Analysis of intestinal microbiome, β-glucuronidase, and fecal calprotectin in neonatal jaundice = 신생아 황달에서 장내 미생물, β-glucuronidase, fecal calprotectin의 분석

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background
Neonatal jaundice (NJ) is a common condition, yet the contribution of the gut microbiota and microbial β-glucuronidase activity to its pathogenesis remains uncertain. We conducted this study to simultaneously evaluate gut microbial composition and β-glucuronidase activity between jaundiced and non-jaundiced neonates under controlled conditions.

Methods
From August 2024 to May 2025, we prospectively enrolled neonates admitted to the Neonatal Intensive Care Unit at Soonchunhyang University Bucheon Hospital. Eligible infants were delivered by cesarean section at 30–40 weeks of gestation. To minimize confounding, only infants born to mothers without peripartum antibiotic exposure or comorbidities were included. In addition, only neonates who were exclusively formula-fed from birth and had not received any postnatal antibiotics were enrolled. Neonates with total bilirubin (TB) ≥ 15 mg/dL were classified as NJ, and those with TB <15 mg/dL as healthy controls (HC). Fecal samples collected at 3–5 days were analyzed by 16S rRNA sequencing. Differential abundance was assessed using Analysis of Compositions of Microbiomes with Bias Correction (ANCOM-BC). Multivariable Association with Linear Models 2 (MaAsLin2) was additionally applied with simultaneous adjustment for gestational age, sex, and sampling day. Fecal β-glucuronidase activity and calprotectin were quantified.

Results
A total of 40 neonates were enrolled in the study, including 20 neonates with NJ and 20 HC. In NJ compared with HC, both ANCOM-BC and MaAsLin2 identified enrichment of Bacteroides caecimuris, indicating a compositional difference between the groups. Fecal β-glucuronidase activity was significantly higher in the NJ group compared with HC (3.67 vs. 2.95 U/mg, p = 0.039). Across all groups, fecal calprotectin did not differ significantly.

Conclusion
This study provides an integrative analysis of gut microbial composition and fecal β-glucuronidase activity in NJ. The NJ group exhibited increased abundance of Bacteroides caecimuris and higher fecal β-glucuronidase activity. Integrative analyses incorporating both taxonomic and functional dimensions are essential for elucidating the pathogenesis of NJ.

국문 초록 (Abstract)

연구 목적
신생아 황달은 흔한 질환이지만, 장내 미생물과 미생물 유래 β-glucuronidase 활성의 병태생리적 기여는 명확하지 않다. 본 연구에서는 엄격히 통제된 조건하에서 신생아 황달군과 비황달군 사이의 장내 미생물 조성과 분변 β-glucuronidase 활성을 동시에 평가하였다.

연구 방법
2024년 8월부터 2025년 5월까지 순천향대학교 부천병원 신생아 중환자실에 입원한 신생아를 전향적으로 모집하였다. 대상 신생아는 재태주수 30–40주에 제왕절개로 출생한 경우만 포함하였다. 교란 요인을 최소화하기 위해 산모의 분만 전후 항생제 사용이나 기저질환이 없는 경우만 포함하였으며, 출생 직후부터 분유만 수유하고 항생제를 투여 받지 않은 신생아만 포함하였다. 총 빌리루빈 수치가 15 mg/dL 이상인 경우를 황달군(NJ)으로 분류하였고, 15 mg/dL 미만인 경우를 비황달 대조군(HC)으로 분류하였다. 생후 3–5일에 수집한 대변을 16S rRNA sequencing으로 분석하였다. 미생물 차이는 ANCOM-BC로 평가하였으며, MaAsLin2를 이용하여 성별, 재태 주수, 채취 시점을 동시에 보정하였다. 또한 분변 β-glucuronidase와 calprotectin을 정량화 하였다.

연구 결과
총 40명의 신생아가 연구에 포함되었으며, 이 중 NJ은 20명, HC은 20명이었다. NJ과 HC을 비교했을 때, ANCOM-BC와 MaAsLin2 분석 모두에서 Bacteroides caecimuris가 NJ에서 유의하게 증가였다. 분변 β-glucuronidase 활성은 NJ에서 HC에 비해 유의하게 높았다(3.67 vs. 2.95 U/mg, p = 0.039). 반면, 분변 calprotectin 수치는 유의한 차이를 보이지 않았다.

결론
본 연구는 신생아 황달에서 장내 미생물 조성과 분변 β-glucuronidase 활성을 통합적으로 분석하였다. NJ에서는 Bacteroides caecimuris가 유의하게 증가하였으며, 분변 β-glucuronidase 활성 또한 HC에 비해 유의하게 높았다. 이러한 결과는 신생아 황달의 병태생리를 규명하기 위해서는 미생물의 조성적 특성과 기능적 측면을 함께 고려한 통합적 분석이 필요함을 시사한다.

목차 (Table of Contents)

• Chapter 1. Introduction 1
• Chapter 2. Materials and Methods 3
• Chapter 3. Results 7
• Chapter 4. Discussion 28
• Chapter 5. Conclusion 35
• Reference 36
• Abstract in Korean 41