Первый взгляд на развитие микробиома в раннем возрасте

Исследователи из Детской больницы Филадельфии (CHOP) охарактеризовали, как развивается кишечный микробиом в первые часы жизни, установив критически важный базовый уровень. Это поможет понять, как изменения в этой среде влияют на здоровье и болезни в дальнейшей жизни. Результаты опубликованы в журнале Nature Microbiology.

Хотя связь между многочисленными видами бактерий в кишечном микробиоме и здоровьем человека известна, процесс появления этих видов в младенчестве и их функции изучены не полностью.

"В конечном итоге кишечник детей будет содержать сотни различных видов бактерий, но при рождении их может быть всего 10 или меньше", — говорит Кайл Биттингер, первый автор исследования. — "Мы хотели понять, почему именно эти бактерии появляются первыми и чем они занимаются в первые часы жизни".

Команда сосредоточилась на трех видах бактерий — Escherichia coli, Enterococcus faecalis и Bacteroides vulgatus, — поскольку на сегодняшний день они наблюдались у наибольшего числа младенцев. Они проанализировали геномы этих бактерий, чтобы определить причину их роста. Также были охарактеризованы белки и метаболиты (малые молекулы), присутствующие в микробиоме на этой стадии развития.

Одна из сложностей сбора информации заключается в том, что в первые несколько часов жизни вся ДНК из образцов стула принадлежит не бактериям, а самому младенцу. Исследователи не обнаружили бактерий в определяемых концентрациях примерно до 16-часового возраста младенцев.

Ключевые выводы исследования:

• Анаэробная среда с самого начала: Получены доказательства, что первоначальная среда кишечного микробиома является анаэробной (бескислородной). Это противоречит преобладающей модели, согласно которой кишечник становится анаэробным только после того, как бактерии вырастают и потребляют кислород. Доказательства основаны на наблюдении за порядком потребления бактериями аминокислот.
• Связь метаболитов и бактерий: Уровни метаболитов в целом соответствовали обнаружению бактерий. Молекулы, обычно производимые кишечными бактериями, такие как ацетат и сукцинат, увеличивались в образцах, где бактерии были обнаружены. Кроме того, уровни определенных белков снижались в образцах с бактериями, что позволяет предположить, что бактерии могли потреблять эти белки для роста.
• Множество штаммов: Анализ трех изученных видов бактерий показал, что у этих младенцев уже появляются множественные штаммы каждого вида.

"Собрав эту информацию, мы можем продолжать наблюдение за этими младенцами, отслеживая, как долго сохраняются эти ранние штаммы бактерий", — отмечает Биттингер. — "Затем мы сможем увидеть последствия этой начальной химической активности в более поздних образцах и, надеюсь, выявить ранние изменения, которые могут повлиять на здоровье в детском возрасте".

Дальнейшие цели и особенности исследования

Исследователи надеются использовать полученные данные, чтобы определить, как развитие кишечного микробиома может влиять на избыточный набор веса. Участвовавшие в исследовании младенцы будут наблюдаться в течение первых двух лет жизни. Кроме того, все 88 младенцев в исследовании — афроамериканцы, среди которых проблема детского ожирения вызывает растущее беспокойство.

"Существует поразительно мало исследований, посвященных моделям роста младенцев среди афроамериканцев", — говорит Бабетт Земель, старший соавтор исследования. — "Получив этот важный первый элемент пазла, мы можем наблюдать за этими здоровыми доношенными младенцами и понять, как выглядит нормальная модель роста. Это позволит в будущем вмешиваться, когда изменения в микробиоме могут негативно повлиять на детей".