Comparação entre a microbiota fecal de crianças e adolescentes com diabetes mellitus do tipo 1 com seus irmãos e indivíduos saudáveis

Abstract

The human intestinal microbiota has a great diversity of microorganisms, playing an important role in metabolism. Despite the positive aspects, the intestinal microbiota is associated with the development of various diseases such as inflammatory bowel disease, celiac disease, allergic diseases, and diabetes. Type 1 diabetes mellitus (T1D) is a chronic autoimmune disease characterized by increased blood glucose levels due to a deficiency in insulin production as a result of pancreatic βcell destruction. The pathophysiology of DM1 is still not fully understood, however, only genetic factors are not sufficient to determine the risk of developing the disease. The role of the intestinal microbiota as one of the triggers of T1D has been evaluated in animal and human studies, and strong evidence is available for a microbiota that promotes disease development. This study aims to compare fecal microbiota among children and adolescents with T1D, their siblings and healthy children with no family relationship to the diabetics. Fecal samples were collected from 13 children and adolescents with T1D, 9 siblings from these patients and 21 healthy children with no Family relationship to the patients. The DNA extracted from the feces was submitted to PCR amplification of the 16S rRNA gene and submitted to next generation sequencing. In addition, realtime PCR was performed for quantification of bacteria representative of the fecal microbiota. The DNA sequences were analyzed in the free plataform QIIME, and the data obtained were analyzed for alpha and beta diversity. The alpha diversity indexes did not present statistical differences between the groups, however it was possible to observe statistically significant differences regarding the relative abundance of the Phylum Firmicutes and the genus Prevotella, among the patients with T1D and healthy group without kinship. Realtime PCR showed that patients with T1D had higher concentrations of the Phylum Bacteroidetes and Firmicutes, Escherichia coli and Methanobrevibacter smithii species, compared to the healthy nonrelated group. It is concluded that there are differences between the fecal microbiota composition of patients with T1D and healthy individuals with no degree of kinship, there are no significant differences in the microbiota between individuals with a high degree of kinship, and environmental factors play an important role in the composition of the intestinal microbiota.

A microbiota intestinal humana possui grande diversidade de microrganismos, desempenhando papel importante no metabolismo. Apesar dos aspectos positivos, a microbiota intestinal está associada com o desenvolvimento de várias doenças, tais como doença inflamatória intestinal, doença celíaca, doenças alérgicas, e diabetes. O diabetes mellitus do tipo 1 (DM1) é uma doença autoimune crônica, caracterizada pelo aumento dos níveis glicêmicos no sangue devido à uma deficiência na produção de insulina, como consequência da destruição das células β do pâncreas. A patofisiologia da DM1 ainda não está completamente esclarecida, no entanto, apenas os fatores genéticos não são suficientes para determinar o risco de desenvolvimento da doença. A participação da microbiota intestinal como um dos fatores desencadeantes de DM1 foi avaliada em estudos com animais e com seres humanos, sendo encontradas fortes evidências de uma microbiota promotora do desenvolvimento da doença. Este estudo tem como objetivo comparar a microbiota fecal entre crianças e adolescentes com DM1, seus irmãos e crianças saudáveis sem parentesco com os diabéticos. Foram coletadas amostras de fezes de 13 crianças e adolescentes com DM1, 9 irmãos desses pacientes e 21 crianças saudáveis sem grau de parentesco com os pacientes. O DNA extraído das fezes foi submetido à amplificação por PCR do gene 16S rRNA e submetido à sequenciamento de nova geração. Além disso, foi realizado PCR em tempo real para quantificação de bactérias representativas da microbiota fecal. As sequencias de DNA foram analisadas no software livre QIIME, e os dados obtidos foram analisados quanto à alfa e beta diversidade. Os índices de alfa diversidade não apresentaram diferenças estatísticas entre os grupos, no entanto foi possível observar diferenças estatísticas significantes quanto à abundância relativa do Filo Firmicutes e do gênero Prevotella, entre os pacientes com DM1 e o grupo saudável sem parentesco. O PCR em tempo real mostrou que os pacientes com DM1 possuem maiores concentrações dos Filos Bacteroidetes e Firmicutes e das espécies Escherichia coli e Methanobrevibacter smithii, em relação ao grupo saudável sem parentesco. Concluise que há diferenças entre a composição da microbiota fecal de pacientes com DM1 e indivíduos saudáveis sem grau de parentesco, há ausência de diferenças significativas na microbiota entre indivíduos com alto grau de parentesco e os fatores ambientais desempenham papel importante na composição da microbiota intestinal.