmmikrobiotens skyddande svar på bakterieinfektioner. Ändå sågs inga effekter på deltagarnas hälsa på grund av detta.

för att sammanfatta, hos friska, icke-anemiska Svenska spädbarn, är konsumtion av högjärnsformel associerad med signifikant lägre överflöd av bifidobakterier jämfört med lågjärnsformel, och administrering av järn som droppar, även i en dos jämförbar med det dagliga järnbehovet och under en kort tid, leder till minskad relativ överflöd av laktobaciller och potentiellt ökar mottagligheten för bakteriell infektion.

erkännanden

vi tackar familjerna som deltog i studien, forskningssjuksköterskor som hjälpte till under inskrivning och datainsamling, och Stina B Jacobckman (FOI) för utmärkt hjälp under Illumina MiSeq-körningen. Vi tackar Richard Hurrell för konstruktiv kritik av manuskriptet.

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

    . Järnförstärkning påverkar tarmmikrobiomen negativt, ökar patogenens överflöd och inducerar tarminflammation hos kenyanska spädbarn. Gut2015; 64: 731-42.doi: 10.1136 / gutjnl-2014-307720

    1. Paganini D,
    2. Uyoga MA,
    3. Kortman GAM, et al

    . Prebiotiska galakto-oligosackarider mildrar de negativa effekterna av järnförstärkning på tarmmikrobiomen: en randomiserad kontrollerad studie på kenyanska spädbarn. Gut2017; 66: 1956-67.doi: 10.1136 / gutjnl-2017-314418

    1. Navas-Molina JA,
    2. Peralta-s Occorinchez JM,
    3. Gonz oc, et al

    . Främja vår förståelse av det mänskliga mikrobiomet med QIIME. Metoder Enzymol2013; 531: 371-444.doi: 10.1016 / B978-0-12-407863-5.00019-8

    1. kärlek MI,
    2. Huber W,
    3. Anders s

    . Modererad uppskattning av vikförändring och dispersion för RNA-seq-data med DESeq2. Genom Biol2014; 15: 550.doi: 10.1186/s13059-014-0550-8

    1. Langille MG,
    2. Zaneveld J,
    3. Caporaso JG, et al

    . Predictive functional profiling of microbial communities using 16S rRNA marker gene sequences. Nat Biotechnol2013;31:814–21.doi:10.1038/nbt.2676

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

    . Metod för oral järnadministration och mängden järn som vanligtvis konsumeras påverkar inte järnabsorption, systemiskt järnutnyttjande eller zinkabsorption hos järn-tillräckliga spädbarn: En randomiserad studie. Br J Nutr2016;116: 1046-60.doi: 10.1017 / S0007114516003032