BACKGROUND: Exclusive enteral nutrition (EEN) is an effective treatment for active Crohn's disease (CD). This study explored the immunostimulatory potential of a cell-free fecal filtrate and related this with changes in the fecal microbiota and metabolites in children with active CD undertaking treatment with EEN. METHODS: Production of tumor necrosis factor α (TNFα) from peripheral blood mononuclear cells was measured following their stimulation with cell-free fecal slurries from children with CD, before, during, and at completion of EEN. The metabolomic profile of the feces used was quantified using proton nuclear magnetic resonance and their microbiota composition with 16S ribosomal RNA sequencing. RESULTS: Following treatment with EEN, 8 (72%) of 11 patients demonstrated a reduction in fecal calprotectin (FC) >50% and were subsequently labeled FC responders. In this subgroup, TNFα production from peripheral blood mononuclear cells was reduced during EEN (P = .008) and reached levels like healthy control subjects. In parallel to these changes, the fecal concentrations of acetate, butyrate, propionate, choline, and uracil significantly decreased in FC responders, and p-cresol significantly increased. At EEN completion, TNFα production from peripheral blood mononuclear cells was positively correlated with butyrate (rho = 0.70; P = .016). Microbiota structure (β diversity) was influenced by EEN treatment, and a total of 28 microbial taxa changed significantly in fecal calprotectin responders. At EEN completion, TNFα production positively correlated with the abundance of fiber fermenters from Lachnospiraceae_UCG-004 and Faecalibacterium prausnitzii and negatively with Hungatella and Eisenbergiella tayi. CONCLUSIONS: This study offers proof-of concept data to suggest that the efficacy of EEN may result from modulation of diet-dependent microbes and their products that cause inflammation in patients with CD.
- MeSH
- Crohnova nemoc * terapie mikrobiologie imunologie MeSH
- dítě MeSH
- enterální výživa * metody MeSH
- feces * mikrobiologie chemie MeSH
- leukocytární L1-antigenní komplex * analýza MeSH
- leukocyty mononukleární imunologie metabolismus MeSH
- lidé MeSH
- mladiství MeSH
- střevní mikroflóra * MeSH
- TNF-alfa * metabolismus MeSH
- Check Tag
- dítě MeSH
- lidé MeSH
- mladiství MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
The human intestine is a habitat for microorganisms and, recently, the composition of the intestinal microbiota has been correlated with the etiology of diseases such as inflammations, sores, and tumors. Although many studies have been conducted to understand the composition of that microbiota, expanding these studies to more samples and different backgrounds will improve our knowledge. In this work, we showed the colon microbiota composition and diversity of healthy subjects, patients with inflammatory bowel disease (IBD), and colon cancer by metagenomic sequencing. Our results indicated that the relative abundance of prokaryotic and eukaryotic microbes differs between the healthy vs. tumor biopsies, tumor vs. IBD biopsies, and fresh vs. paraffin-embedded tumor biopsies. Fusobacterium, Escherichia-Shigella, and Streptococcus genera were relatively abundant in fresh tumor biopsies, while Pseudomonas was significantly elevated in IBD biopsies. Additionally, another opportunist pathogen Malasseziales was revealed as the most abundant fungal clade in IBD biopsies, especially in ulcerative colitis. We also found that, while the Basidiomycota:Ascomycota ratio was slightly lower in tumor biopsies compared to biopsies from healthy subjects, there was a significant increase in IBD biopsies. Our work will contribute to the known diversity of prokaryotic and eukaryotic microbes in the colon biopsies in patients with IBD and colon cancer.
Idiopatické střevní záněty (IBD) jsou skupinou onemocnění, jejichž příčina není zcela jasná a kde předpokládáme, že se na jejich vzniku podílí jak faktory genetické, tak i vnější vlivy. Léčba je tedy komplikovaná, jejím základem jsou aminosalicyláty, kortikoidy, imunosupresiva a v posledních letech také biologická léčba. Probiotika jsou specifické živé mikroorganismy, jež mohou příznivě ovlivňovat či zlepšit zdravotní stav jedince, pokud jsou přijímány v dostatečném množství. Jejich význam v léčbě idiopatických střevních zánětů není dominantní, mají však svůj prokázaný význam v prevenci pouchitidy a v udržovací léčbě ulcerózní kolitidy.
Crohn´s disease and ulcerative colitis are inflammatory bowel diseases, whose cause is not clear. We expected, that genetic and external factors participate in to their origin. The treatment of Crohn´s disease and ulcerative colitis is complicated and aminosalicylates, corticosteroids, immunosuppressants, and recently also biological therapy are the basis of the treatment of inflammatory bowel diseases (IBD). Probiotics are living microorganisms of the human origin, that can influence human health, if they are used in sufficient quantities. Their position in IBD treatment is not dominant, but they are important in the long-term treatment of ulcerative colitis and in prevention of pouchitis.
- MeSH
- Crohnova nemoc imunologie mikrobiologie terapie MeSH
- idiopatické střevní záněty * farmakoterapie imunologie mikrobiologie MeSH
- lidé MeSH
- probiotika aplikace a dávkování terapeutické užití MeSH
- ulcerózní kolitida imunologie mikrobiologie terapie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
Idiopatické střevní záněty jsou skupinou onemocnění, jejichž příčina není zcela jasná a kde předpokládáme, že se na jejich vzniku podílí jak faktory genetické, tak i vnější vlivy. Léčba je tedy komplikovaná, jejím základem jsou aminosalicyláty, kortikoidy, imunosupresiva a v posledních letech také biologická léčba. Probiotika jsou specifické živé mikroorganismy, jež mohou příznivě ovlivňovat či zlepšit zdravotní stav jedince, pokud jsou přijímány v dostatečném množství. Jejich význam v léčbě idiopatických střevních zánětů není dominantní, mají však svůj prokázaný význam v prevenci pouchitidy a v udržovací léčbě ulcerózní kolitidy.
Crohn´s disease and ulcerative colitis are inflammatory bowel diseases, whose cause is not clear. We expected, that genetic and external factors participate in to their origin. The treatment of Crohn´s disease and ulcerative colitis is complicated and aminosalicylates, corticosteroids, immunosuppressants, and recently also biological therapy are the basis of the treatment of inflammatory bowel diseases (IBD). Probiotics are living microorganisms of the human origin, that can influence human health, if they are used in sufficient quantities. Their position in IBD treatment is not dominant, but they are important in the long-term treatment of ulcerative colitis and in prevention of pouchitis.
- MeSH
- Crohnova nemoc imunologie mikrobiologie terapie MeSH
- idiopatické střevní záněty * farmakoterapie imunologie mikrobiologie MeSH
- lidé MeSH
- probiotika aplikace a dávkování terapeutické užití MeSH
- ulcerózní kolitida imunologie mikrobiologie terapie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
Current studies indicate a link between the intake of exclusive enteral nutrition (EEN) and the induction of complex changes in the intestinal microbiota, as well as the clinical improvement of Crohn's disease (CD). The first aim of this study was to test the ability of various commensal bacterial strains (n = 19) such as bifidobacteria, lactobacilli, and Escherichia coli to grow on three different polymeric EN in vitro. Tested EN formulas were found to be suitable growth media for tested commensals. Furthermore, the counts of these bacteria and total counts of anaerobic bacteria in the fecal samples of children with CD (n = 15) before and after 6 weeks of EEN diet administration were determined using cultivation on selective media. The counts of cultivable commensal bacteria in the fecal samples of CD children were not significantly affected by EEN. However, tested bacteria showed some individual shifts in counts before and after EEN therapy. Moreover, cultured bifidobacteria were found to be in reduced counts in CD children. Therefore, the application of bifidogenic prebiotic compounds to EN for CD patients might be considered.
- MeSH
- Bacteria klasifikace genetika růst a vývoj izolace a purifikace MeSH
- Crohnova nemoc metabolismus mikrobiologie terapie MeSH
- dítě MeSH
- enterální výživa * MeSH
- feces mikrobiologie MeSH
- kultivační média chemie metabolismus MeSH
- lidé MeSH
- mladiství MeSH
- střevní mikroflóra MeSH
- symbióza MeSH
- Check Tag
- dítě MeSH
- lidé MeSH
- mladiství MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
A set of 178 Escherichia coli isolates taken from patients with inflammatory bowel disease (IBD) was analyzed for bacteriocin production and tested for the prevalence of 30 bacteriocin and 22 virulence factor determinants. Additionally, E. coli phylogenetic groups were also determined. Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) was used for exclusion of clonal character of isolates. Results were compared to data from a previously published analysis of 1283 fecal commensal E. coli isolates. The frequency of bacteriocinogenic isolates (66.9%) was significantly higher in IBD E. coli compared to fecal commensal E. coli isolates (54.2%, p < 0.01). In the group of IBD E. coli isolates, a higher prevalence of determinants for group B colicins (i.e., colicins B, D, Ia, Ib, M, and 5/10) (p < 0.01), including a higher prevalence of the colicin B determinant (p < 0.01) was found. Virulence factor determinants encoding fimbriae (fimA, 91.0%; pap, 27.5%), cytotoxic necrotizing factor (cnf1, 11.2%), aerobactin synthesis (aer, 43.3%), and the locus associated with invasivity (ial, 9.0%) were more prevalent in IBD E. coli (p < 0.05 for all five determinants). E. coli isolates from IBD mucosal biopsies were more frequently bacteriocinogenic (84.6%, p < 0.01) compared to fecal IBD isolates and fecal commensal E. coli. PFGE analysis revealed clusters specific for IBD E. coli isolates (n = 11), for fecal isolates (n = 13), and clusters containing both IBD and fecal isolates (n = 10). ExPEC (Extraintestinal Pathogenic E. coli) virulence and colicin determinants appear to be important characteristics of IBD E. coli isolates, especially the E. coli isolates obtained directly from biopsy samples.
- MeSH
- bakteriální toxiny genetika MeSH
- bakteriociny metabolismus MeSH
- Crohnova nemoc mikrobiologie MeSH
- Escherichia coli genetika izolace a purifikace metabolismus MeSH
- extraintestinální patogenní Escherichia coli izolace a purifikace patogenita MeSH
- lidé MeSH
- lyasy oxokyselin genetika MeSH
- proteiny fimbrií genetika MeSH
- proteiny z Escherichia coli genetika MeSH
- pulzní gelová elektroforéza MeSH
- střevní mikroflóra fyziologie MeSH
- ulcerózní kolitida mikrobiologie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
Etiopatogeneze idiopatických střevních zánětů (IBD) není dosud plně objasněna. Jednu z teorií vzniku IBD představuje neadekvátní reakce slizniční imunity na některé složky střevního mikrobiomu. Možným terapeutickým přístupem, jak změnit složení mikrobiomu, a tím potažmo i ovlivnit průběh IBD, je užití fekální mikrobiální transplantace (FMT). FMT je léčebná metoda spočívající v přenosu stolice od zdravého dárce pacientovi, čímž dochází k obnovení mikrobiální homeostázy střeva po různě dlouhou dobu. FMT je vysoce efektivní v léčbě rekurentní klostridiové kolitidy a v této indikaci se jedná o standardní, klinicky využitelnou metodu. V případě IBD se jedná o experimentální metodu užívanou pouze v klinických studiích. V nejnovějším systematickém přehledu FMT je u ulcerózní kolitidy popisován výrazně variabilní efekt FMT v dosažení remise i klinické odpovědi. Recentně byly publikovány dvě randomizované kontrolované studie, které nepřináší jasné důkazy o účinnosti FMT u nemocných s ulcerózní kolitidou. Nicméně studie u ulcerózní kolitidy naznačují příznivý efekt závislý na vhodném výběru dárce s bohatým a dostatečně diverzifikovaným mikrobiomem, na způsobu aplikace a frekvenci FMT. Data u Crohnovy choroby jsou nedostatečná, zdá se však, že FMT má v této indikaci minimální efekt. FMT je bezpečná metoda s minimem nežádoucích účinků při zachování striktních kritérií vyšetření dárců. Dosavadní studie ukazují jen mírný efekt FMT u ulcerózní kolitidy, nicméně se jedná o slibnou a bezpečnou metodu. Bude třeba dalších dobře navržených studií na dostatečném počtu pacientů k objasnění otázek efektivity, míry navození remise, nutného počtu FMT k navození remise, dlouhodobé bezpečnosti a vhodného způsobu podání FMT.
The etiopathogenesis of inflammatory bowel disease (IBD) is not yet fully understood. One theory proposes that IBD onset is an overreaction of the gut immune system to some parts of the gut microbiome. Thus, one therapeutic approach is to employ a faecal microbiota transplant (FMT) to change the composition of the gut microbiome. FMT involves transplanting fecal matter or stool from a healthy donor to a recipient, leading to the reestablishment of gut microbiome homeostasis for a certain period of time. FMT is a standard, clinical procedure that is highly effective for the treatment of recurrent clostridium difficile colitis. FMT in IBD is an experimental method used only in clinical trials. Recent studies have shown that FMT has a highly variable effect on disease remission and clinical response. Two randomized control studies providing no compelling evidence for the effectiveness of FMT in patients with ulcerative colitis have been published recently. However, studies of FMT treatment of ulcerative colitis suggest that beneficial effects depend on the donor having a rich and diversified microbiome, method of administration, and the frequency of FMT. Finally, the effectiveness of FMT treatment of Crohn’s disease has not yet been investigated thoroughly; however, the data so far indicate minimal beneficial effects of FMT for Crohn’s disease patients. To sum up, FMT is a safe method with minimum adverse effects when the donor is carefully selected. Although FMT treatment of ulcerative colitis is only moderately effective, it represents a safe and promising therapeutic approach. However, there is an urgent need for a more thorough investigation of FMT in larger cohorts of patients to clarify the effectiveness, remission induction rate, necessary number of FMT, long term safety, and proper application of FMT. Key words: Crohn’s disease – faecal bacterial transplantation – inflammatory bowel disease – clostridium difficile colitis – microbiome – ulcerative colitis The author declares he has no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study. The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE „uniform requirements“ for biomedical papers. Submitted: 15. 1 .2016 Accepted: 29. 1. 2016
- MeSH
- Crohnova nemoc mikrobiologie terapie MeSH
- feces mikrobiologie MeSH
- idiopatické střevní záněty * mikrobiologie terapie MeSH
- indukce remise MeSH
- klinické laboratorní techniky MeSH
- klostridiové infekce terapie MeSH
- lidé MeSH
- odběr tkání a orgánů MeSH
- střevní mikroflóra MeSH
- transplantace MeSH
- ulcerózní kolitida mikrobiologie terapie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
- MeSH
- Crohnova nemoc mikrobiologie patofyziologie terapie MeSH
- dietoterapie MeSH
- dítě MeSH
- dospělí MeSH
- feces mikrobiologie MeSH
- idiopatické střevní záněty * mikrobiologie patofyziologie terapie MeSH
- lidé MeSH
- nutriční podpora * metody MeSH
- podvýživa prevence a kontrola MeSH
- probiotika terapeutické užití MeSH
- střevní mikroflóra * účinky léků MeSH
- ulcerózní kolitida mikrobiologie patofyziologie terapie MeSH
- Check Tag
- dítě MeSH
- dospělí MeSH
- lidé MeSH
Escherichia coli gene fimA was the most frequent gene that occurred in the intestine of all investigated groups. All subjects with fimA gene had significantly higher values of tumor necrosis factor alpha (TNF-α) and CRP than those with other E. coli genes. There was also a tendency to increased serum interleukin (IL)-6 levels in patients carrying the fimA gene; however, no relation was observed to serum IL-8 and IL-10. Patients with Crohn's disease had significantly higher IL-6 than those with ulcerative colitis (UC) and controls. The highest levels of TNF-α were detected in the UC group. There were no significant differences in serum IL-8 and IL-10 between all three groups. The presence of E. coli gene fimA in the large bowel of patients with IBD is related to the immunological activity of the disease which may be important from the aspect of therapeutical strategy.
- MeSH
- antibakteriální látky terapeutické užití MeSH
- Crohnova nemoc komplikace farmakoterapie imunologie mikrobiologie patologie MeSH
- dospělí MeSH
- Escherichia coli genetika imunologie MeSH
- infekce vyvolané Escherichia coli komplikace farmakoterapie imunologie mikrobiologie patologie MeSH
- interleukin-10 biosyntéza MeSH
- interleukin-6 biosyntéza MeSH
- interleukin-8 biosyntéza MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- polymerázová řetězová reakce MeSH
- proteiny fimbrií genetika izolace a purifikace MeSH
- senioři MeSH
- střeva imunologie mikrobiologie patologie MeSH
- studie případů a kontrol MeSH
- techniky typizace bakterií MeSH
- TNF-alfa biosyntéza MeSH
- ulcerózní kolitida komplikace farmakoterapie imunologie mikrobiologie patologie MeSH
- zánět komplikace farmakoterapie imunologie mikrobiologie patologie MeSH
- Check Tag
- dospělí MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- senioři MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- Geografické názvy
- Česká republika MeSH
