Influence of early environmental factors on lymphocyte subsets and gut microbiota in infants at risk of celiac disease; the PROFICEL study

Nutr Hosp. Mar-Apr 2013;28(2):464-73. doi: 10.3305/nh.2013.28.2.6310.

Abstract

Introduction: It is known that the HLA genotype can explain about a 40% of the genetic risk of celiac disease (CD), thus, other genetic predisposing factors as well as factors that subtly modulate T cell activation and differentiation need to be studied. This includes environmental factors that are currently believed to impact on the immune system and gut microbiota development.

Aim: To assess the associations between early environmental factors (EEF), lymphocyte subsets, and intestinal microbiota composition in infants at familial risk for CD.

Study design: Prospective observational study.

Subjects: Fifty-five 4 month-old infants with at least a first-degree relative suffering CD. Infants were classified according to type of delivery, mother's antibiotic intake during pregnancy and during labor, milk-feeding practices, early infections and antibiotic intake, rotavirus vaccine administration, and allergy incidence within the first 18 months of life.

Methods: Lymphocyte subsets and gut microbiota composition were studied at the age of 4 months.

Results: Formula feeding and infant's infections were associated with higher CD3+, CD4+, CD4+CD38+, CD4+CD28+ and CD3+CD4+CD45RO+ counts (P0.01). Infant s infections were also associated with higher CD4+CD25+, CD4+HLA-DR+ and NK cell counts (P0.01). Cesarean delivery and rotavirus vaccine administration were associated with lower percentage of CD4+CD25+ cells. Infant's antibiotic intake was associated and correlated with lower counts of Bifidobacterium longum and higher counts of Bacteroides fragilis group.

Conclusions: Infant s infections and antibiotic intake in the first 4 months of life are the EEF more strongly and/or frequently associated to lymphocyte subpopulations and microbiota composition, respectively, in infants at risk of CD.

Introducción: Es bien sabido que el genotipo HLA puede explicar un 40% del riesgo genético de enfermedad celíaca, por lo que otros factores de predisposición genéticos así como factores que sutilmente modulen la activación y diferenciación de células T necesitan ser estudiados. Esto incluye factores ambientales, de los que se cree actualmente que ejercen un efecto sobre el desarrollo del sistema inmune y la microbiota intestinal. Objetivo: Evaluar las asociaciones entre factores ambientales tempranos, las subpoblaciones de linfocitos y la composición de la microbiota intestinal en niños con riesgo familiar de enfermedad celíaca. Diseño del estudio: Estudio prospectivo observacional Sujetos: 55 niños de 4 meses de edad con al menos un familiar celíaco de primer grado. Los niños fueron clasificados de acuerdo al tipo de parto, ingesta materna de antibióticos durante el embarazo y durante el parto, tipo de lactancia, infecciones tempranas y toma de antibióticos, administración de la vacuna de rotavirus, y incidencia de alergias dentro de los 18 primeros meses de vida. Métodos: Las subpoblaciones de linfocitos y la composición de la microbiota intestinal fueron estudiadas a la edad de 4 meses. Resultados: La lactancia de fórmula y las infecciones tempranas se asociaron con un mayor número absoluto de células CD3+, CD4+, CD4+CD38+, CD4+CD28+ y CD3+CD4+CD45RO+ (P0.01). El parto por cesárea y la administración de la vacuna de rotavirus se asociaron a un menor porcentaje de células CD4+CD25+. La toma temprana de antibióticos se asoció y correlacionó con menor número de Bifidobacterium longum y mayor número de Bacteroides fragilis. Conclusiones: Las infecciones y la toma de antibióticos en los primeros 4 meses de edad son los factores ambientales tempranos más fuertemente y/o frecuentemente asociados a las subpoblaciones de linfocitos y la composición de la microbiota, respectivamente, en niños con riesgo de enfermedad celíaca.

Publication types

  • Observational Study
  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Anti-Bacterial Agents / therapeutic use
  • Bacterial Load
  • Bacteroides fragilis / physiology
  • Bifidobacterium / physiology
  • Breast Feeding
  • Celiac Disease / etiology*
  • Celiac Disease / genetics
  • Celiac Disease / microbiology*
  • Environment*
  • Female
  • Genetic Predisposition to Disease
  • Humans
  • Hypersensitivity / epidemiology
  • Hypersensitivity / immunology
  • Infant
  • Infant Formula
  • Infections / epidemiology
  • Killer Cells, Natural
  • Lymphocyte Subsets / immunology
  • Lymphocyte Subsets / physiology*
  • Male
  • Microbiota / physiology*
  • Polymerase Chain Reaction
  • Risk
  • Rotavirus Vaccines

Substances

  • Anti-Bacterial Agents
  • Rotavirus Vaccines