University of Oulu

Microbiota of the first stool after birth

Saved in:
Author: Kielenniva, Katja1,2,3,4
Organizations: 1University of Oulu Graduate School
2University of Oulu, Faculty of Medicine
3Medical Research Center Oulu
4Oulu University Hospital
Format: ebook
Version: published version
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526230979
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2021
Publish Date: 2021-11-12
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in Auditorium 12 of the Department of Paediatrics, on 19 November 2021, at 12 noon
Tutor: Professor Terhi Tapiainen
Docent Anna Maria Pirttilä
Professor Marjo Renko
Reviewer: Professor Erika Isolauri
Docent Otto Helve
Opponent: Professor Pentti Huovinen
Description:

Abstract

Meconium, a newborns’ first stool after birth, is the first easily available sample for gut microbiota studies. Recent studies have shown that first-pass meconium contains bacteria and that factors such as gestational age and delivery mode can impact meconium microbiota composition. The purpose of this thesis was to investigate what factors affect the bacterial composition of first-pass meconium and the impact of meconium microbiota on later health.

This was a prospective cohort study of 212 consecutive newborns. The first stool after birth was collected and analyzed using next-generation sequencing of the bacterial 16S rRNA gene. Fecal samples were also collected at one year of age. Clinical follow ups were conducted until the participants reached four years of age.

In total, 91% of the first-pass meconium samples contained bacterial DNA. The composition of first-pass meconium was distinct from that of the gut microbiota at one year of age. The biodiversity of the maternal living environment during pregnancy was associated with the bacterial composition of the first stool.

The bacterial composition of first-pass meconium was associated with the subsequent health of the infants. The infants with infantile colic had less lactobacilli in their meconium microbiota than those without colic. The children who were overweight at three years of age had less phylum Bacteroidetes and genus Bacteroides in their first-pass meconium than children with normal weight. The composition of intestinal microbiota at 1 year of age was not associated with the risk of being overweight in early childhood. The bacterial composition of meconium microbiota was not associated with subsequent atopic eczema or wheezing.

This thesis shows that earlier reported associations between intestinal microbiota, infantile colic, and overweight appear to be present immediately after birth. These findings emphasize the importance of pre- and perinatal factors on the early intestinal colonization and later health of children.

see all

Tiivistelmä

Elämän ensimmäisen uloste, mekonium, tarjoaa ensimmäisen helposti saatavilla olevan näytteen suolistomikrobiston tutkimiseen. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että mekonium sisältää bakteereita. Muun muassa raskauden keston ja synnytystavan on raportoitu vaikuttavan mekoniumin bakteerikoostumukseen. Tässä väitöskirjassa tutkittiin mekoniumin mikrobiston koostumukseen vaikuttavia tekijöitä sekä mekoniumin mikrobiston yhteyttä lapsen myöhempään terveyteen.

Tutkimuksen aineistona on 212 täysiaikaisen lapsen kohortti. Ensimmäinen mekonium kerättiin ja sen bakteerikoostumus analysoitiin bakteerin 16S rRNA-geenin sekvensoinnin avulla. Lisäksi lapsilta kerättiin seurantaulostenäyte yhden vuoden iässä. Tutkimukseen osallistuneita lapsia seurattiin neljän vuoden ikään asti.

Tutkimus osoitti, että 91 % mekonium-näytteistä sisälsi bakteerien DNA:ta. Mekoniumin mikrobiston koostumus poikkesi selkeästi suolistomikrobiston koostumuksesta yhden vuoden iässä. Raskauden ja syntymän aikaisista tekijöistä erityisesti äidin elinympäristön monimuotoisuus oli yhteydessä mekoniumin mikrobiston koostumukseen.

Tutkimuksessa havaittiin, että mekoniumin bakteerikoostumus oli yhteydessä lasten myöhempiin terveysongelmiin. Lapsilla, jotka kärsivät imeväisen koliikista, oli vähemmän laktobasilleja jo mekoniumin mikrobistossa kuin niillä lapsilla, joilla ei ollut koliikkia. Niillä lapsilla, jotka olivat ylipainoisia kolmen vuoden iässä, oli enemmän Bacteroidetes -pääjakson sekä Bacteroides -suvun bakteereita mekoniumissa kuin normaalipainoisilla lapsilla. Suolistomikrobiston koostumus yhden vuoden iässä ei ollut yhteydessä lapsen ylipainoon. Mekoniumin mikrobiston bakteerikoostumus ei ollut yhteydessä myöhempään atooppiseen ihottumaan tai hengityksen vinkumiseen.

Tämä väitöskirja osoittaa, että vastasyntyneen mekoniumin mikrobiston koostumus on yhteydessä koliikkiin ja ylipainon kehittymiseen lapsuusiässä. Tämä korostaa raskauden ja synnytykseen liittyvien tekijöiden merkitystä suolistomikrobiston muodostumiselle sekä lapsen myöhemmälle terveydelle.

see all

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon. / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

  1. Tapiainen T, Paalanne N, Tejesvi MV, Koivusaari P, Korpela K, Pokka T, Salo J, Kaukola T, Pirttilä AM, Uhari M, Renko M. Maternal influence on the fetal microbiome: A population-based study of the first-pass meconium. Pediatr Res. 2018;84(3):371-379

  2. Korpela, K., Renko, M., Paalanne, N., Vänni, P., Salo, J., Tejesvi, M., Koivusaari, P., Pokka, T., Kaukola, T., Pirttilä, A. M., & Tapiainen, T. (2020). Microbiome of the first stool after birth and infantile colic. Pediatric Research, 88(5), 776–783. https://doi.org/10.1038/s41390-020-0804-y

  3. Korpela, K., Renko, M., Vänni, P., Paalanne, N., Salo, J., Tejesvi, M. V., Koivusaari, P., Ojaniemi, M., Pokka, T., Kaukola, T., Pirttilä, A. M., & Tapiainen, T. (2020). Microbiome of the first stool and overweight at age 3 years: A prospective cohort study. Pediatric Obesity, 15(11). https://doi.org/10.1111/ijpo.12680

    Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

  4. Korpela K, Ainonen S, Vänni P, Paalanne N, Renko M, Salo J, Tejesvi MV, Pokka T, Pirttilä AM, Tapiainen T. Microbiota of the first-pass meconium and subsequent atopic and allergic disorders in children. Manuscript submitted for publication.

see all

Series: Acta Universitatis Ouluensis. D, Medica
ISSN: 0355-3221
ISSN-E: 1796-2234
ISSN-L: 0355-3221
ISBN: 978-952-62-3097-9
ISBN Print: 978-952-62-3096-2
Issue: 1645
Type of Publication: G5 Doctoral dissertation (articles)
Field of Science: 3123 Gynaecology and paediatrics
Subjects: