Abstract

Context:

Colonizarea tractului gastrointestinal cu arhee metanogene (metanogeni) afectează semnificativ metabolismul gazdei și creșterea în greutate la modelele animale, iar metanul respirației este asociat cu un indice de masă corporală (IMC) mai mare la subiecții umani obezi.

hidrogenului

Obiectiv:

Obiectivul studiului a fost de a caracteriza relația dintre metan și hidrogen la testul respirației (ca surogat pentru colonizarea cu hidrogen care necesită metanogen, Methanobrevibacter smithii), greutatea corporală și procentul de grăsime corporală într-o cohortă generală a populației.

Proiectare și subiecte:

Acesta a fost un studiu prospectiv (n = 792) al subiecților consecutivi care s-au prezentat pentru testarea respirației.

Setare:

Studiul a fost realizat la un centru de îngrijire terțiară.

Măsurători ale rezultatelor:

S-au măsurat IMC și procentul de grăsime corporală.

Rezultate:

Subiecții au fost clasificați în 4 grupuri pe baza testării respirației: normal (N) (metan 2; H +: 24,2 ± 4,5 kg/m 2; M +: 24,0 ± 3,75 kg/m 2; M +/H +: 26,5 ± 7,1 kg/m 2, P 2 indicele de masă corporală (IMC) mai mare decât martorii obezi metan negativi (11). Cu toate acestea, relația dintre metan, IMC și grăsime corporală nu a fost evaluată într-o cohortă generală a populației. primul studiu prospectiv la scară largă la om pentru a caracteriza asocierea cu metanul la testul respirației (ca surogat al colonizării M smithii intestinale) într-un spectru de vârste, greutăți corporale și IMC.

Materiale și metode

Populația de studiu

Subiecții consecutivi care s-au prezentat pentru testarea respirației lactuloza au fost eligibili pentru participare. Criteriile de excludere s-au bazat pe capacitatea de a efectua în condiții de siguranță măsurători antropometrice de bioimpedanță, iar femeile însărcinate și cele cu dispozitive de stimulare/defibrilare cardiacă au fost excluse. Toți subiecții au acordat consimțământul informat înainte de a participa la studiu. Studiul a fost aprobat de Consiliul de revizuire instituțională de la Cedars-Sinai Medical Center (Los Angeles, California).

Chestionar

Subiecții au completat un chestionar demografic și medical și un chestionar al simptomelor intestinului (12) care au evaluat ultimele 7 zile de plângeri intestinale (balonare, diaree, constipație și dureri abdominale) pe o scală analogă vizuală de la 0 la 100 mm, 100 fiind cea mai severă.

Test de respirație lactuloza

Subiecții prezentați la centrul medical, după ce au postit timp de 12 ore, așa cum s-a descris anterior (13). Probele de respirație au fost colectate într-un sistem dual-bag (Quintron Instrument Co, Milwaukee, Wisconsin). După o recoltare inițială a respirației, subiecții au ingerat 10 g sirop de lactuloză și apoi 250 ml de apă. Probele de respirație au fost colectate la fiecare 15 minute timp de 2 ore și analizate cu ajutorul cromatografului de gaze Breathtracker (Quintron Instrument Co). Rezultatele includ hidrogen, metan și dioxid de carbon. Hidrogenul și metanul au fost corectate în ceea ce privește dioxidul de carbon pentru a fi standardizate la nivelurile de gaz alveolar și raportate în părți per milion (ppm). Subiecții cu metan 3 ppm sau mai mare au fost considerați metan pozitivi, așa cum sa descris anterior (13). Subiecții cu hidrogen mai mare de 20 ppm la sau înainte de 90 de minute în timpul testului au fost considerați hidrogen pozitivi.

Antropometrie

Testarea bioimpedanței a fost efectuată utilizând scara InBody (Biospace Co., Ltd., Seoul, Coreea), care a fost validată în alte studii (12). IMC și procentul de grăsime corporală au fost determinate pe baza înălțimii (măsurate prin stadiometru) și a conductanței electrice.

Măsuri finale

Subiecții au fost împărțiți în 4 grupuri: normal (N) (Tabelul 1). Subiecții din grupurile numai metan pozitiv (M +) și metan și hidrogen pozitiv (H +/M +) au fost mai în vârstă decât cei din grupurile normale (N) și numai hidrogen pozitiv (H +). Procentul de femei a fost mai mic în grupurile H + și M +. Plângerile GI inițiale nu au fost diferite între grupuri, deși subiecții H +/M + și M + au avut tendința de a avea un grad mai mare de constipație decât alte grupuri (Tabelul 1).

tabelul 1.

Comparația demografică a cohortei de studiu

Valoare de bază Total (n = 792) N + (n = 343) H + (n = 320) M + (n = 101) H +/M + (n = 28) P Valoare a
DemograficVârsta, y47,3 ± 16,346,7 ± 16,245,7 ± 15,953,2 ± 15,550,1 ± 19,7 o valoare P este pentru compararea diferențelor dintre cele 4 grupuri.

Compozitia corpului

O ipoteză actuală este că rolul lui M smithii în creșterea în greutate la animale este facilitator și implică o relație sintrofică cu alți microbi, prin care M smithii elimină hidrogenul produs de organismele sintrofice pentru metabolismul său anaerob care necesită hidrogen, producând metan ca produs secundar. Această eliminare a hidrogenului permite organismelor sintrofice să fie mai productive, crescând producția de SCFA și disponibilitatea caloriilor pentru gazdă (8). Rezultatele noastre pot susține această ipoteză, deoarece prezența atât a hidrogenului, cât și a metanului la testul de respirație, dar nu fie metanul, fie hidrogenul singur, este asociată cu un IMC mai mare și cu un procent de grăsime corporală, probabil pentru că acești subiecți au o abundență de hidrogen pentru a alimenta producția de metan.

În plus, metanul în sine (sub formă gazoasă generat de metanogenii intestinali) ar putea contribui, de asemenea, la recoltarea energetică sporită. Am observat anterior o asociere între metanul respirației și constipație (sindromul intestinului iritabil predominant în constipație) la subiecții umani (13) și, folosind un model animal in vivo, a demonstrat că gazul metan încetinește direct tranzitul în intestin cu 59% (19). Ipotezăm că încetinirea tranzitului ar putea duce la un timp mai mare pentru recoltarea nutrienților și absorbția caloriilor, reprezentând un alt mecanism potențial pentru creșterea în greutate.

Deși vârsta medie a producătorilor de metan a fost mai mare decât cea a controalelor, rezultatele și-au păstrat semnificația, chiar și atunci când au controlat vârsta ca o variabilă confuză. Mai mult, în prezent nu există dovezi care să sugereze că producția de metan crește odată cu vârsta, ci mai degrabă platourile la vârsta adultă (20), ceea ce face puțin probabil ca vârsta să afecteze rezultatele studiului. Dieta poate afecta flora intestinală generală și nivelurile de M smithii la modelele animale (18). Studiul nostru nu ia în considerare diferențele alimentare între subiecți. Cu toate acestea, având în vedere dimensiunea mare a eșantionului, aceste variații individuale pot fi atenuate între grupuri. În mod similar, populația studiată a constat din indivizi prezenți pentru testarea respirației lactuloza și poate diferi de populația generală. În plus, diferențele de rasă și etnie nu au fost abordate în acest studiu. Acești factori pot juca un rol în relațiile gazdă/microbiene și ar trebui să fie explorate în studiile viitoare.

Pe scurt, acest studiu demonstrează pentru prima dată că persoanele cu metan și hidrogen la testul de respirație au IMC mai mari și procente de grăsime corporală. Ipotezăm că acest lucru se datorează colonizării excesive cu metanogenul M smithii care necesită hidrogen, care îmbunătățește recoltarea energiei și livrarea de substanțe nutritive către organismul gazdă prin relații sintrofice cu alți microbi. Sunt necesare lucrări suplimentare pentru a defini efectele florei GI asupra metabolismului uman și pentru a elucida în continuare rolurile M smithii și metanului în epidemia de obezitate în creștere.

Mulțumiri

Mulțumim Fundației Beatrice și Samuel A. Seaver pentru sprijinul acordat acestui proiect. Mulțumim personalului Institutului de Științe Clinice și Translaționale pentru asistență.

Acest studiu a fost susținut de un grant de la Beatrice și Samuel A. Seaver Foundation și de Centrul Național pentru Resurse de Cercetare Grant UL1RR033176 și se află acum la Centrul Național pentru Avansarea Științelor Translaționale, Grant UL1TR000124 .

Rezumatul dezvăluirii: Autorii nu au nimic de dezvăluit.