Effect of metabolic type of obesity on blood microbiome


Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Background. Recent studies have shown a significant role of the gut microbiome in various pathologies including obesity. It is assumed that the gut microbiome is one of the sources for the formation of the blood microbiome. Obesity is associated with changes in the gut microbiome, which may also affect the blood microbiome. It is customary to distinguish between metabolically healthy obesity (MHO) and metabolically unhealthy obesity (MUHO) depending on the metabolic complications risk. Aim. To study the influence of the metabolic phenotype of obesity on the blood microbiome formation. Materials and methods. The study included 116 healthy donors and 101 obese patients. Depending on the metabolic type of obesity, the obese patients were divided into subgroups with metabolically healthy obesity (MHO, n=36) and metabolically unhealthy obesity (MUHO, n=53). Quantitative and qualitative assessment of the blood microbiome was based on metagenomic analysis. Blood samples were used to isolate DNA and perform sequencing of the variable v3-v4 region of the 16S rRNA gene. Results. In patients with MHO, the characteristics of the alpha-diversity of the blood microbiome were like those of healthy donors. However, MUHO is associated with an increase in the blood microbial diversity. The main phyla of the blood microbiome were Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria, and Actinobacteria. Cyanobacteria, TM7, Thermi, Verrucomicrobia, Chloroflexi, Acidobacteria, Planctomycetes, Gemmatimonadetes, and Tenericutes were found to be less significant phyla of the blood microbiome. Phyla Acidobacteria, TM7 and Verrucomicrobia were more often isolated in blood samples of patients with MUHO compared with healthy donors. Conclusion. MUHO linked to increased diversity of the blood microbiome. This appears to be due to increased microbial translocation from the intestine and non-intestinal sources.

About the authors

A. V Shestopalov

Center for Molecular Health; Dmitry Rogachev National Medical Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology; N.I. Pirogov Russian National Research Medical University

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com

Dr.Sc. (Med.), Professor, Deputy Director, Center of Digital and Translational Biomedicine; Director, Department of Postgraduate Education, Residency, Postgraduate Studies; Head of Department of Biochemistry and Molecular Biology, Medical faculty

Russian Federation, Moscow, Russia

I. M Kolesnikova

N.I. Pirogov Russian National Research Medical University

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com

Senior Lecturer, Department of Biochemistry and Molecular Biology, Medical Faculty

Moscow, Russia

A. M Gaponov

Center for Molecular Health; V.A. Negovsky Research Institute of General Reanimatology, Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com

Ph.D. (Med.), Head of Department of Infectious Immunology, Center of Digital and Translational Biomedicine; Leading Researcher

Moscow, Russia

T. V Grigoryeva

Kazan (Volga Region) Federal University

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com

Ph.D. (Biol.), Senior Research Scientist, Director of Interdisciplinary Centre for Proteomic Research, Institute of Fundamental Medicine and Biology

Kazan, Russia

D. R Khusnutdinova

Kazan (Volga Region) Federal University

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com

Junior Research Scientist, Research Laboratory «Omics technologies», Institute of Fundamental Medicine and Biology

Kazan, Russia

D. R Kamaldinova

Kazan (Volga Region) Federal University

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com

Research Scientist

Kazan, Russia

N. I Volkova

Rostov State Medical University

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com

Dr.Sc. (Med.), Professor, Vice-rector for Scientific Work, Head of Department of Internal Diseases №3

Rostov-on-Don, Russia

V. V Makarov

Center for Strategic Planning and Management of Medical and Biological Health Risks

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com

Ph.D. (Biol.), Head of Department of Analysis and Forecasting of Medical and Biological Risks to Human Health

Moscow, Russia

S. M Yudin

Center for Strategic Planning and Management of Medical and Biological Health Risks

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com

Dr.Sc. (Med.), Professor, General Director

Moscow, Russia

A. G Rumyantsev

Dmitry Rogachev National Medical Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology; N.I. Pirogov Russian National Research Medical University

Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com

Dr.Sc. (Med.), Professor; Honorary Professor, Department of Oncology, Hematology and Radiotherapy, Pediatric Faculty

Moscow, Russia

S. A Rumyantsev

Center for Molecular Health; N.I. Pirogov Russian National Research Medical University

Author for correspondence.
Email: ir.max.kolesnikova@gmail.com

Dr.Sc. (Med.), Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Director; Head of Department of Oncology, Hematology and Radiotherapy, Pediatric Faculty

Moscow, Russia

References

  1. Castillo D.J., Rifkin R.F., Cowan D.A. et al. The healthy human blood microbiome: Fact or fiction? Front. Cell. Infect. Microbiol. 2019; 9(MAY): 1-12.
  2. Backhed F., Ley R.E., Sonnenburg J.L. et al. Host-bacterial mutualism in the human intestine. Science. 2005; 307(5717): 1915-1920.
  3. Sonnenburg J.L., Xu J., Leip D.D. et al. Glycan foraging in vivo by an intestine-adapted bacterial symbiont. Science. 2005; 307(5717): 1955-1959.
  4. Turnbaugh P.J., Ley R.E., Mahowald M.A. et al. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature. 2006: 444(7122): 1027-1031.
  5. Ley R.E., Turnbaugh P.J., Klein S. et al. Human gut microbes associated with obesity. Nature. 2006; 444: 1022-1023.
  6. Schwiertz A., Taras D., Schafer K. et al. Microbiota and SCFA in lean and overweight healthy subjects. Obesity. Nature Publishing Group. 2010; 18(1): 190-195.
  7. Iacobini C., Pugliese G., Fantauzzi C.B. et al. Metabolically healthy versus metabolically unhealthy obesity. Metabolism. Elsevier Inc. 2019; 92: 51-60.
  8. Phillips C.M. Metabolically healthy obesity: Definitions, determinants and clinical implications. Rev. Endocr. Metab. Disord. 2013; 14(3): 219-227.
  9. Гапонов А.М., Волкова Н.И., Ганенко Л.А. и др. Особенности микробиома толстой кишки у пациентов с ожирением при его различных фенотипах. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2021; 98(2): 144-155

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Comparison of the characteristics of the alpha diversity of the blood microbiome

Download (112KB)
3. Fig. 2. Characteristics of the main phylum of the blood microbiome: a - the proportion of individual phylum of the total mass of isolated microbial DNA; b - the frequency of isolation of the main phylum from blood samples of patients. Note: * - differences are significant compared to group 1; † - differences are significant compared to the group of patients with MZO

Download (105KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».