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Os micróbios catalogando no intestino podiam conduzir para causar da enterocolite necrotizing

Os cientistas têm arranjado em seqüência e têm reconstruído os genomas da maioria dos micróbios no intestino de um recém-nascido prematuro e têm documentado pela primeira vez como as populações do micróbio mudaram ao longo do tempo.

Uns estudos mais adicionais que envolvem mais infantes poderiam eventualmente ajudar pesquisadores a compreender as causas dos vários problemas intestinais que afligem preemies, em particular a enterocolite necrotizing às vezes fatal, de acordo com pesquisadores no University of California, Berkeley, a universidade da Faculdade de Medicina de Pittsburgh e a Universidade de Stanford. Uma pergunta não resolvida é se estas doenças estão causadas por tensões patogénicos das bactérias ou apenas por um desequilíbrio nas populações do micróbio no intestino.

O estudo foi afixado o 29 de dezembro em linha antes da publicação da cópia nas continuações do jornal da Academia Nacional das Ciências.

Quando isto não for a primeira vez que os micróbios no intervalo intestinal humano estiveram arranjados em seqüência como uma comunidade, este é o primeiro olhar detalhado em uma série cronolólica que documenta a colonização do intestino de um recém-nascido prematuro, e um de poucos conjunto de dados genomic completamente montados da comunidade, disse Jill Banfield, um professor de Uc Berkeley da terra e da ciência planetária e da ciência ambiental, da política e da gestão.

“Arranjar em seqüência das comunidades microbianas tornou-se excessivamente comum, mas muitos pesquisadores trabalham com dados essencialmente unassembled e analisam frequentemente seqüências contíguas muito curtos do ADN - fragmentos do genoma,” disse. “Nós vamos realmente dentro e damos certo onde os conjuntos falharam e fixamo-los - o que é chamado curating os dados - assim que nós podemos construir genomas muito completos para a maioria dos micróbios.”

Cirurgião pediatra Michael J. Morowitz, até que recentemente no centro médico da Universidade de Chicago mas agora com o hospital de crianças de Pittsburgh da universidade do centro médico de Pittsburgh e de um professor adjunto da cirurgia na universidade da Faculdade de Medicina de Pittsburgh, o primeiro aproximar Banfield devido a seu trabalho de abertura de caminhos ao longo da última década que arranja em seqüência as comunidades microbianas em ambientes extremos, tais como a drenagem ácida das minas subterrâneas. Sugeriu que abordasse um ambiente humano original, o intervalo intestinal recém-nascido. Ao contrário do intestino adulto, que pode conter um par mil espécies microbianas, o intervalo intestinal recém-nascido pode ser colonizado somente por um punhado, fazendo o praticável arranjar em seqüência a comunidade inteira.

Seu interesse proveio do trabalho com infantes prematuros, a maioria de quem passam em qualquer lugar duas semanas a seis meses na unidade de cuidados intensivos antes que estejam julgadas saudáveis bastante para ir em casa. Entre 5 e 10 por cento destes preemies desenvolva sintomas da enterocolite necrotizing (NEC), que exige círculos dos antibióticos parar, e talvez um terço destes bebês exige eventualmente a cirurgia remover as peças de seus intestinos que morreram.

“O impacto real da enterocolite necrotizing no ICU é mesmo, porque alimentando rotinas e o outro cuidado são conduzidos em torno de um medo do NEC que se torna,” Morowitz maior disse.

Os estudos precedentes, contudo, produziram resultados de oposição sobre a causa do NEC. Alguns encontraram as bactérias patogénicos associadas com o NEC, quando outro não encontrarem nenhuma diferença entre as bactérias nos bebês com e sem o NEC. Banfield, Morowitz e seus colaboradores suspeitam que estes resultados reflectem o facto de que os pesquisadores olharam amplamente na espécie ou nas famílias das bactérias no intestino, um pouco do que em variações ou em tensões. Embora as tensões de coexistência pudessem ter os genes que têm 99 por cento idênticos, seus genomas poderiam ser suficientemente distintos fazer um ruim e o outro bom.

“Nós já conhecemos que apenas alguns genes podem fazer uma tensão um micróbio patogénico e esse benéficos ou comensais,” o significado de que os micróbios vivem cordial com seu anfitrião, Banfield disse. “Nós esperamos que muitas edições com o processo da colonização no intestino que aquela conduz à doença podem ser seguidas às diferenças subtis nas tensões,” disse. “Tão uma pergunta na tabela é, “são estas tensões muito estreitamente relacionadas physiologically distintas, e em que maneiras”?”

A única maneira de obter nestas diferenças, disse, é arranjar em seqüência não meramente os genomas inteiros do microbiota intestinal - os fragmentos do ADN ou as etiquetas curtos do ADN, que podem ser usados para identificar o género ou mesmo a espécie de um micróbio, mas não a tensão específica.

“Embora um alvo preliminar de nossa pesquisa é NEC, é que há algumas perguntas não respondidas fundamentais apenas sobre o processo da colonização em circunstâncias normais,” Morowitz muito aparente tornado adicionou. “É realmente importante obter um punho no que o processo normal é primeiro, e então, eventualmente, nós podemos olhar pròxima em bebês com NEC e ver se se afastam do que parece ser o processo normal da colonização.”

Outras doenças humanas, incluindo a asma, diabetes e obesidade, foram ligadas aos problemas com a colonização microbiana do intestino, e diversos papéis relataram a melhoria sintomático após o material fecal “de transplantação” dos indivíduos saudáveis aos pacientes com uma escala de desordens intestinais.

Banfield, Morowitz e seus colegas seguiram um único infante prematuro que fosse entregado por cesarean e identificado as três comunidades distintas dos micróbios intestinais actuais em horas diferentes durante o primeiro mês da vida do infante. As populações do micróbio nestas comunidades pareceram mudar após alterações na medicamentação e alimentando, Morowitz disse. Embora fosse presumivelmente estéril no nascimento, o intestino do infante foi colonizado rapidamente por um grupo de micróbios intestinais conhecidos - as bactérias e Archaea, primeiramente, mas igualmente os vírus, os vírus bacterianos (fago) e os comprimentos despidos do ADN chamaram plasmídeo. Quando o bebê foi fora dos antibióticos e comutou da amamentação à alimentação intravenosa, das populações do micróbio mudadas completamente, com os membros microbianos menores que dominam de repente e a diminuição dominante dos membros.

Vincent Denef, um pesquisador cargo-doutoral no laboratório de Banfield que contribuiu ao estudo, notável que tais estudos do tempo real são poderosos porque “muito raramente nós temos a oportunidade de observar a dinâmica de um sistema natural, tal como o intervalo infantil do SOLDADO, porque é transformado de estéril a funcional diverso.”

As populações deslocadas outra vez quando a alimentação intravenosa foi substituída pela fórmula. Morowitz parou de recolher a fezes dos tecidos sujos após 21 dias, e o infante foi enviado a saudável home após 9 semanas no ICU.

Embora as amostras fecais foram tomadas quase cada dia, uma análise completa do genoma foi executada somente para as amostras recolhidas nos dias 10, 16, 18 e 21. Para os outros dias, a comunidade microbiana foi calculada baseou em etiquetas do ADN (rRNA 16S) que identifica famílias e espécie do micróbio, mas em tensões nao específicas.

O que surpreendeu os pesquisadores é que a população microbiana estêve compreendida dos membros pelo menos de 20 grupos, muitos de que inclua organismos prejudiciais assim como benignos. Estes incluíram o estafilococo, uma causa freqüente de infecções do hospital; Pseudomonas, “a causa de uma quantidade enorme de morbosidade em pacientes de ICU, crianças e adultos,” Morowitz disse; Serratia, uma causa comum da sepsia geralmente e Citrobacter, que podem causar a meningite nos bebês. Contudo, o bebê neste estudo pareceu saudável por toda parte.

“As populações do intestino são altamente dinâmicas, com grandes SHIFT através de três fases ao longo do tempo, mas nós vimos uma superabundância dos organismos relvado-negativos que nós associamos frequentemente com a doença,” ele dissemos. “Particularmente golpear era o domínio dos Pseudomonas por vários dias, embora o infante era clìnica estável.”

A contradição de semelhança de um infante saudável com as bactérias decausa em seu intestino poderia ser explicada se as tensões no intestino do infante eram benignas, ou se o balanço de outros micróbios impediu que os micróbios patogénicos causem problemas.

O Citrobacter, por exemplo, é um tipo de bactérias que é associado segundo as informações recebidas com o NEC: um estudo encontrou o Citrobacter em três de quatro infantes com NEC, mas em nenhuns infantes do controle. Contudo, no estudo actual, arranjar em seqüência do microbiome do intestino nos dias 16, 18 e 21 revelou a presença de duas tensões do Citrobacter, que flutuaram significativamente nas proporções nos três dias. “Aquelas SHIFT grandes poderiam potencial ter sido muito importantes para o estado médico desse bebê,” Banfield disse. “Felizmente, o bebê era muito bem.”

Os pesquisadores encontraram que aquelas duas tensões eram áreas excedentes similares de 99 por cento do genoma que poderia ser comparado.

“Do interesse particular eram os hot spot da evolução rápida do ADN dentro e entre dos genes. Aqueles potencial poderiam ser muito importantes e interessante,” disse. “Embora os dois genótipo do Citrobacter são muito, excedentes muito similares mais do genoma, os resultados sugerem que poderiam funcionar em maneiras diferentes porque seus genomas são regulados diferentemente.”

Banfield notou que a comunidade intestinal do infante sem dúvida continuaria a deslocar repetidamente para um ano ou mais após o nascimento, como a criança encontra os micróbios novos - cortesia da família, dos amigos e dos animais de estimação. SHIFT destas populações com o influxo de tensões novas e de espécie e potencial porque os micróbios residentes eles mesmos evoluem pegarando traços novos dos plasmídeo e dos fago que vivem ao lado deles.

“Este é um estudo ecológico,” ela sublinhou. “Uma das coisas que nós estamos tentando fazer é trazer o campo da medicina em uma aproximação de alta resolução, ecológica.”