Published April 26, 2023 | Version v1
Publication Open

A prospective study on linking diarrheagenic E. coli with stunted childhood growth in relation to gut microbiome

Creators

  • 1. COMSATS University Islamabad
  • 2. University of Glasgow
  • 3. London School of Hygiene & Tropical Medicine
  • 4. King Edward Medical University
  • 5. Mayo Hospital
  • 6. Saidu Teaching Hospital

Description

Abstract Stunted growth is an emerging global challenge affecting children under the age of 5 years in low- and middle-income countries. Despite such a high global prevalence of stunting, the mechanism of pathogenesis and the role of associated gut microbiota is poorly understood. The present study was designed to investigate the association of pathogenic strains of E. coli with the residential gut microbiota of stunted growth children. A total of 64 stool sample were collected from children aged ≤ 5 years, and were processed for isolation and molecular characterization of diarrheagenic E. coli . Selected stool samples (n = 39 including three normal controls) were then analysed for microbial community profiling using 16S ribosomal RNA (rRNA) gene sequencing. Furthermore, associations between changes in the microbiota in the presence of different E. coli strains was explored. Pathotyping of the isolated E. coli (n = 64) has shown that 39.68% belonged to one of the five pathotypes of E. coli whilst the remaining ones were non-typeable. Amongst the different pathotypes, EPEC was found to be the most prevalent (52%; n = 13), followed by EAEC (20%; n = 5), EIEC (12%; n = 3), EHEC (8%; n = 2) and ETEC 2 (8%; n = 2). Phylogrouping analysis has shown that majority of the strains belonged to B2 (28.12%). Microbial diversity is shown to be significant and varied when the samples are organized under the recovered phylogroups. Moreover, based on predictive metabolism, the colonization of these strains were found to be significantly associated with energy utilization pathways such as Denovoprine-2 and glyoxylate-by. Differential analysis has shown that Escherichia-Shigella and Enterococcus were altered for the children with stunted growth.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

النمو المتقزم هو تحد عالمي ناشئ يؤثر على الأطفال دون سن الخامسة في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل. على الرغم من هذا الانتشار العالمي المرتفع للتقزم، فإن آلية التسبب في المرض ودور ميكروبات الأمعاء المرتبطة بها غير مفهومة بشكل جيد. تم تصميم هذه الدراسة للتحقيق في ارتباط السلالات المسببة للأمراض من الإشريكية القولونية بميكروبات الأمعاء السكنية للأطفال الذين يعانون من التقزم. تم جمع ما مجموعه 64 عينة براز من الأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين ≤ 5 سنوات، وتمت معالجتها للعزل والتوصيف الجزيئي للإشريكية القولونية المسببة للإسهال. ثم تم تحليل عينات البراز المختارة (العدد = 39 بما في ذلك ثلاثة عناصر تحكم طبيعية) لتحديد ملامح المجتمع الميكروبي باستخدام تسلسل جين 16S Ribosomal RNA (rRNA). علاوة على ذلك، تم استكشاف الارتباطات بين التغيرات في الكائنات الحية الدقيقة في وجود سلالات مختلفة من الإشريكية القولونية. أظهر التنميط المرضي للإشريكية القولونية المعزولة (العدد = 64) أن 39.68 ٪ ينتمون إلى أحد الأنماط المرضية الخمسة للإشريكية القولونية بينما كانت الأنماط المتبقية غير قابلة للنمط. من بين الأنماط المرضية المختلفة، وجد أن EPEC هي الأكثر انتشارًا (52 ٪ ؛ n = 13)، تليها EAEC (20 ٪ ؛ n = 5)، EIEC (12 ٪ ؛ n = 3)، EHEC (8 ٪ ؛ n = 2) و ETEC 2 (8 ٪ ؛ n = 2). أظهر تحليل التجميع العرقي أن غالبية السلالات تنتمي إلى B2 (28.12 ٪). يظهر التنوع الميكروبي كبيرًا ومتنوعًا عندما يتم تنظيم العينات تحت مجموعات السلالات المستردة. علاوة على ذلك، استنادًا إلى الأيض التنبؤي، وجد أن استعمار هذه السلالات يرتبط ارتباطًا كبيرًا بمسارات استخدام الطاقة مثل دينوفوبرين 2 وجليوكسيليت. أظهر التحليل التفاضلي أن الإشريكية الشيغيلا والمكورات المعوية تم تغييرهما للأطفال الذين يعانون من توقف النمو.

Translated Description (French)

Résumé Le retard de croissance est un défi mondial émergent qui touche les enfants de moins de 5 ans dans les pays à revenu faible ou intermédiaire. Malgré une prévalence mondiale aussi élevée du retard de croissance, le mécanisme de la pathogenèse et le rôle du microbiote intestinal associé sont mal compris. La présente étude a été conçue pour étudier l'association des souches pathogènes d'E. coli avec le microbiote intestinal résidentiel des enfants en retard de croissance. Un total de 64 échantillons de selles ont été prélevés chez des enfants âgés de ≤ 5 ans et ont été traités pour l'isolement et la caractérisation moléculaire d'E. coli diarrhéogène. Des échantillons de selles sélectionnés (n = 39, y compris trois témoins normaux) ont ensuite été analysés pour le profilage de la communauté microbienne à l'aide du séquençage du gène de l'ARN ribosomique 16S (ARNr). De plus, les associations entre les changements dans le microbiote en présence de différentes souches d'E. coli ont été explorées. Le pathotypage des E. coli isolés (n = 64) a montré que 39,68 % appartenaient à l'un des cinq pathotypes d'E. coli tandis que les autres n'étaient pas typables. Parmi les différents pathotypes, l'EPEC s'est avéré être le plus répandu (52 % ; n = 13), suivi de l'EAEC (20 % ; n = 5), de l'EIEC (12 % ; n = 3), de l'EHEC (8 % ; n = 2) et de l'ETEC 2 (8 % ; n = 2). L'analyse de phylogroupage a montré que la majorité des souches appartenaient à B2 (28,12%). La diversité microbienne s'avère significative et variée lorsque les échantillons sont organisés sous les phylogroupes récupérés. De plus, sur la base du métabolisme prédictif, la colonisation de ces souches s'est avérée significativement associée à des voies d'utilisation de l'énergie telles que la Denovoprine-2 et le glyoxylate-by. L'analyse différentielle a montré que Escherichia-Shigella et Enterococcus étaient altérés chez les enfants présentant un retard de croissance.

Translated Description (Spanish)

Resumen El retraso en el crecimiento es un desafío global emergente que afecta a los niños menores de 5 años en los países de ingresos bajos y medios. A pesar de una prevalencia global tan alta de retraso en el crecimiento, el mecanismo de patogénesis y el papel de la microbiota intestinal asociada son poco conocidos. El presente estudio fue diseñado para investigar la asociación de cepas patógenas de E. coli con la microbiota intestinal residencial de niños con retraso en el crecimiento. Se recogieron un total de 64 muestras de heces de niños de ≤ 5 años, y se procesaron para el aislamiento y la caracterización molecular de E. coli diarreagénica . Las muestras de heces seleccionadas (n = 39, incluidos tres controles normales) se analizaron para determinar el perfil de la comunidad microbiana utilizando la secuenciación génica del ARN ribosómico 16S (ARNr). Además, se exploraron las asociaciones entre los cambios en la microbiota en presencia de diferentes cepas de E. coli. La patotipificación de la E. coli aislada (n = 64) ha demostrado que el 39,68% pertenecía a uno de los cinco patotipos de E. coli, mientras que los restantes no eran tipificables. Entre los diferentes patotipos, EPEC resultó ser el más prevalente (52%; n = 13), seguido de EAEC (20%; n = 5), EIEC (12%; n = 3), EHEC (8%; n = 2) y ETEC 2 (8%; n = 2). El análisis de phylogrouping ha demostrado que la mayoría de las cepas pertenecían a B2 (28,12%). Se demuestra que la diversidad microbiana es significativa y variada cuando las muestras se organizan bajo los filogrupos recuperados. Además, con base en el metabolismo predictivo, se encontró que la colonización de estas cepas estaba significativamente asociada con vías de utilización de energía como la denovoprina-2 y el glioxilato. El análisis diferencial ha demostrado que Escherichia-Shigella y Enterococcus se alteraron para los niños con retraso en el crecimiento.

Files

s41598-023-32491-x.pdf.pdf

Files (3.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7e6dfc79eda1ed468a2e93c2454cc711
3.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة استطلاعية حول ربط الإشريكية القولونية المسببة للإسهال بنمو الطفولة المتوقف فيما يتعلق بميكروبيوم الأمعاء
Translated title (French)
Une étude prospective sur le lien entre E. coli diarrhéogène et le retard de croissance chez l'enfant en relation avec le microbiome intestinal
Translated title (Spanish)
Un estudio prospectivo sobre la relación de la E. coli diarreagénica con el retraso en el crecimiento infantil en relación con el microbioma intestinal

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4367055508
DOI
10.1038/s41598-023-32491-x

Is supplement to
https://openalex.org/W4312476285 (Other)
https://openalex.org/W4293056667 (Other)
https://openalex.org/W4213248990 (Other)
https://openalex.org/W3044328089 (Other)
https://openalex.org/W3044286215 (Other)
https://openalex.org/W2994966085 (Other)
https://openalex.org/W2902848561 (Other)
https://openalex.org/W2793187602 (Other)
https://openalex.org/W2621141937 (Other)
https://openalex.org/W2333607221 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1936254768
  • https://openalex.org/W1990829015
  • https://openalex.org/W1997484087
  • https://openalex.org/W2000683678
  • https://openalex.org/W2035011327
  • https://openalex.org/W2052010022
  • https://openalex.org/W2087294196
  • https://openalex.org/W2097005840
  • https://openalex.org/W2099910135
  • https://openalex.org/W2101500387
  • https://openalex.org/W2107278839
  • https://openalex.org/W2110298493
  • https://openalex.org/W2111211734
  • https://openalex.org/W2133688905
  • https://openalex.org/W2284424490
  • https://openalex.org/W2295936484
  • https://openalex.org/W2320566809
  • https://openalex.org/W2330926366
  • https://openalex.org/W2402935075
  • https://openalex.org/W2406569022
  • https://openalex.org/W2416778538
  • https://openalex.org/W2417483459
  • https://openalex.org/W2494699456
  • https://openalex.org/W2499758600
  • https://openalex.org/W2513619720
  • https://openalex.org/W2546663838
  • https://openalex.org/W2604482191
  • https://openalex.org/W2807397898
  • https://openalex.org/W2888423719
  • https://openalex.org/W2888550839
  • https://openalex.org/W2892815535
  • https://openalex.org/W2975749022
  • https://openalex.org/W3012674452
  • https://openalex.org/W4206945683
  • https://openalex.org/W4214728789