Studie:Tidlige endringer i mikrobiomutviklingen kan påvirke helse og sykdom senere i livet

Et team av forskere ved Children's Hospital of Philadelphia (CHOP) har karakterisert hvordan tarmmikrobiomet utvikler seg i de første timene av barndommen, gir en kritisk grunnlinje for hvordan endringer i dette miljøet kan påvirke helse og sykdom senere i livet.

Funnene ble publisert online av tidsskriftet Naturmikrobiologi .

Mens forskere forstår den viktige forbindelsen mellom de mange bakterieartene i tarmmikrobiomet og menneskers helse, hvordan disse artene oppstår i barndommen og hvilke funksjoner de har, er ikke fullt ut forstått.

"Etter hvert, tarmen hos barn vil inneholde hundrevis av forskjellige bakteriearter, men ved fødselen, det kan bare være 10 eller færre arter, "sa Kyle Bittinger, PhD, Analytics Core Director for Microbiome Center på CHOP og første forfatter av studien. "Vi ønsket å forstå hvorfor de bestemte bakteriene er de første som dukker opp og hva de gjør i de første timene av livet."

Studieteamet fokuserte på tre bakteriearter - Escherichia coli, Enterococcus faecalis, og Bacteroides vulgatus - fordi disse artene hittil har blitt observert hos det høyeste antallet babyer.

De analyserte genomene til disse bakteriene for å finne ut hvorfor de vokser hos spedbarn. I tillegg teamet karakteriserte proteiner og metabolitter, eller små molekyler, som var tilstede i mikrobiomet på dette utviklingsstadiet.

En av utfordringene for å samle denne informasjonen er at i de første timene av livet, DNA som samles inn fra en avføringsprøve er ikke fra bakteriene, men fra barnet selv. Forskerne så ikke bakterier dukke opp i påviselige konsentrasjoner før spedbarnene var omtrent 16 timer gamle.

Studieteamet fant bevis på at det opprinnelige miljøet i tarmmikrobiomet er anaerobt, i motsetning til den rådende modellen som mener at tarmen først blir anerob etter at bakterier vokser og bruker oksygen. Bevisene kom fra å observere rekkefølgen der aminosyrer ble konsumert av bakterier.

Studieteamet observerte også at metabolittnivåer generelt var i samsvar med påvisning av bakterier. Molekyler som vanligvis produseres av tarmbakterier, som acetat og succinat, gikk opp i prøver der bakterier ble oppdaget.

I tillegg nivåene av utvalgte proteiner gikk ned i prøver som inneholder bakterier, antyder at bakterier kan ha spist disse proteinene for å fremme vekst.

Analyse av de tre bakterieartene som ble studert hos disse spedbarnene avslørte at flere stammer av hver bakterie allerede dukket opp.

"Med informasjonen vi har, mens vi fortsetter å følge disse spedbarnene, vi kan spore dem og se hvor lenge disse tidlige bakteriestammene henger, "Vi kan da se konsekvensene av denne første kjemiske aktiviteten i senere prøver og forhåpentligvis finne tidlige endringer som kan påvirke helsen senere i barndommen."

Forskerne håper å bruke studiefunnene til å bestemme hvordan utviklingen av tarmmikrobiomet kan påvirke overflødig vektøkning. Spedbarn som er involvert i denne studien vil bli fulgt gjennom de to første leveårene. I tillegg alle 88 spedbarn som er involvert i studien er afroamerikanere, en befolkning som fedme i barndommen er en økende bekymring for.

Det er bemerkelsesverdig få studier som har sett på vekstmønstre hos spedbarn hos afroamerikanere. Med denne viktige første brikken i puslespillet, vi kan følge disse friske siktbarnene og lære hvordan et normalt vekstmønster ser ut slik at, i fremtiden, Vi kan være i stand til å gripe inn når endringer i mikrobiomet kan påvirke barn negativt. "

Babette Zemel, PhD, Studer senior medforfatter og assisterende programdirektør, Senter for menneskelig fenomvitenskap

Zemel er også direktør for ernærings- og vekstlaboratoriet, en akademisk etterforsker med programmet Healthy Weight at CHOP, og en professor i pediatri ved Perelman School of Medicine ved University of Pennsylvania.

• McMaster-forskere for å studere hvorfor noen mennesker er mer utsatt for SARS-CoV-2
• Større forekomst av infeksjoner korrelerer med fremtidig kreftdiagnose