Mikrobiom jelitowy niemowląt podlega wahaniom w rytmie dobowym, nawet gdy jest hodowany poza organizmem. Naukowcy donoszą w czasopiśmie „Cell Host & Microbe”, że rytm ten można wykryć już dwa tygodnie po urodzeniu, ale staje się on coraz wyraźniejszy wraz z wiekiem. Wyniki te pochodzą z randomizowanego badania kontrolowanego, które wykazało również, że dieta ma mniejszy wpływ na rozwój i skład mikrobiomu niemowląt niż wcześniej sądzono.

Dieta ma niewielki wpływ na wzrost niemowląt i różnice w ich mikrobiomie jelitowym

Naukowcy pod kierownictwem pierwszego autora i eksperta ds. mikrobiomu, Dirka Hallera z Politechniki w Monachium, odkryli, że ekosystem mikrobiologiczny rozwija te rytmy dobowe już w bardzo wczesnej fazie kolonizacji. Eksperci wykazali już istnienie tych rytmów u dorosłych, ale nie byli pewni, kiedy mechanizmy te pojawiają się po raz pierwszy. Chociaż dieta miała jedynie niewielki wpływ na rozwój mikrobiomu jelitowego niemowląt, naukowcy wykazali, że ważniejszą rolę odgrywa wiek. Odżywianie ma znaczenie, ale mniejsze niż proces starzenia się jelit. Porównując niemowlęta karmione piersią z niemowlętami karmionymi mieszanką, stwierdzono, że różnice w kolonizacji mikrobiomu były marginalne.

W randomizowanym, kontrolowanym badaniu naukowcy porównali rozwój mikrobiomu niemowląt karmionych wyłącznie piersią z niemowlętami otrzymującymi różne rodzaje preparatów dla niemowląt: mleko modyfikowane bez dodatków, mleko modyfikowane z bakteriami pochodzącymi z mleka matki (bifidobakterie), mleko modyfikowane z cukrami naśladującymi mleko matki (galaktooligosacharydy, GOS) oraz mleko modyfikowane z bifidobakteriami i GOS. W badaniu wzięło udział łącznie 210 niemowląt. Aby śledzić mikrobiom niemowląt w perspektywie długoterminowej, zespół pobierał próbki kału w wieku 0,5 miesiąca, 1 miesiąca, 3 miesięcy, 7 miesięcy i 12 miesięcy, a także w wieku 24 miesięcy w przypadku podgrupy niemowląt. Odnotowywano również porę dnia, w której pobierano próbkę kału.

Naukowcy stwierdzili, że dieta miała niewielki wpływ na wzrost niemowląt ani na różnice w ich mikrobiomie. Chociaż występowały duże różnice, u wszystkich niemowląt zaobserwowano stopniowy wzrost różnorodności mikroorganizmów jelitowych, a po 24 miesiącach nie stwierdzono zauważalnych różnic między grupami. Porównując różne rodzaje preparatów dla niemowląt, naukowcy stwierdzili, że preparaty wzbogacone o GOS skuteczniej przyczyniały się do utrzymania stałego poziomu bifidobakterii w porównaniu z preparatami zawierającymi bifidobakterie.

Bakterie jelitowe posiadają wewnętrzny mechanizm, który umożliwia pewnego rodzaju adaptację do cyklu dobowego

Stwierdzono jednak istotną różnicę w profilu metabolitów jelitowych między niemowlętami karmionymi wyłącznie piersią a niemowlętami karmionymi mieszanką. Środowisko metabolitów jelitowych różni się diametralnie u niemowląt karmionych wyłącznie piersią i karmionych mieszanką, co może mieć fundamentalny wpływ na przygotowanie metaboliczne i wiele skutków następczych. Można zatem stwierdzić, że mleko matki ma zupełnie inny wpływ na metabolizm w jelitach niemowlęcia.

Naukowcy zaobserwowali również rytmiczne, 24-godzinne wahania liczebności różnych gatunków mikrobiomu. Kiedy pobrali mikroorganizmy od niemowląt i hodowali je w laboratorium w hodowli ciągłej, bakterie przyjęły ten sam rytm dobowy – nawet przy braku światła zewnętrznego lub sygnałów od gospodarza. Chociaż rytmy dobowe obserwowano już wcześniej w mikrobiomach dorosłych, jest to pierwszy dowód na to, że bakterie utrzymują te rytmy niezależnie. Po wyizolowaniu zachowują one te dobowe oscylacje. Według naukowców jest to dość zaskakujące, ponieważ sugeruje, że bakterie posiadają wewnętrzny mechanizm pozwalający na pewnego rodzaju adaptację do cyklu dnia i nocy, co potencjalnie może dać im przewagę w kolonizacji ludzkiego jelita.

Naukowcy planują dokładniej zbadać rytmy dobowe mikrobiomu w przyszłych badaniach. W szczególności chcą ustalić, czy poszczególne gatunki bakterii zachowują swoje rytmy po izolacji, a nie tylko w złożonych społecznościach, oraz poszukać genów kontrolujących te rytmy. Kolejnym pytaniem, na które chcą odpowiedzieć, jest to, czy uda im się zidentyfikować mechanizmy w bakteriach, które kontrolują ich zachowania dobowe.