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Publicação
Microbiota-mineral interacions : insights from stool analysis in healthy subjects
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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| 2.7 MB | Adobe PDF |
Autores
Azevedo, Rui
Orientador(es)
Resumo(s)
Introduction: The gut microbiome plays a fundamental role in the metabolic processes of the gastrointestinal tract in both abiotic and biotic systems. Although minerals make up less than 5% of the typical diet, they are essential for maintaining normal physiological functions. Given their generally low gastrointestinal bioavailability, the gut microbiota is persistently exposed to a significant percentage of ingested minerals, affecting both the composition and metabolism of the gut microbiota. In turn, gut microbiota also alters the metabolism of the ingested minerals, influencing both their bioavailability and excretion.
Methodology: To explore the potential relationship between gut microbiota composition and gut mineral content, faecal samples from healthy individuals were collected for DNA extraction and mineralization by closed-vessel microwave-assisted acid digestion. 16S rRNA V3-V4 hypervariable region sequencing was performed on DNA extracts and the elemental content of the mineralized faecal samples was analysed by inductively coupled plasma mass spectrometry. Sequencing data processing and analysis was performed using RStudio packages DADA2, phyloseq, and microViz. A Bayesian Dirichlet-multinomial regression model was used to estimate the relationship between faecal elemental content and gut microbiota composition at the genus level. Additional variables related to participants’ food consumption were also included in the model.
Results: A total of 40 faecal samples were analysed, with 16S rRNA sequencing resulting in the detection of 1,523 different ASVs. The faecal content of 30 elements was determined. The median (P25-P75) elemental content of faeces ranged from 0.0053 (< 0.0038 – 0.0069) μg/g for Tl to 6.43 (5.24 - 7.18) mg/g for Na. In total, 18 elements and 178 genera were considered active in the regression model. In particular, the elements Co, Se, As, Cd, W, Hg and Pb were found to be strongly associated with a plethora of different bacterial genera.
Conclusions: This study suggests a potential association between the intestinal mineral environment and the composition of the intestinal microbiota. Further research is needed to confirm these findings and delve deeper into the intricate interactions between these variables, clarifying their implications for health.
Introdução: O microbioma intestinal desempenha um papel fundamental nos processos metabólicos do trato gastrointestinal em sistemas abióticos e bióticos. Embora os minerais constituam menos de 5% da dieta típica, são essenciais para manter o normal funcionamento de funções fisiológicas. Dada a sua biodisponibilidade gastrointestinal geralmente baixa, a microbiota intestinal está persistentemente exposta a uma percentagem significativa dos minerais ingeridos, afetando tanto a composição como o metabolismo da microbiota intestinal. Por sua vez, a microbiota intestinal também altera o metabolismo dos minerais ingeridos, influenciando a sua biodisponibilidade e excreção. Metodologia: Para explorar a potencial relação entre a composição da microbiota intestinal e o conteúdo mineral intestinal, foram recolhidas amostras de fezes de indivíduos saudáveis para extração de ADN e mineralização por digestão ácida assistida por micro-ondas em vaso fechado. A sequenciação da região hiper-variável V3-V4 do rARN 16S foi realizada em extratos de ADN e o conteúdo elemental das amostras de fezes mineralizadas foi analisado por espectrometria de massa com plasma acoplado indutivamente. O processamento e análise dos dados de sequenciação foram realizados utilizando os pacotes DADA2, phyloseq e microViz para o software RStudio. Um modelo Bayesiano de regressão Dirichlet-multinomial foi usado para estimar a relação entre o conteúdo elemental fecal e a composição da microbiota intestinal ao nível do género. Foram também incluídas no modelo variáveis adicionais relacionadas com o consumo alimentar dos participantes. Resultados: Um total de 40 amostras de fezes foram analisadas, com a sequenciação do rARN 16S resultando na deteção de 1.523 ASVs diferentes. O conteúdo fecal de 30 elementos foi determinado. A mediana (P25-P75) do conteúdo elemental das fezes variou de 0,0053 (< 0,0038 - 0,0069) μg/g para o Tl a 6,43 (5,24 - 7,18) mg/g para o Na. No total, 18 elementos e 178 géneros foram considerados ativos no modelo de regressão. Em particular, os elementos Co, Se, As, Cd, W, Hg e Pb estavam fortemente associados a um grande número de diferentes géneros bacterianos. Conclusões: Este estudo sugere a existência de uma potencial associação entre o ambiente mineral intestinal e a composição da microbiota intestinal. Mais investigação é necessária para confirmar estes dados e aprofundar o conhecimento sobre as complexas interações entre estas variáveis, esclarecendo as suas implicações para a saúde.
Introdução: O microbioma intestinal desempenha um papel fundamental nos processos metabólicos do trato gastrointestinal em sistemas abióticos e bióticos. Embora os minerais constituam menos de 5% da dieta típica, são essenciais para manter o normal funcionamento de funções fisiológicas. Dada a sua biodisponibilidade gastrointestinal geralmente baixa, a microbiota intestinal está persistentemente exposta a uma percentagem significativa dos minerais ingeridos, afetando tanto a composição como o metabolismo da microbiota intestinal. Por sua vez, a microbiota intestinal também altera o metabolismo dos minerais ingeridos, influenciando a sua biodisponibilidade e excreção. Metodologia: Para explorar a potencial relação entre a composição da microbiota intestinal e o conteúdo mineral intestinal, foram recolhidas amostras de fezes de indivíduos saudáveis para extração de ADN e mineralização por digestão ácida assistida por micro-ondas em vaso fechado. A sequenciação da região hiper-variável V3-V4 do rARN 16S foi realizada em extratos de ADN e o conteúdo elemental das amostras de fezes mineralizadas foi analisado por espectrometria de massa com plasma acoplado indutivamente. O processamento e análise dos dados de sequenciação foram realizados utilizando os pacotes DADA2, phyloseq e microViz para o software RStudio. Um modelo Bayesiano de regressão Dirichlet-multinomial foi usado para estimar a relação entre o conteúdo elemental fecal e a composição da microbiota intestinal ao nível do género. Foram também incluídas no modelo variáveis adicionais relacionadas com o consumo alimentar dos participantes. Resultados: Um total de 40 amostras de fezes foram analisadas, com a sequenciação do rARN 16S resultando na deteção de 1.523 ASVs diferentes. O conteúdo fecal de 30 elementos foi determinado. A mediana (P25-P75) do conteúdo elemental das fezes variou de 0,0053 (< 0,0038 - 0,0069) μg/g para o Tl a 6,43 (5,24 - 7,18) mg/g para o Na. No total, 18 elementos e 178 géneros foram considerados ativos no modelo de regressão. Em particular, os elementos Co, Se, As, Cd, W, Hg e Pb estavam fortemente associados a um grande número de diferentes géneros bacterianos. Conclusões: Este estudo sugere a existência de uma potencial associação entre o ambiente mineral intestinal e a composição da microbiota intestinal. Mais investigação é necessária para confirmar estes dados e aprofundar o conhecimento sobre as complexas interações entre estas variáveis, esclarecendo as suas implicações para a saúde.
Descrição
Palavras-chave
microbiota microbiome minerals trace elements nutrition regression