Collado Amores, María CarmenSamarra Mas, Anna2025-09-112025-09-112025-07-242026-07-24https://riunet.upv.es/handle/10251/225590Tesis por compendio[ES] El uso temprano de antibióticos afecta el desarrollo de la microbiota intestinal infantil y contribuye a la aparición de resistencias antimicrobianas, con implicaciones para la salud global. El resistoma intestinal ¿conjunto de genes de resistencia a antibióticos (ARGs) presentes en la microbiota¿ se establece durante esta etapa crítica y está influenciado por la transmisión materna, factores ambientales y la dieta. Esta tesis doctoral busca caracterizar la evolución del resistoma intestinal infantil durante el primer año de vida, identificar factores que modulan su configuración y explorar el papel de la lactancia materna y los oligosacáridos de la leche humana (HMOs) como estrategia natural para limitar la propagación de ARGs. Los participantes de este estudio formaron parte de una cohorte longitudinal más amplia, llevada a cabo en la región mediterránea entre 2015 y 2019. En esta tesis se utilizaron muestras fecales de parejas madre-lactante, recolectadas desde los 7 días hasta el primer año de vida, así como muestras de leche materna. Para evaluar la composición microbiana en cada momento, se aplicaron tecnologías de secuenciación de nueva generación dirigidas a la región V3-V4 del gen 16S rRNA, así como metagenómica shotgun. Métodos dependientes e independientes de cultivo fueron empleados para estudiar el resistoma. Además, se aplicaron aislamientos en medios selectivos y cinética de crecimiento bacteriano para analizar cepas específicas bajo condiciones definidas. Se observó un aumento progresivo en la diversidad y abundancia de ARGs durante el primer año de vida, especialmente aquellos asociados a tetraciclinas, aminoglucósidos, betalactámicos y macrólidos, mientras que los elementos genéticos móviles (MGEs) disminuyeron con el tiempo. Los nacidos por cesárea o alimentados con fórmula infantil mostraron perfiles de resistencia más amplios. Se identificó una relación inversa entre la abundancia del género Bifidobacterium y la carga total de ARGs en lactantes, lo que sugiere un papel protector de este género frente a cepas resistentes. Además, un análisis metagenómico durante el primer año de vida confirmó que la lactancia materna favorece perfiles microbianos más estables y con menor carga de ARGs, incluso en casos de cesárea o exposición perinatal a antibióticos. También se evaluó cómo la composición individual de los HMOs influye en el resistoma infantil, observándose que los perfiles de madres secretoras reducen la carga de ARGs en lactantes nacidos por cesárea. Por último, se estudió la capacidad de cepas bacterianas del entorno materno-infantil para degradar HMOs y sus perfiles de resistencia. Se aislaron bifidobacterias y lactobacilos de muestras fecales y de leche humana, analizándose mediante secuenciación genómica, ensayos con HMOs y pruebas de susceptibilidad a antibióticos. Bifidobacterium bifidum y B. longum subsp. infantis mostraron alta capacidad de utilización de HMOs y baja resistencia, mientras que B. animalis subsp. lactis fue resistente a múltiples antibióticos sin capacidad para degradar HMOs. Esto resalta la importancia de la lactancia materna para favorecer bacterias beneficiosas con baja resistencia y subraya su vulnerabilidad a la exposición a antibióticos. En conjunto, esta tesis amplía el conocimiento sobre el resistoma intestinal infantil y evidencia la influencia de factores perinatales, ambientales y nutricionales en su desarrollo. Los hallazgos refuerzan la necesidad de promover la lactancia materna, reducir el uso innecesario de antibióticos en el periodo perinatal y considerar el monitoreo del resistoma como estrategia de salud pública.[CA] Early antibiotic use affects the development of the infant gut microbiota and contributes to the emergence of antimicrobial resistance, with global health implications. The intestinal resistome¿defined as the collection of antibiotic resistance genes (ARGs) present in the microbiota¿is established during this critical stage and is influenced by maternal transmission, environmental factors, and diet. This doctoral thesis aims to characterize the evolution of the infant intestinal resistome during the first year of life, identify the factors that shape its configuration, and explore the role of breastfeeding and human milk oligosaccharides (HMOs) as a natural strategy to limit the spread of ARGs. Participants in this study were part of a larger longitudinal cohort conducted in the Mediterranean region between 2015 and 2019. This thesis analyzed fecal samples from mother-infant pairs collected from day 7 through the first year of life, as well as human milk samples. To assess microbial composition at each time point, next-generation sequencing (NGS) targeting the V3-V4 region of the 16S rRNA gene and shotgun metagenomics were applied. Both culture-dependent and culture-independent methods were employed to study the resistome. Additionally, selective media isolation and bacterial growth kinetics were used to characterize specific strains under defined conditions. A progressive increase in the diversity and abundance of ARGs was observed during the first year of life, particularly those associated with tetracyclines, aminoglycosides, beta-lactams, and macrolides, while mobile genetic elements (MGEs) decreased over time. Infants born by cesarean section or fed with infant formula showed broader resistance profiles. An inverse relationship was identified between the abundance of the genus Bifidobacterium and the total ARG burden in infants, suggesting a protective role of this genus against resistant strains. Furthermore, a metagenomic analysis over the first year confirmed that breastfeeding promotes more stable microbial profiles with lower ARG loads, even in cases of cesarean delivery or perinatal antibiotic exposure. The individual composition of HMOs was also evaluated in relation to the infant resistome, revealing that the maternal secretor HMO profile may reduce ARG load in cesarean-born infants. Finally, the capacity of maternal-infant-associated bacterial strains to degrade HMOs and their resistance profiles was studied. Bifidobacterium and Lactobacillus strains were isolated from fecal and human milk samples and analyzed through whole-genome sequencing, HMO utilization assays, and antibiotic susceptibility testing. Bifidobacterium bifidum and B. longum subsp. infantis demonstrated high HMO utilization capacity and low resistance, while B. animalis subsp. lactis exhibited multi-drug resistance and no ability to degrade HMOs. These findings highlight the importance of breastfeeding in promoting beneficial, low-resistance bacteria, while also underscoring their vulnerability to antibiotic exposure. Overall, this thesis expands current knowledge of the infant intestinal resistome and reveals the influence of perinatal, environmental, and nutritional factors on its development. The findings support the need to promote exclusive breastfeeding, reduce unnecessary antibiotic use in the perinatal period, and consider resistome monitoring as a public health strategy.[EN] L'ús d'antibiòtics en nounats ha afectat el desenvolupament de la microbiota intestinal infantil i ha contribuït a l'aparició de resistències antimicrobianes, amb implicacions per a la salut global. El resistoma intestinal ¿conjunt de gens de resistència a antibiòtics (ARGs) presents en la microbiota¿ s'ha establert durant aquesta etapa crítica i ha estat influenciat per la transmissió materna, els factors ambientals i la dieta. Aquesta tesi doctoral ha tingut com a objectiu caracteritzar l'evolució del resistoma intestinal infantil durant el primer any de vida, identificar els factors que en modulen la configuració i explorar el paper de la lactància materna i dels oligosacàrids de la llet humana (HMOs) com a estratègia natural per limitar la propagació dels ARGs. Els participants d'aquest estudi han format part d'una cohort longitudinal més àmplia, duta a terme a la regió mediterrània entre els anys 2015 i 2019. En aquesta tesi s'han utilitzat mostres fecals de parelles mare-nadó, recollides des dels 7 dies fins a l'any de vida, així com mostres de llet materna. Per avaluar la composició microbiana en cada moment, s'han aplicat tecnologies de seqüenciació de nova generació dirigides a la regió V3-V4 del gen 16S rRNA, així com metagenòmica de tipus shotgun. S'han emprat mètodes tant dependents com independents del cultiu per estudiar el resistoma. A més, s'han realitzat aïllaments en medis selectius i proves de cinètica de creixement bacterià per analitzar soques específiques en condicions definides. S'ha observat un augment progressiu en la diversitat i l'abundància dels ARGs durant el primer any de vida, especialment aquells associats a tetraciclines, aminoglucòsids, betalactàmics i macròlids, mentre que els elements genètics mòbils (MGEs) han disminuït amb el temps. Els nadons nascuts per cesària o alimentats amb fórmula infantil han mostrat perfils de resistència més amplis. S'ha identificat una relació inversa entre l'abundància del gènere Bifidobacterium i la càrrega total d'ARGs en els lactants, suggerint un paper protector d'aquest gènere davant de soques resistents. A més, els anàlisis basats en metagenòmica al llarg del primer any de vida han confirmat que la lactància materna afavoreix perfils microbians més estables i amb una menor càrrega d'ARGs, fins i tot en casos de cesària o exposició perinatal a antibiòtics. També s'ha avaluat com la composició individual dels HMOs ha influït en el resistoma infantil, observant-se que els perfils d'HMOs de mares secretores poden reduir la càrrega d'ARGs en infants nascuts per cesària. Finalment, s'ha estudiat la capacitat de diverses soques bacterianes de l'entorn mare-nadó per degradar HMOs i els seus perfils de resistència. S'han aïllat bifidobacteris i lactobacils de mostres fecals i de llet humana, i s'han analitzat mitjançant seqüenciació genòmica, assaigs de cinètica amb HMOs i proves de susceptibilitat antibiòtica. Bifidobacterium bifidum i B. longum subsp. infantis han mostrat una alta capacitat d'utilització dels HMOs i una baixa resistència, mentre que B. animalis subsp. lactis ha mostrat resistència a múltiples antibiòtics i incapacitat per degradar els HMOs. Això posa en relleu la importància de la lactància materna per afavorir bacteris beneficiosos amb baixa resistència, alhora que subratlla la seva vulnerabilitat davant l'exposició antibiòtica. En conjunt, aquesta tesi amplica el coneixement sobre el resistoma intestinal infantil i evidencia la influència de factors perinatals, ambientals i nutricionals en el seu desenvolupament. Les troballes reforcen la necessitat de promoure la lactància materna, reduir l'ús innecessari d'antibiòtics durant el període perinatal i considerar la monitorització del resistoma com a estratègia de salut pública.428Reserva de todos los derechosBifidobacteriumAntibióticos perinatalesSecuenciación metagenómicaLactancia maternaMicrobiota infantilResistoma intestinalGenes de resistencia a antibióticos (ARGs)Gut resistomeAntibiotic resistance genes (ARGs)Infant gut microbiotaHuman milk oligosaccharides (HMOs)Perinatal antibioticsMetagenomic sequencingTesis doctoral10.4995/Thesis/10251/225590Embargado03.- Garantizar una vida saludable y promover el bienestar para todos y todas en todas las edades