Innovativ teknik spårar näringsämnen från bröstmjölk i tarmmikrobiom hos spädbarn

En ny studie på möss hjälper till att förklara varför tarmmikrobiom hos spädbarn som ammas kan skilja sig mycket från de som späds med barn med formel.

Studien, "Sphinganin i kosten assimileras selektivt av medlemmar i Mammalian Gut Microbiome, "publicerades i juli i Journal of Lipid Research.

Sphinganin från mjölk Johnson Lab/Provided En ny teknik gör det möjligt för forskare att spåra specifika näringsämnen när de tas upp av tarmmikrober i musens matsmältningskanal. Bilden visar vissa mikrober (röda) som tar upp ett näringsämne som är vanligt i bröstmjölk som kallas sfinganin; blå mikrober har inte tagit in det.

Tidningen beskriver en innovativ teknik som utvecklats vid Cornell för att spåra metaboliter - näringsämnen som bildas i eller är nödvändiga för metabolism - genom en mus matsmältningskanal och identifiera hur de interagerar med specifika tarmmikrober.

"Vi tror att metoderna är utbyggbara till många olika mikrobiosystem, "sa seniorförfattaren Elizabeth Johnson, biträdande professor i näringsvetenskap vid College of Agriculture and Life Sciences. Hon noterade att forskare som undersöker effekterna av en fettrik vs. eller en ketodiet, kan använda tekniken för att spåra metaboliter.

Metoden kan avslöja hur specifika metaboliter främjar specifika bakterier. Detta kan göra det möjligt för nutritionister att föreskriva att patienter äter mat som innehåller specifika metaboliter för att avsiktligt ändra sammansättningen av sina mikrobiomer, Sa Johnson.

Bröstmjölk och många andra livsmedel innehåller en klass av lipidmetaboliter som kallas sfingolipider. Tidigare forskning tyder på att dessa metaboliter hjälper till att forma ett spädbarns mikrobiom, men det var inte känt om de faktiskt interagerar med mikrobiomet.

Studien identifierade två typer av tarmmikrober, Bacteroides och Bifidobacterium, som använder sfingolipider för sin egen ämnesomsättning.

Även om mycket lite är känt om tarmmikrobernas specifika roller för människors hälsa, Bakteroider har varit inblandade i både fördelaktiga och inte så fördelaktiga effekter, beroende på sammanhang. De är i allmänhet associerade med mikrobiomer hos friska ammade spädbarn. Bifidobacterium, visat för första gången i denna studie för att bearbeta sfingolipider i kosten, anses vara de typiska fördelaktiga bakterierna, omfattande upp till 95% av mikrobiomet som ammas.

De är också ett mycket populärt receptfritt probiotikum.

Vårt labb är mycket intresserat av hur kosten interagerar med mikrobiomet för att verkligen förstå hur du bäst kan modulera det för att ha positiva effekter på hälsan. I den här studien, vi kunde se det ja dessa kostfetter som är en stor del av [ammade] spädbarnsdieter, interagerar ganska robust med tarmmikrobiomet. "

Elizabeth Johnson, Docent i näringsvetenskap, College of Agriculture and Life Sciences

Shingolipider härrör från tre huvudkällor:kost; bakterier som kan producera dem; och de flesta värdvävnader.

Johnson, tillsammans med författaren Min-Ting Lee, en doktorand, och Henry Le, en postdoktor, både i Johnsons lab, skapade en teknik för att specifikt spåra sfingolipider i kosten när de passerade genom musens tarm.

"Vi anpassade syntesen av sfingolipiden som vi tillsatte i kosten, "Johnson sa." Det är nästan identiskt med dem som härrör från bröstmjölk men med en liten kemisk etikett så att vi kan spåra sfingolipidens plats när den intagits av mössen. "

Lee använde sedan en fluorescerande etikett som fästes på celler eller mikrober som absorberade den märkta lipiden, så att alla bakterier som tagit upp sfingolipider lyser rött. Mikrober från mössens mikrobiomer isolerades och analyserades sedan. Populationer med röda mikrober separerades från de andra, och dessa sekvenserades sedan genetiskt för att identifiera bakteriearten.

Med ytterligare utredning, Le kunde identifiera de metaboliter som Bacteroides och Bifidobacterium producerar när de utsätts för dietiska sfingolipider. Ytterligare undersökningar pågår för att avgöra om dessa mikrobiellt producerade metaboliter är fördelaktiga för spädbarns hälsa.

• Hundars åldringsmekanism och minnesprestanda kopplad till tarmmikrobiomkomposition
• Unik antikroppsprofil skiljer personer med icke-celiaki glutenkänslighet