Črevný mikrobióm dojčiat kolíše v cirkadiánnom rytme, a to aj pri kultivácii mimo tela. Vedci v časopise Cell Host & Microbe uvádzajú, že tento rytmus je zistiteľný už dva týždne po narodení, s pribúdajúcim vekom sa však stáva výraznejším. Tieto zistenia pochádzajú z randomizovanej kontrolovanej štúdie, ktorá zároveň preukázala, že strava má menší vplyv na vývoj a zloženie mikrobiómu dojčiat, ako sa doteraz predpokladalo.

Strava má malý vplyv na rast dojčiat alebo na rozdiely v ich črevnom mikrobióme

Výskumníci pod vedením prvého autora a odborníka na mikrobióm Dirka Hallera z Technickej univerzity v Mníchove zistili, že mikrobiálny ekosystém si vytvára tieto cirkadiánne rytmy už vo veľmi ranom štádiu kolonizácie. Odborníci už preukázali existenciu týchto rytmov u dospelých, neboli si však istí, kedy sa tieto mechanizmy objavujú po prvýkrát. Zatiaľ čo strava mala na vývoj črevného mikrobiómu dojčiat len malý vplyv, výskumníci preukázali, že dôležitejšiu úlohu zohráva vek. Výživa síce zohráva určitú úlohu, ale menšiu ako starnutie čriev. Pri porovnaní dojčených a umelo kŕmených dojčiat boli rozdiely v kolonizácii mikrobiómu zanedbateľné.

V randomizovanej, kontrolovanej štúdii vedci porovnali vývoj mikrobiómu dojčiat, ktoré boli výlučne dojčené, s dojčatami, ktoré dostávali rôzne druhy dojčenskej výživy: Detská výživa bez prísad, detská výživa s baktériami pochádzajúcimi z materského mlieka (bifidobaktérie), detská výživa s cukrami napodobňujúcimi materské mlieko (galaktooligosacharidy, GOS) alebo detská výživa s bifidobaktériami a GOS. Na štúdii sa zúčastnilo celkovo 210 dojčiat. S cieľom sledovať mikrobióm dojčiat v priebehu času tím odobral vzorky stolice vo veku 0,5 mesiaca, 1 mesiaca, 3 mesiacov, 7 mesiacov a 12 mesiacov, ako aj vo veku 24 mesiacov u podskupiny dojčiat. Zároveň zaznamenali čas dňa, kedy bola vzorka stolice odobratá.

Výskumníci zistili, že strava mala len malý vplyv na rast dojčiat alebo na rozdiely v ich mikrobióme. Hoci existovali veľké rozdiely, u všetkých dojčiat došlo k postupnému nárastu diverzity črevných mikróbov a po 24 mesiacoch neboli medzi skupinami žiadne rozoznateľné rozdiely. Pri porovnaní rôznych druhov dojčenskej výživy zistili, že dojčenská výživa obohatená o GOS mala lepší účinok na udržanie stabilnej hladiny bifidobaktérií v porovnaní s dojčenskou výživou obsahujúcou bifidobaktérie.

Črevné baktérie majú vnútorný mechanizmus, ktorý im umožňuje určitý druh adaptácie na denný a nočný cyklus

Medzi dojčatami výlučne dojčenými a tými kŕmenými umelou výživou však bol zaznamenaný významný rozdiel v profile metabolitov v čreve. Prostredie metabolitov v črevách sa výrazne líši medzi výlučne dojčenými a umelo kŕmenými dojčatami, čo by mohlo mať zásadný vplyv na metabolickú prípravu a mnohé následné účinky. Možno preto konštatovať, že materské mlieko má úplne odlišný vplyv na metabolizmus v črevách dojčaťa.

Výskumníci tiež pozorovali rytmické 24-hodinové kolísanie v hojnosti rôznych druhov mikrobiómu. Keď odobrali mikroorganizmy z dojčiat a kultivovali ich v laboratóriu v nepretržitej kultúre, baktérie sa ustálili v rovnakom cirkadiánnom rytme – a to aj bez prítomnosti vonkajšieho svetla či podnetov od hostiteľa. Hoci sa cirkadiánne rytmy už skôr pozorovali v mikrobiómoch dospelých, ide o prvý dôkaz, že baktérie si tieto rytmy udržiavajú nezávisle. Keď sú izolované, zachovávajú si tieto denné oscilácie. Podľa vedcov je to pomerne prekvapujúce, pretože to naznačuje, že baktérie disponujú vnútorným mechanizmom, ktorý im umožňuje určitý druh adaptácie na denný a nočný cyklus, čo by im mohlo potenciálne poskytnúť výhodu pri kolonizácii ľudského čreva.

Vedci plánujú v budúcich štúdiách ďalej skúmať cirkadiánne rytmy mikrobiómu. Konkrétne chcú zistiť, či si jednotlivé druhy baktérií zachovávajú svoje rytmy, keď sú izolované, a nie kultivované v komplexných spoločenstvách, a hľadajú gény, ktoré tieto rytmy riadia. Ďalšou otázkou pre nich je, či dokážu identifikovať mechanizmy v baktériách, ktoré riadia ich cirkadiánne správanie.