Studie:vroege veranderingen in de ontwikkeling van het microbioom kunnen later in het leven van invloed zijn op gezondheid en ziekte

Een team van onderzoekers van het Children's Hospital of Philadelphia (CHOP) heeft gekarakteriseerd hoe het darmmicrobioom zich ontwikkelt in de eerste uren van de kindertijd, het verstrekken van een kritische basis voor hoe veranderingen in deze omgeving later in het leven van invloed kunnen zijn op gezondheid en ziekte.

De bevindingen werden online gepubliceerd door het tijdschrift Natuur Microbiologie .

Hoewel onderzoekers het belangrijke verband begrijpen tussen de vele soorten bacteriën in het darmmicrobioom en de menselijke gezondheid, hoe deze soorten ontstaan ​​​​in de kinderschoenen en welke functies ze dienen, worden niet volledig begrepen.

"Eventueel, de darmen van kinderen bevatten honderden verschillende soorten bacteriën, maar bij de geboorte er zijn misschien maar 10 of minder soorten, " zei Kyle Bittinger, doctoraat, de Analytics Core Director van het Microbiome Center bij CHOP en eerste auteur van de studie. "We wilden begrijpen waarom die specifieke bacteriën de eerste zijn die tevoorschijn komen en wat ze doen in die eerste uren van hun leven."

Het onderzoeksteam richtte zich op drie soorten bacteriën:Escherichia coli, Enterococcus faecalis, en Bacteroides vulgatus - omdat deze soorten tot nu toe bij het grootste aantal baby's zijn waargenomen.

Ze analyseerden de genomen van deze bacteriën om te bepalen waarom ze bij zuigelingen groeien. Aanvullend, het team karakteriseerde de eiwitten en metabolieten, of kleine moleculen, die in dit ontwikkelingsstadium in het microbioom aanwezig waren.

Een van de uitdagingen bij het verzamelen van deze informatie is dat gedurende de eerste paar uur van het leven, elk DNA dat uit een ontlastingsmonster wordt verzameld, is niet van de bacteriën, maar van het kind zelf. De onderzoekers zagen bacteriën pas in detecteerbare concentraties tevoorschijn komen als de baby's ongeveer 16 uur oud waren.

Het onderzoeksteam vond bewijs dat de initiële omgeving van het darmmicrobioom anaëroob is, in tegenstelling tot het heersende model dat stelt dat de darm pas aneroob wordt nadat bacteriën groeien en zuurstof verbruiken. Het bewijs kwam van het observeren van de volgorde waarin aminozuren door bacteriën werden geconsumeerd.

Het onderzoeksteam merkte ook op dat de metabolietniveaus over het algemeen consistent waren met de detectie van bacteriën. Moleculen die doorgaans worden geproduceerd door darmbacteriën, zoals acetaat en succinaat, ging in monsters waar bacteriën werden gedetecteerd.

Aanvullend, de niveaus van geselecteerde eiwitten daalden in monsters die bacteriën bevatten, wat suggereert dat bacteriën die eiwitten mogelijk hebben geconsumeerd om de groei te bevorderen.

Analyse van de drie bacteriesoorten die bij deze zuigelingen werden bestudeerd, onthulde dat er al meerdere stammen van elke bacterie in opkomst waren.

"Met de informatie die we hebben, terwijl we deze kinderen blijven volgen, we kunnen ze volgen en zien hoe lang deze vroege bacteriestammen blijven hangen, " zei Bittinger. "We kunnen dan de gevolgen van deze aanvankelijke chemische activiteit in latere monsters zien en hopelijk vroege veranderingen aanwijzen die later in de kindertijd van invloed kunnen zijn op de gezondheid."

De onderzoekers hopen de onderzoeksresultaten te gebruiken om te bepalen hoe de ontwikkeling van het darmmicrobioom de overgewichtstoename kan beïnvloeden. De kinderen die bij dit onderzoek betrokken zijn, zullen gedurende de eerste twee levensjaren worden gevolgd. Aanvullend, alle 88 baby's die bij het onderzoek betrokken waren, zijn Afro-Amerikaans, een populatie voor wie obesitas bij kinderen een groeiende zorg is.

Er zijn opmerkelijk weinig studies die hebben gekeken naar de groeipatronen van baby's bij Afro-Amerikanen. Met dit belangrijke eerste stukje van de puzzel, we kunnen deze gezonde voldragen baby's volgen en leren hoe een normaal groeipatroon eruitziet, zodat, in de toekomst, we kunnen mogelijk ingrijpen wanneer veranderingen in het microbioom kinderen nadelig kunnen beïnvloeden."

Babette Zemel, doctoraat, Studie Senior Co-auteur en Associate Program Director, Centrum voor Menselijke Fenomische Wetenschap

Zemel is tevens directeur van het Nutrition and Growth Laboratory, een academische onderzoeker met het Healthy Weight Program bij CHOP, en een onderzoeksprofessor kindergeneeskunde aan de Perelman School of Medicine aan de Universiteit van Pennsylvania.

• McMaster-onderzoekers om te bestuderen waarom sommige mensen vatbaarder zijn voor SARS-CoV-2
• Meer voorkomen van infecties correleert met toekomstige kankerdiagnose