Composición de la microbiota intestinal, los niveles de histamina y ácidos grasos de cadena corta en niños con diarrea y posterior a su recuperación

Abstract

La diarrea es una causa importante de mortalidad infantil, especialmente en países de bajos ingresos. Diversos estudios han demostrado que la microbiota intestinal y el metaboloma se alteran durante episodios diarreicos, con un aumento en los niveles de histamina y ácidos grasos de cadena corta (SCFA). Sin embargo, la recuperación de la microbiota y metaboloma posterior al episodio de la diarrea no ha sido completamente explorada. En este estudio, se propuso determinar la composición de la microbiota intestinal, los niveles de histamina y SCFAs en muestras fecales de niños con diarrea y posterior a la recuperación clínica. Se reclutaron niños menores de 5 años con diarrea atendidos en el Hospital Dr. Luis Calvo Mackenna, obteniendo dos muestras fecales por niño: una durante la fase aguda de la diarrea y otra tras la recuperación clínica. También se incluyeron datos de niños sanos obtenidos en un estudio previo. La composición de la microbiota intestinal se analizó mediante secuenciación del gen ARNr 16S (V3-V4), mientras que los niveles de histamina y SCFA se midieron con ELISA y HPLC, respectivamente. Se realizaron correlaciones entre metabolitos y géneros bacterianos utilizando el programa RStudio. La estructura comunitaria de la microbiota intestinal mostró diferencias significativas entre todos los grupos. Al comparar la abundancia relativa a nivel de género entre estos grupos, se encontró que el grupo recuperado mostró una mayor abundancia de Bifidobacterium, Parasutterella, Blautia, Subdoligranulum y Agathobacter. De estos géneros, Bifidobacterium se presentó en niveles similares entre los grupos recuperado y sano, pero diferentes del grupo diarrea. En cuanto a los SCFAs analizados, se obtuvo que los niveles de butirato son menores en el grupo recuperado respecto al grupo diarrea, alcanzando niveles similares al grupo sano. Por otro lado, no se encontraron diferencias en los niveles de histamina entre estos grupos. Finalmente, mediante el análisis de correlación se encontró que los patrones de asociación observados entre los géneros Escherichia-Shigella, Bacteroides, Agathobacter y Parasutterella y los niveles de SCFAs son similares en los grupos recuperado y sano, diferenciándose de la diarrea. De esta manera, en este trabajo se encontró que luego de la recuperación clínica, la microbiota intestinal es diferente comparado con el grupo diarrea y el grupo sano, mientras que los metabolitos intestinales cuantificados en este estudio se diferencian de lo observado en episodios de diarrea, evidenciando una transición hacia una microbiota/metaboloma presente en un niño sano.

Diarrhea is a major cause of child mortality, particularly in low-income countries. Several studies have demonstrated that gut microbiota and metabolome are altered during diarrheal episodes, with increased levels of histamine and short-chain fatty acids (SCFAs). However, the recovery of the microbiota and metabolome following a diarrheal episode has not been fully explored. In this study, we aimed to determine the composition of the gut microbiota, histamine levels, and SCFAs in fecal samples from children with diarrhea and following clinical recovery. Children under 5 years old with diarrhea were recruited at the Dr. Luis Calvo Mackenna Hospital, and two fecal samples per child were collected: one during the acute phase of diarrhea and another after clinical recovery. Data from healthy children, obtained in a previous study, was also included. The composition of the gut microbiota was analyzed by sequencing the 16S rRNA gene (V3-V4), while histamine and SCFA levels were measured using ELISA and HPLC, respectively. Correlations between metabolites and bacterial genera were conducted using RStudio. The community structure of the gut microbiota showed significant differences across all groups. When comparing the relative abundance at the genus level among these groups, the recovered group displayed a higher abundance of Bifidobacterium, Parasutterella, Blautia, Subdoligranulum, and Agathobacter. Among these genera, Bifidobacterium was present at similar levels in the recovered and healthy groups but differed from the diarrhea group. Regarding the analyzed SCFAs, butyrate levels were lower in the recovered group compared to the diarrhea group, reaching levels like the healthy group. On the other hand, no differences in histamine levels were observed between the groups. Finally, correlation analysis revealed that the association patterns observed between the genera Escherichia-Shigella, Bacteroides, Agathobacter, and Parasutterella and SCFA levels were similar in the recovered and healthy groups, differing from the diarrhea group. Thus, this study found that after clinical recovery, the gut microbiota differs from both the diarrhea and healthy groups, while the quantified intestinal metabolites show differences from those observed during diarrheal episodes, indicating a transition toward a microbiota/metabolome typical of a healthy child.