Het darmmicrobioom van zuigelingen vertoont een circadiaans ritme, zelfs wanneer het buiten het lichaam wordt gekweekt. Onderzoekers melden in het tijdschrift *Cell Host & Microbe* dat dit ritme al twee weken na de geboorte waarneembaar is, maar met het toenemen van de leeftijd steeds duidelijker wordt. De bevindingen zijn afkomstig uit een gerandomiseerde gecontroleerde studie waaruit ook bleek dat voeding minder invloed heeft op de ontwikkeling en samenstelling van het microbioom van zuigelingen dan eerder werd aangenomen.

Voeding heeft weinig invloed op de groei van zuigelingen of de verschillen in hun darmmicrobioom

De onderzoekers onder leiding van eerste auteur en microbioomdeskundige Dirk Haller van de Technische Universiteit München hebben ontdekt dat het microbiële ecosysteem deze circadiane ritmes al in een zeer vroeg stadium van kolonisatie ontwikkelt. De deskundigen hadden deze ritmes al bij volwassenen aangetoond, maar wisten niet zeker wanneer deze mechanismen voor het eerst optreden. Hoewel voeding slechts een geringe invloed had op de ontwikkeling van het darmmicrobioom van zuigelingen, toonden de onderzoekers aan dat leeftijd een belangrijkere rol speelt. Voeding speelt wel een rol, maar minder dan de veroudering van de darm. Toen ze zuigelingen die borstvoeding kregen vergeleken met zuigelingen die flesvoeding kregen, waren de verschillen in de kolonisatie van het microbioom marginaal.

In een gerandomiseerde, gecontroleerde studie vergeleken de onderzoekers de ontwikkeling van het microbioom van zuigelingen die uitsluitend borstvoeding kregen met die van zuigelingen die verschillende soorten zuigelingenvoeding kregen: Zuigelingenvoeding zonder toevoegingen, zuigelingenvoeding met bacteriën afkomstig uit moedermelk (bifidobacteriën), zuigelingenvoeding met suikers die moedermelk nabootsen (galacto-oligosachariden, GOS) of zuigelingenvoeding met bifidobacteriën en GOS. In totaal namen 210 zuigelingen deel aan het onderzoek. Om het microbioom van de zuigelingen longitudinaal te volgen, nam het team ontlastingsmonsters af op de leeftijd van 0,5 maand, 1 maand, 3 maanden, 7 maanden en 12 maanden, en bij een subgroep van zuigelingen ook op de leeftijd van 24 maanden. Ook noteerden ze het tijdstip van de dag waarop het ontlastingsmonster werd afgenomen.

De onderzoekers stelden vast dat het dieet weinig invloed had op de groei van de zuigelingen of op de verschillen in hun microbioom. Hoewel er grote verschillen waren, vertoonden alle zuigelingen een geleidelijke toename in de diversiteit van darmmicroben, en na 24 maanden was er geen waarneembaar verschil meer tussen de groepen. Toen ze de verschillende soorten zuigelingenvoeding met elkaar vergeleken, ontdekten ze dat zuigelingenvoeding verrijkt met GOS een beter effect had op het bevorderen van aanhoudende niveaus van bifidobacteriën in vergelijking met zuigelingenvoeding die bifidobacteriën bevatte.

Darmbacteriën beschikken over een intrinsiek mechanisme dat een soort aanpassing aan de dag- en nachtcyclus mogelijk maakt

Er was echter een significant verschil in het metabolietenprofiel in de darmen tussen baby’s die uitsluitend borstvoeding kregen en baby’s die flesvoeding kregen. De omgeving van de darmmetabolieten verschilt drastisch tussen uitsluitend borstvoeding gekregen baby’s en baby’s die flesvoeding kregen, wat een fundamentele invloed zou kunnen hebben op de metabolische priming en vele daaropvolgende effecten. Er kan daarom worden geconcludeerd dat moedermelk een totaal ander effect heeft op het metabolisme in de darmen van de zuigeling.

De onderzoekers constateerden ook ritmische 24-uursschommelingen in de abundantie van de verschillende microbioomsoorten. Toen ze microben van zuigelingen afnamen en deze in het laboratorium in een continue kweek kweekten, namen de bacteriën hetzelfde circadiane ritme aan – zelfs zonder invloed van extern licht of signalen van de gastheer. Hoewel er al eerder circadiane ritmes zijn waargenomen in microbiomen van volwassenen, is dit het eerste bewijs dat bacteriën deze ritmes zelfstandig in stand houden. Zelfs wanneer ze uit het lichaam worden gehaald, behouden ze deze dagelijkse schommelingen. Volgens de onderzoekers is dit nogal verrassend, omdat het suggereert dat de bacteriën een intrinsiek mechanisme hebben dat een soort aanpassing aan de dag- en nachtcyclus mogelijk maakt, wat hen mogelijk een voordeel zou kunnen geven bij het koloniseren van de menselijke darm.

De wetenschappers zijn van plan om de circadiane ritmes van het microbioom in toekomstige studies verder te onderzoeken. Ze willen met name vaststellen of individuele bacteriesoorten hun ritmes behouden wanneer ze geïsoleerd zijn in plaats van gekweekt in complexe gemeenschappen, en op zoek gaan naar de genen die deze ritmes regelen. De volgende vraag voor hen is of ze mechanismen in bacteriën kunnen identificeren die hun circadiane gedrag regelen.