Detection and phylogenetic analysis of Clostridium ventriculi in autistic children

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Autism spectrum disorder (ASD) is characterized by repetitive behaviors. There is evidence that gut flora imbalance may cause GI difficulties in autistic people. Gastrointestinal (GI) issues are associated with Clostridium ventriculi (C. ventriculi). The aim of this study was to use 16S rRNA gene sequencing to identify and genetically describe Clostridium ventriculi in fecal samples from children with autism.

Materials and methods. A case-control study was done on fecal samples collected from 50 children diagnosed with autism. Also, samples were taken from 50 children who were not autistic as a control group. Using the FavorPrep Genomic DNA Mini Kit, DNA was extracted. PCR was used to amplify the 16S rRNA gene using the universal primers 27F and 1492R. After the PCR products were sequenced, BLAST and BioEdit tools were used to check the sequences for homology. The MEGA program was used for phylogenetic analysis.

Results. Based on PCR results, 10% (5/50) of the 50 samples of autistic children that were examined proved positive for C. ventriculi, and all control group were negative for this bacteria. Genetic polymorphisms were indicated by specific nucleotide transitions and transversions that were discovered by sequencing. The Iraqi isolates and global samples exhibited a high level of genetic similarity (99%) according to phylogenetic analysis, indicating a recent common ancestor and potential clonal expansion.

Conclusion. The discovery of C. ventriculi in autistic children raises the possibility of a connection between this bacteria and gastrointestinal problems linked to ASD.

About the authors

A.H. Hasan

Ibn Sina University of Medical and Pharmaceutical Sciences

Email: hlazim@ibnsina.edu.iq

PhD (Microbiology), Lecturer, Ibn Sina University of Medical and Pharmaceutical Sciences

Iraq, Baghdad

Husam Hussein Lazim

Ibn Sina University of Medical and Pharmaceutical Sciences

Author for correspondence.
Email: hlazim@ibnsina.edu.iq

PhD (Microbiology), Lecturer

Iraq, Baghdad

References

  1. Abosheaishaa H., Nassar M., Baraka B., Alfishawy M., Sahibzada A. Distal Gastrectomy With Roux-en-Y Reconstruction for a Seriously Dilated Stomach With Gastric Outlet Obstruction Secondary to Sarcina ventriculi: A Case Report. Cureus, 2023, vol. 15, no. 2: e35523. doi: 10.7759/cureus.35523
  2. Argou-Cardozo I., Zeidán-Chuliá F. Clostridium bacteria and autism spectrum conditions: a systematic review and hypothetical contribution of environmental glyphosate levels. Med. Sci., 2018, vol. 6, no. 2: 29. doi: 10.3390/medsci6020029
  3. Armstrong E.C., Caruso A., Servadio M., Andreae L.C., Trezza V., Scattoni M.L., Manzoni O.J., Crusio W.E., Middei S., D’Amato F.R. Assessing the developmental trajectory of mouse models of neurodevelopmental disorders: social and communication deficits in mice with Neurexin 1α deletion. Genes Brain Behav., 2020, vol. 19, no. 4: e12630. doi: 10.1111/gbb.12630
  4. Bedu-Ferrari C., Biscarrat P., Langella P., Cherbuy C. Prebiotics and the human gut microbiota: from breakdown mechanisms to the impact on metabolic health. Nutrients, 2022, vol. 14, no. 10: 2096. doi: 10.3390/nu14102096
  5. Cruz-Morales P., Orellana C.A., Moutafis G., Moonen G., Rincon G., Nielsen L.K., Marcellin E., Gusmao L.F., Henry C.S., Zengler K., Bar-Even A., Marcellin E., Nielsen L.K. Revisiting the Evolution and Taxonomy of Clostridia, a Phylogenomic Update. Genome Biol. Evol., 2019, vol. 11, no. 7, pp. 2035–2044. doi: 10.1093/gbe/evz120
  6. De Angelis M., Piccolo M., Vannini L., Siragusa S., De Giacomo A., Serrazzanetti D.I., Cristofori F., Guerzoni M.E., Gobbetti M., Francavilla R. Fecal microbiota and metabolome of children with autism and pervasive developmental disorder not otherwise specified. PLoS One, 2013, vol. 8, no. 10: e76993. doi: 10.1371/journal.pone.0076993
  7. Finegold S.M., Summanen P.H., Downes J., Corbett K., Komoriya T. Detection of Clostridium perfringens toxin genes in the gut microbiota of autistic children. Anaerobe, 2017, vol. 45, pp. 133–137. doi: 10.1016/j.anaerobe.2017.02.008
  8. Gilbert J.A., Blaser M.J., Caporaso J.G., Jansson J.K., Lynch S.V., Knight R. Current understanding of the human microbiome. Nat. Med., 2018, vol. 24, no. 4, pp. 392–400. doi: 10.1038/nm.4517
  9. Kalia V.C., Mukherjee T., Bhushan A., Joshi J., Shankar P., Huma N. Analysis of the unexplored features of rrs (16S rDNA) of the Genus Clostridium. BMC Genomics, 2011, vol. 12: 18. doi: 10.1186/1471-2164-12-18
  10. Makovska M., Killer J., Modrackova N., Ingribelli E., Amin A., Vlkova E., Svec P., Sedlacek I., Karpiskova R. Species and strain variability among sarcina isolates from diverse mammalian hosts. Animals, 2023, vol. 13, no. 9: 1529. doi: 10.3390/ani13091529
  11. Manning A. Food microbiology and food processing. ED-Tech Press, 2021. 318 p.
  12. Mansour K.A., Hasso S.A. Molecular Detection of Canine Distemper Virus in Dogs in Baghdad Province, Iraq. Iraqi J. Vet. Med., 2021, vol. 45, no. 2, pp. 46–50.
  13. Mamsin A.M.S., Barzani K.K.M., Mohammed B.T. Genotyping and Phylogenetic Analysis of Clostridium perfringens Isolated from Domesticated Ruminants in Duhok Governorate, Iraq. Egypt. J. Vet. Sci., 2023, vol. 54, no. 6, pp. 1215–1226. doi: 10.21608/ejvs.2023.215473.1521
  14. Nakano Y., Domon Y., Yamagishi K. Phylogenetic trees of closely related bacterial species and subspecies based on frequencies of short nucleotide sequences. PLoS One, 2023, vol. 18, no. 4: e0268847. doi: 10.1371/journal.pone.0268847
  15. Quan L., Yi J., Zhao Y., Zhang F., Shi X.T., Feng Z., Miller H.L. Plasma trimethylamine N-oxide, a gut microbe-generated phosphatidylcholine metabolite, is associated with autism spectrum disorders. Neurotoxicology, 2020, vol. 76, pp. 93–98. doi: 10.1016/j.neuro.2019.10.012
  16. Rashid M., Stingl U. Contemporary molecular tools in microbial ecology and their application to advancing biotechnology. Biotechnol. Adv., 2015, vol. 33, no. 8, pp. 1755–1773. doi: 10.1016/j.biotechadv.2015.09.001
  17. Rinninella E., Raoul P., Cintoni M., Franceschi F., Miggiano G.A.D., Gasbarrini A., Mele M.C. What is the healthy gut microbiota composition? A changing ecosystem across age, environment, diet, and diseases. Microorganisms, 2019, vol. 7, no. 1: 14. doi: 10.3390/microorganisms7010014
  18. Simpson A.C., Sengupta P., Zhang F., Hameed A., Parker C.W., Singh N.K., Miliotis G., Rekha P.D., Raman K., Mason C.E., Venkateswaran K. Phylogenomics, phenotypic, and functional traits of five novel (Earth-derived) bacterial species isolated from the International Space Station and their prevalence in metagenomes. Sci. Rep., 2023, vol. 13, no. 1: 19207. doi: 10.1038/s41598-023-44172-w
  19. Strati F., Cavalieri D., Albanese D., De Felice C., Donati C., Hayek J., Jousson O., Leoncini S., Renzi D., Calabrò A., De Filippo C., Lionetti P., Milani C., Ventura M., Saccani S., Cardona F., D’Elios S., D’Elios M.M., Francavilla R., Gobbetti M., De Angelis M. New evidences on the altered gut microbiota in autism spectrum disorders. Microbiome, 2017, vol. 5: 24. doi: 10.1186/s40168-017-0242-1
  20. Tartaglia D., Coccolini F., Mazzoni A., Strambi S., Cicuttin E., Cremonini C., Nita G.E., Ansaloni L., Catena F., Sartelli M. Sarcina ventriculi infection: a rare but fearsome event. A systematic review of the literature. Int. J. Infect. Dis., 2022, vol. 115, pp. 48–61. doi: 10.1016/j.ijid.2021.11.021
  21. Willems A., Collins M.D. Phylogenetic placement of Sarcina ventriculi and Sarcina maxima within group I Clostridium, a possible problem for future revision of the genus Clostridium. Request for an opinion. Int. J. Syst. Bacteriol., 1994, vol. 44, no. 3, pp. 591–593. doi: 10.1099/00207713-44-3-591
  22. Xu L., Kuo J., Liu J.-K., Wong T.-Y. Bacterial phylogenetic tree construction based on genomic translation stop signals. Microb. Inform. Exp., 2012, vol. 2: 1. doi: 10.1186/2042-5783-2-6
  23. Zheng D., Liwinski T., Elinav E. Interaction between microbiota and immunity in health and disease. Cell Res., 2020, vol. 30, no. 6, pp. 492–506. doi: 10.1038/s41422-020-0332-7
  24. Zhong J.X., Zheng H.R., Wang Y.Y., Bai L.L., Du X.L., Wu Y., Zhang Y., Wang L., Wu L., Liu X., Wang Y., Wang Y., Wang Y., Wang Y., Wang Y. Molecular characteristics and phylogenetic analysis of Clostridium perfringens from different regions in China, from 2013 to 2021. Front. Microbiol., 2023, vol. 14: 1195083. doi: 10.3389/fmicb.2023.1195083

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure. Neighbor-joining tree of Clostridium ventriculi based on the 16S rRNA gene Note. Triangles indicate the positions of the Iraqi isolates within the phylogenetic tree.

Download (113KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Hasan A., Lazim H.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».