Команда исследователей из Детской больницы Филадельфии (CHOP) охарактеризовала, как кишечный микробиом развивается в первые часы младенчества, обеспечивая критическую основу для того, как изменения в этой среде могут повлиять на здоровье и болезни в более позднем возрасте. ]

Результаты были опубликованы в Интернете в журнале Nature Microbiology .

В то время как исследователи понимают важную связь между многими видами бактерий в кишечном микробиоме и здоровьем человека, как эти виды появляются в младенчестве и какие функции они выполняют, до конца не понятно.

«В конце концов, кишечник у детей будет содержать сотни различных видов бактерий, но при рождении их может быть только 10 или меньше», – говорит Кайл Биттингер, доктор философии, директор по аналитике Центра микробиомов в CHOP и Первый автор исследования. «Мы хотели понять, почему именно эти бактерии появляются первыми и что они делают в эти первые часы жизни».

Исследовательская группа сосредоточилась на трех видах бактерий – Escherichia coli, Enterococcus faecalis и Bacteroides vulgatus – потому что на сегодняшний день эти виды наблюдались у наибольшего числа детей.

Они проанализировали геномы этих бактерий, чтобы определить, почему они растут у детей. Кроме того, команда охарактеризовала белки и метаболиты или небольшие молекулы, которые присутствовали в микробиоме на этой стадии развития.

Одна из проблем сбора этой информации состоит в том, что в течение первых нескольких часов жизни любая ДНК, собранная из образца кала, не из бактерий, а из самого младенца. Исследователи не видели появления бактерий в обнаруживаемых концентрациях, пока младенцам не было около 16 часов.

Исследовательская группа обнаружила доказательства того, что начальная среда кишечного микробиома является анаэробной, в отличие от преобладающей модели, согласно которой кишечник становится анаэробным только после роста бактерий и потребления кислорода. Доказательства были получены из наблюдения за порядком, в котором аминокислоты потреблялись бактериями.

Исследовательская группа также заметила, что уровень метаболитов в целом соответствовал обнаружению бактерий. Молекулы, обычно вырабатываемые кишечными бактериями, такими как ацетат и сукцинат, поднимались в образцах, где были обнаружены бактерии.

Кроме того, уровни отобранных белков снизились в образцах, содержащих бактерии, что позволяет предположить, что бактерии могли потреблять эти белки для стимулирования роста.

Анализ трех видов бактерий, изученных у этих детей, показал, что уже появлялось несколько штаммов каждой бактерии.

«Имея информацию, которой мы располагаем, поскольку мы продолжаем следить за этими младенцами, мы можем отслеживать их и видеть, как долго эти ранние штаммы бактерий задерживаются», – сказал Биттингер. «Затем мы можем увидеть последствия этой начальной химической активности в более поздних образцах и, возможно, определить ранние изменения, которые могут повлиять на здоровье в более позднем детстве».

Исследователи надеются использовать результаты исследования, чтобы определить, как развитие кишечного микробиома может повлиять на увеличение веса. За детьми, вовлеченными в это исследование, будут следить в течение первых двух лет жизни. Кроме того, все 88 младенцев, участвующих в исследовании, являются афроамериканцами, для которых растущее беспокойство вызывает детское ожирение.

Существует очень мало исследований, в которых рассматривались модели роста младенцев у афроамериканцев. С помощью этой важной первой части головоломки мы можем проследить за этими здоровыми доношенными детьми и узнать, как выглядит нормальная модель роста, чтобы в будущем мы могли вмешаться, когда изменения в микробиоме могут негативно повлиять на детей ».

Бабетт Земель, кандидат наук, старший соавтор исследования и заместитель директора программы Центра феноменологических наук человека

Земель также является директором Лаборатории питания и роста, научным сотрудником Программы здорового веса в CHOP и профессором-исследователем педиатрии в Медицинской школе Перельмана в Университете Пенсильвании.