Impact of diet in shaping gut microbiota revealed by a comparative study in children from Europe and rural Africa

Impact of diet in shaping gut microbiota revealed by a comparative study in children from Europe and rural Africa
Carlotta De Filippoa, Duccio Cavalieria, Monica Di Paolab, Matteo Ramazzottic, Jean Baptiste Poulletd, Sebastien Massartd, Silvia Collinib, Giuseppe Pieraccinie, and Paolo Lionettib,1
+ Author Affiliations

aDepartment of Preclinical and Clinical Pharmacology, University of Florence, 50139 Firenze, Italy;
bDepartment of Pediatrics, Meyer Children Hospital, University of Florence, 50139 Firenze, Italy;
cDepartment of Biochemical Sciences, University of Florence, 50134 Firenze, Italy;
dDNA Vision Agrifood S.A., B-4000 Liège, Belgium; and
eCentro Interdipartimentale di Spettrometria di Massa, University of Florence, 50139 Firenze, Italy
Edited* by Daniel L. Hartl, Harvard University, Cambridge, MA, and approved June 30, 2010 (received for review April 29, 2010)

Abstract
Gut microbial composition depends on different dietary habits just as health depends on microbial metabolism, but the association of microbiota with different diets in human populations has not yet been shown. In this work, we compared the fecal microbiota of European children (EU) and that of children from a rural African village of Burkina Faso (BF), where the diet, high in fiber content, is similar to that of early human settlements at the time of the birth of agriculture. By using high-throughput 16S rDNA sequencing and biochemical analyses, we found significant differences in gut microbiota between the two groups. BF children showed a significant enrichment in Bacteroidetes and depletion in Firmicutes (P < 0.001), with a unique abundance of bacteria from the genus Prevotella and Xylanibacter, known to contain a set of bacterial genes for cellulose and xylan hydrolysis, completely lacking in the EU children. In addition, we found significantly more short-chain fatty acids (P < 0.001) in BF than in EU children. Also, Enterobacteriaceae (Shigella and Escherichia) were significantly underrepresented in BF than in EU children (P < 0.05). We hypothesize that gut microbiota coevolved with the polysaccharide-rich diet of BF individuals, allowing them to maximize energy intake from fibers while also protecting them from inflammations and noninfectious colonic diseases. This study investigates and compares human intestinal microbiota from children characterized by a modern western diet and a rural diet, indicating the importance of preserving this treasure of microbial diversity from ancient rural communities worldwide.

metagenomics nutrigenomics biodiversity 454-pyrosequencing short-chain fatty acids

Footnotes
1To whom correspondence should be addressed. E-mail: paolo.lionetti@unifi.it. Author contributions: C.D.F., D.C., and P.L. designed research; C.D.F., M.D.P., S.M., and S.C. performed research; G.P. contributed new reagents/analytic tools; M.R. and J.B.P. analyzed data; and C.D.F., D.C., M.D.P., and P.L. wrote the paper.
The authors declare no conflict of interest.
Data deposition: Data were submitted to the Sequence Read Archive (SRA) using ISA tools (ISAcreator and ISAconverter, http://isatab.sourceforge.net/index.html). The dataset is available at http://www.ebi.ac.uk/ena/data/view/ERP000133.
↵*This Direct Submission article had a prearranged editor.
This article contains supporting information online at
www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1005963107/-/DCSupplemental.
http://www.pnas.org/content/early/2010/07/14/1005963107.abstract?sid=2e7a37aa-45a0-4af0-af04-7a4c6d217da8



EPIDEMIOLOGÍA
Los gérmenes intestinales pueden ser la causa de alergias y obesidad en países industrializados
JANO.es y agencias · 05 Agosto 2010 14:01

Un estudio compara las bacterias intestinales de niños europeos y africanos para explicar las diferencias en la prevalencia de algunas enfermedades.

Los gérmenes que habitan en los intestinos podrían ser los causantes de la mayoría de las alergias, problemas estomacales e, incluso, obesidad entre los niños que viven en los países ricos industrializados, según un estudio de la Universidad de Florencia y publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

El equipo comparó las bacterias intestinales de niños europeos con las de habitantes de Burkina Faso y halló suficientes diferencias como para explicar las disparidades en la enfermedad crónica y la obesidad. Los resultados sugieren que "la dieta tiene un papel dominante sobre otras posibles variables, como la etnia, salubridad, higiene, geografía y clima, a la hora de conformar la flora y fauna intestinales", señala Paolo Lionetti, uno de los investigadores.

El experto indica que se puede plantear la hipótesis de que "la reducción en riqueza que observamos en los chicos de Burkina Faso comparados con los de la Unión Europea, podría indicar cómo el consumo de azúcar, grasa animal y alimentos de altas calorías en los países industrializados está limitando rápidamente el potencial adaptativo de la flora y la fauna intestinales".

El estudio se ha basado en una serie de evidencias acerca de que la salud de los humanos depende fuertemente de los billones de microorganismos que habitan en nuestros cuerpos. Sólo una fracción de esos microorganismos causa directamente enfermedades, mientras que la gran mayoría ayuda a digerir los alimentos, afecta a otras bacterias e influiría en cientos de funciones biológicas.

Control de las enfermedades infecciosas, pero aumento de las alergias
"Los países desarrollados occidentales controlaron con éxito las enfermedades infecciosas durante la segunda mitad del siglo pasado, mejorando la sanidad y usando antibióticos y vacunas", ha afirmado el investigador. Sin embargo, "al mismo tiempo, se ha observado un aumento en nuevas enfermedades, como los desórdenes alérgicos y autoinmunes y la enfermedad inflamatoria intestinal, en adultos y niños", ha añadido.

Lionetti y su equipo estudiaron el ADN de las bacterias intestinales de niños de Burkina Faso, que reciben lactancia materna hasta los dos años y consumen una dieta rica en cereales, legumbres y vegetales, con poca carne. La dieta occidental, en cambio, se basa en un elevado consumo de carne, cereales procesados, azúcar y grasa.

De este modo, el equipo italiano halló que los niños africanos tenían muchas bacterias que los ayudaban a procesar la fibra, mientras que los europeos, no tantas. Las tasas son muy similares a las de otros estudios que compararon las bacterias intestinales de personas delgadas y obesas.

Además, los investigadores han afirmado que los hallazgos respaldarían "el desarrollo de productos probióticos para ayudar a restaurar el equilibrio ancestral y mantener a los seres humanos delgados y saludables".


PNAS (August 2, 2010); doi: 10.1073/pnas.1005963107
http://www.pnas.org/content/early/2010/07/14/1005963107.abstract?sid=2e7a37aa-45a0-4af0-af04-7a4c6d217da8

PNAS
http://www.pnas.org/

Universidad de Florencia
http://www.unifi.it/mdswitch.html