Salivary microbiota - how to measure it and its associations with body size and antimicrobial use

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5694-5
Title: Salivary microbiota - how to measure it and its associations with body size and antimicrobial use
Author: Raju, Sajan
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine, Public Health
Doctoral Program in Population Health
Publisher: Painosalama
Date: 2019-12-05
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5694-5
http://hdl.handle.net/10138/306954
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: The human microbiota, i.e. the microbes living in or on humans, plays an important role in health and disease. Lifestyle factors, such as diet and physical activity as well as environmental factors, and exposure to antimicrobials (AMs) are likely among the important factors shaping the microbiota. Several studies have reported that the gut microbiota may be associated with overweight and obesity. Fewer studies have investigated associations between body mass index (BMI) and the salivary microbiota. There is a worldwide epidemic of obesity and the number of overweight and obese people reached 1.9 billion in 2016. Overweight and obese children are likely to stay obese into adulthood and tend to develop diseases more frequently and at a younger age. Thus, identification of the associations between microbiota and body size in young individuals are of great importance. The increased use of AMs rises concern of increasing antibiotic resistance resulting in lack of treatment options for many diseases. Exposure to AMs affects the microbial diversity and composition in the gut microbiota, but less is known about salivary microbiota. Since AM use is frequent in children, it is vital to study its associations with saliva microbiota at this age. The objectives of this doctoral thesis were to develop cost effective protocols to assess the salivary microbiota profiles for large-scale epidemiological studies and, with the new protocol, to determine its association with body size and lifetime antimicrobial use in children. In this thesis, all in-house 16S amplicon assays produced similar salivary microbiota profiles for the individual samples, i.e. there was no superior protocol. Salivary microbiota profiles of Finnish children were gender-specific in terms of alpha- and beta-diversity and relative abundances of bacteria. A prominent finding was the decrease in the core bacteria in overweight and obese children. Lifetime AM exposure to saliva microbiota showed that Azithromycin use was associated with alpha-diversity in all children, and in girls. Microbiota dissimilarities were significant between children with low, medium and high number of AM user groups in all children with all AMs combined. Similar trend was significant with Azithromycin use, whereas Amoxicillin use affected the dissimilarity only in boys. This thesis suggests that the saliva microbiota is significantly associated with body size, antimicrobial use and gender in Finnish children. Thus, saliva microbiota profiles open new possibilities to study the potential roles of microbiota in weight development and management in children. In addition, the involuntary consequences of lifetime AM use are a concern and the importance of microbiota in the development of new therapeutic strategies should be emphasized in order to limit the use of AMs wisely. Studies have shown that the saliva microbiota is more resilient and stable than gut microbiota when exposed to antibiotics. Thus, the saliva-based screening of microbial biomarkers in health surveillance, and the associations with oral and general health status, may be considered feasible, simple, economical and easy to collect with high compliance for all age groups compared to faecal samples. However, further research on metabolic and functional potential of saliva microbiota is needed to fully understand the saliva microbiota – host relationship.Ihmisen iholla ja limakalvoilla elävä normaalimikrobisto auttaa ylläpitämään terveyttä ja torjumaan sairauksia. Elämäntapatekijät, kuten ruokavalio ja fyysinen aktiivisuus sekä ympäristö ja altistus antibiooteille todennäköisesti muokkaavat bakteeristoa keskeisellä tavalla. Suolistobakteerit näyttävät olevan yhteydessä ylipainoon ja lihavuuteen, mutta syljen bakteeriston ja painoindeksin (BMI) välisiä yhteyksiä on vielä toistaiseksi tutkittu niukasti. Lihavuus on maailmanlaajuinen epidemia, ja vuonna 2016 ylipainoisia ja lihavia oli jo 1,9 miljardia. Lapsuudenaikainen ylipaino ja lihavuus todennäköisesti jatkuu aikuisuuteen ja on yhteydessä suurentuneeseen sairausriskiin varhaisemmalla iällä. Siksi bakteerien ja painon välinen yhteys on tärkeää selvittää. Antibioottien käyttö ja samalla antibioottiresistenssi on lisääntynyt. Resistenssi johtaa siihen, että monen sairauden hoitomahdollisuudet kutistuvat. Altistuminen antimikrobilääkkeille (AM-lääkkeet) vaikuttaa suoliston bakteeriston monimuotoisuuteen ja koostumukseen, mutta niiden vaikutuksista syljen bakteeristoon tiedetään toistaiseksi vähän. Lapset käyttävät AM-lääkkeitä usein, joten syljen bakteeriston ja käytön välisiä yhteyksiä on tärkeää tutkia. Tämän väitöskirjan tavoite oli kehittää kustannustehokas menetelmä, jolla syljen bakteeristoprofiili voidaan määrittää laajoissa väestöaineistoissa, sekä lisäksi käyttää tätä uutta menetelmää syljen bakteeriston ja painon sekä elinaikaisen AM-lääkkeiden käytön välisten yhteyksien määrittämiseksi lapsilla. Tulokset osoittivat, että kaikkien testattujen 16S rRNA -geenin monistukseen ja sekvensointiin käytettyjen menetelmien tuottamat syljen bakteeristoprofiilit olivat keskenään samankaltaisia, ts. mikään menetelmistä ei ollut selvästi muita parempi. Syljen bakteeristoprofiilit olivat sukupuolelle ominaisia alfa- ja betadiversiteetin sekä tiettyjen bakteerien suhteellisen runsauden suhteen. Merkittävä löydös oli ylipainoisilla ja lihavilla lapsilla näkynyt ydinbakteeriston väheneminen. Elinaikaisen AM-lääkealtistuksen ja syljen bakteeriston analyysi osoitti, että atsitromysiinin käyttö oli yhteydessä alentuneeseen alfadiversiteettiin kaikilla lapsilla sekä erikseen tytöillä. Syljen bakteeriston koostumus erosi merkitsevästi matalan, keskitason ja korkean AM-lääkkeiden käytön ryhmien välillä kaikilla lapsilla. Tarkasteltaessa eri antibiootteja erikseen atsitromysiinin käytön suhteen löydettiin samanlainen suuntaus, mutta amoksisilliinin kohdalla bakteeriston koostumus erosi merkitsevästi ainoastaan pojilla. Tämä väitöskirjatyö esittää, että syljen bakteeristo on merkitsevästi yhteydessä painoon, AM-lääkkeiden käyttöön ja sukupuoleen suomalaislapsilla. Syljen bakteeriston profiloinnilla on mahdollista kehittää uusia tapoja tutkia bakteerien mahdollista roolia lasten painonkehityksessä. Vaikutukset normaalibakteeristoon tulisi ottaa huomioon myös kehitettäessä uusia hoitomenetelmiä, jotta AM-lääkkeiden käyttöä saataisiin rajoitettua. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että syljen bakteeristo on vastustuskykyisempi ja vakaampi antibiootteja vastaan kuin suoliston bakteeristo, joten mikrobimarkkereiden seulonta syljestä ulostenäytteen sijaan on helppo, taloudellinen ja kaikille ikäryhmille soveltuva vaihtoehto käytettäväksi terveydenhuollossa. Bakteeriston metabolisia ja toiminnallisia piirteitä on kuitenkin tutkittava lisää, jotta syljen bakteerien ja isännän välisiä vuorovaikutuksia ja niiden merkitystä terveydelle voidaan ymmärtää paremmin.
Subject: Public health
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record