Studie:Tidiga förändringar i mikrobiomutvecklingen kan påverka hälsa och sjukdomar senare i livet

Ett team av forskare vid Children's Hospital of Philadelphia (CHOP) har präglat hur tarmmikrobiomet utvecklas under de första timmarna av barndomen, ger en kritisk grundlinje för hur förändringar i denna miljö kan påverka hälsa och sjukdomar senare i livet.

Resultaten publicerades online av tidningen Naturmikrobiologi .

Medan forskare förstår det viktiga sambandet mellan de många bakteriearterna i tarmmikrobiomet och människors hälsa, hur dessa arter växer fram i barndomen och vilka funktioner de tjänar är inte helt förstådda.

"Så småningom, tarmen hos barn kommer att rymma hundratals olika bakteriearter, men vid födseln, det kan bara finnas 10 eller färre arter, "sa Kyle Bittinger, Doktorsexamen, Analytics Core Director för Microbiome Center på CHOP och första författare till studien. "Vi ville förstå varför just de bakterierna är de första som kommer fram och vad de gör under de första timmarna av livet."

Studiegruppen fokuserade på tre bakteriearter - Escherichia coli, Enterococcus faecalis, och Bacteroides vulgatus - eftersom dessa arter hittills har observerats hos det högsta antalet barn.

De analyserade genomerna för dessa bakterier för att avgöra varför de växer hos spädbarn. Dessutom, teamet kännetecknade proteinerna och metaboliterna, eller små molekyler, som fanns i mikrobiomet vid detta utvecklingsstadium.

En av utmaningarna för att samla in denna information är att under de första timmarna i livet, DNA som samlas in från ett avföringsprov kommer inte från bakterierna utan från barnet självt. Forskarna såg inte bakterier dyka upp i detekterbara koncentrationer förrän spädbarnen var cirka 16 timmar gamla.

Studiegruppen fann bevis för att den inledande miljön i tarmmikrobiomet är anaerob, i motsats till den rådande modellen som hävdar att tarmen blir anerob först efter att bakterier växer och konsumerar syre. Beviset kom från att observera ordningen i vilken aminosyror konsumeras av bakterier.

Studiegruppen observerade också att metabolitnivåerna generellt överensstämde med upptäckten av bakterier. Molekyler som vanligtvis produceras av tarmbakterier, som acetat och succinat, gick upp i prover där bakterier detekterades.

Dessutom, halterna av utvalda proteiner sjönk i prover som innehåller bakterier, tyder på att bakterier kan ha konsumerat dessa proteiner för att främja tillväxt.

Analys av de tre bakteriearter som studerades hos dessa spädbarn avslöjade att flera stammar av varje bakterie redan växte fram.

"Med den information vi har, när vi fortsätter att följa dessa spädbarn, vi kan spåra dem och se hur länge dessa tidiga bakteriestammar dröjer kvar, "Bittinger sa." Vi kan sedan se konsekvenserna av denna första kemiska aktivitet i senare prover och förhoppningsvis hitta tidiga förändringar som kan påverka hälsan senare i barndomen. "

Forskarna hoppas kunna använda undersökningsresultaten för att avgöra hur utvecklingen av tarmmikrobiomet kan påverka övervikt. Spädbarnen som deltar i denna studie kommer att följas under de två första levnadsåren. Dessutom, alla 88 spädbarn som är involverade i studien är afroamerikaner, en befolkning för vilken fetma hos barn är ett växande problem.

Det finns anmärkningsvärt få studier som har tittat på tillväxtmönster för spädbarn hos afroamerikaner. Med denna viktiga första bit i pusslet, vi kan följa dessa friska barn och lära oss hur ett normalt tillväxtmönster ser ut så att, i framtiden, vi kanske kan ingripa när förändringar i mikrobiomet kan påverka barn negativt. "

Babette Zemel, Doktorsexamen, Studera senior medförfattare och associerad programdirektör, Center for Human Phenomic Science

Zemel är också chef för närings- och tillväxtlaboratoriet, en akademisk utredare med programmet Healthy Weight på CHOP, och en forskningsprofessor i barn vid Perelman School of Medicine vid University of Pennsylvania.

• McMaster-forskare för att studera varför vissa människor är mer mottagliga för SARS-CoV-2
• Större förekomst av infektioner korrelerar med framtida cancerdiagnos