Physical development and its relationship to the metabolic activity of the intestinal microbiota in young children

Introduction. The metabolic activity of the intestinal microbiota is an important indicator of the functioning of the digestive tract, one of the main functions of which is the absorption of nutrients.

The aim of the study was to analyze the content of short chain fatty acids in feces and assess their relationship with the indicators of physical development in children 3 years of age.

Materials and methods. A prospective cohort study was conducted in 89 children 3rd year of life. The 1st observation group included children of the I and II health groups, the children of the 2nd group underwent surgical treatment on the intestine in the first months of life, the children of the3rd group are with atopic dermatitis. FD assessment was carried out in accordance with WHO recommendations (2017) the spectrum of FGC in feces was determined by gas-liquid chromatography.

Results. It was determined the features of the rates of FD in healthy children, children with a history of intestinal resection and children with atopy in relation to the indicators of metabolic activity of the intestinal microbiota. The percentile distribution of the values of FGC in feces and their comparative assessment in the observation groups are given.

Discussion. The content of FGM in feces has differences depending on the health status of children of the 3rd year of life. Different level of FGC shows a close relationship with the indicators of FD. Conclusions. A decrease in growth rates (body length SD: from -1 to -2) was revealed at low values (<25%) of the amount of acids, with an increase in propionate (25%) in feces. Reduced nutrition (body weight SD: from -1 to -2) it was associated with low values of the sum of isoacids and AI(-) (<25%); by 3rd year of life, the risk of low nutrition decreased in 4 times with high values (75%) of the sum of acids in feces (OR=4.33[1.09-17.71]). The multidirectionality of the content of fecal matter in young children and their influence on the indicators of FD emphasizes the versatility of the functions of the intestinal microbiota, which has a local and systemic effect on the human body.

1. Попова Е. Н., Гордеев И. Г. Современные представления о микробиоте человека. – М., 2019.

2. Гаус О. В., Беляков Д. Г. Современные взгляды на роль кишечной микробиоты в формировании патологии кишечника // РМЖ. – 2021; 4:10-16.

3. Минушкин О. Н., Ардатская М. Д. Диагностика состояния микрофлоры кишечника и дифференцированная коррекция ее нарушений // Метод. Пособие для врачей. – М. – 2005.

4. Ардатская М. Д., Минушкин О. Н., Иконников Н. С. Дисбактериоз кишечника: понятие, диагностические подходы и пути коррекции. Возможности и преимущества биохимического исследования кала : Пособие для врачей. – М. – 2004. – 35 с

5. Ардатская М. Д. Клиническое значение КЖК при патологии желудочно-кишечного тракта : автореф. дис. … докт. мед. наук. – М., 2003. – 45 с.

6. Butyrate and Propionate Protect against Diet-Induced Obesity and Regulate Gut Hormones via Free Fatty Acid Receptor 3-Independent Mechanisms / Lin H. V., Frassetto A., Kowalik E. J., et al. // Gut Microbes. – 2013;4(5):416–421.

7. Ардатская М. Д., Иконников Н. С., Минушкин О. Н. Способ разделения смеси жирных кислот фракции С2-С6 методом газожидкостной хроматографии. Патент РФ № 2220755 от 10.01.2004.

8. Захарова И. Н., Сугян Н. Г. Антибиотиассоциированные диареи у детей и их профилактика // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2009;54(5):44–52.

9. Сугян Н. Г. Клиническое значение короткоцепочечных жирных кислот при функциональных нарушениях желудочно-кишечного тракта у детей раннего возраста : автореф. дис. … канд. мед. наук. – М., 2010. – 26 с.

10. Метаболическая активность кишечной микрофлоры у детей на фоне применения синбиотика, содержащего Bifidobacterium BB-12, Lactobacillus acidophilus LA-5 и фруктоолигосахарид / Захарова И. Н., Ардатская М. Д., Свинцицкая В. И. и др. // Педиатрия. Журнал им. Г.Н. Сперанского. – 2011;90(3):118–124.

11. Использование лечебных смесей для искусственного вскармливания с включением среднецепочечных триглицеридов в питании детей первых месяцев жизни с пострезекционным синдромом / Чубарова А. И., Степанова Н. В, Голоденко Н. В. и др. // Вопросы детской диетологии. – 2012. – Т. 10. – № 3. – С. 5–13.

12. Gut microbiota in neonates with congenital gastrointestinal surgical conditions: a prospective study / Rao S. C., Esvaran M., Patole S. K. et al. // Pediatr Res. 2020;88(6):878–886. doi: 10.1038/s41390-020-0824-7.

13. Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns / Dominguez-Bello M. G., Costello E. K., Contreras M. et al. // Proc Natl Acad Sci U S A. – 2010;107(26):11971–11975. –doi: 10.1073/pnas.1002601107.

14. Perinatal factors affect the gut microbiota up to four years after birth / Fouhy F., Watkins C., Hill C. J. et al. // Nature Communications. – 2019;10(1):1517. – doi: 10.1038/s41467-019-09252-4.

15. Кишечная микробиота при атопическом дерматите у детей: нарушения и пути коррекции в составе комплексной терапии / Тихомиров А. А., Наринская Н. М., Бельмер С. В., Ардатская М. Д. // РМЖ. Медицинское обозрение. – 2019; 12:31–34.

16. Pyun B. Y. Natural history and risk factors of atopic dermatitis in children // Allergy Asthma Immunol Res. – 2015; 7(2): 101–5.

17. Wong G. W. Epidemiology: international point of view, from childhood to adults, food allergens. Chem // Immunol. Allergy. – 2015; 101: 30–7.

18. Flohr C., Mann J. New insights into the epidemiology of childhood atopic dermatitis. Allergy. – 2014; 69(1): 3–16.

19. Nutten S. Atopic dermatitis: global epidemiology and risk factors. Ann. Nutr. Metab. – 2015; 66 (1): 8–16

20. Garg N., Silverberg J. I. Epidemiology of childhood atopic dermatitis. Clin. Dermatol. – 2015; 33(3): 281–8.

21. Miles E. A., Calder P. C. Maternal diet and its influence on the development of allergic disease // Clin. Exp. Allergy. – 2015; 45(1): 63–74.

22. Смирнова, Г. И. Новое в патогенезе и лечении атопического дерматита у детей // Российский педиатрический журнал. – 2013. – № 6. – С. 53–7.

23. Смирнова, Г. И. Атопический дерматит и инфекции кожи у детей // Российский педиатрический журнал. – 2014. – № 2. – С. 49–56.

24. Grice E. A. The skin microbiome: potential for novel diagnostic and therapeutic approaches to cutaneous disease // Semin. Cutan. Med. Surg. – 2014; 33(2): 98–103.

25. Mechanisms of allergic disease — environmental and genetic determinants for the development of allergy / Campbell D. E., Boyle R. J., Thornton C. A., Prescott S. L. // Clin. Exp. Allergy. – 2015; 45(5): 844–58.

26. Chen Y. E., Tsao H. The skin microbiome: current perspectives and future challenges // J. Am. Acad. Dermatol. – 2013; 69(1): 143–55.

27. Смирнова, Г. И. Управление течением болезни: атопический дерматит у детей // Российский педиатрический журнал. – 2014. – № 17 (6). – С. 45–53.

28. The role of intestinal microbiota and the immune system / Purchiaroni F., Tortora A., Gabrielli M. et al. // Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. – 2013; 17: 323–33.

29. Li M., Wang M., Donovan S. M. Early development of the gut microbiome and immune-mediated childhood disorders. Semin. Reprod. Med. 2014; 32(1): 74–86.

30. Петеркова В. А., Нагаева Е. В., Ширяева Т. Ю. Оценка физического развития детей и подростков : Методические рекомендации. – М., 2017.

31. Вахлова И. В., Федотова Г. В., Боронина Л. Г. «Характеристика метаболической активности микробиоты кишечника у детей раннего возраста» // Вестник уральского государственного медицинского университета. – 2019, Вып. 3-4. – С. 32-36.

32. Ардатская М. Д., Минушкин О. Н. Дисбактериоз кишечника: эволюция взглядов. Современные принципы диагностики и фармакологической коррекции // Consilium medicum. Гастроэнтерология. – 2006; 2:4–18.

33. Патент на изобретение РФ № 2145511 от 09.04.1999 «Способ разделения смеси жирных кислот фракции С2–С7 методом газожидкостной хроматографии» / Иконников Н. С., Ардатская М. Д., Бабин В. Н. и др.

34. Захарова И. Н., Ардатская М. Д., Сугян Н. Г. Влияние мультиштаммового пробиотика на метаболическую активность кишечной микрофлоры у детей грудного возраста с функциональными нарушениями желудочно-кишечного тракта: результаты плацебоконтролируемого исследования // Вопросы современной педиатрии. – 2016; – № 15 (1). – С. 68–73. – doi: 10.15690/vsp.v15i1.1501.

35. Бельмер С. В., Хавкин А. И. Кишечная микробиота у детей: норма, нарушения, коррекция. – М. : ИД «Медпрактика-М», 2019. – С.44-45.

36. Structural variation in the gut microbiome associates with host health / Zeevi D., Korem T., Segal E. et al. // Nature. 201938.

37. Алѐшкин В. А., Селькова Е. П., Затевалов А. М. Определение дисбиотических изменений желудочно-кишечного тракта по маркѐрам содержимого кишечника. Федеральные клинические рекомендации. – М., 2015. – 36 с.

38. Короткоцепочечные жирные кислоты кишечника у пациентов с бронхиальной астмой / Зольникова О. Ю., Поцхверашвили Н. Д., Кокина Н. И. и др. // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. – 2019. – Т. 29, № 2. – С. 53–59. – https://doi.org/10.22416/1382-4376-2019-29-2-53-59.

39. Ардатская М. Д. Роль пищевых волокон в коррекции нарушений микробиоты и поддержании иммунитета // РМЖ. – 2020. – № 12. – С. 24-29.