Spädbarns tarmmikrobiom varierar i en dygnsrytm, även när det odlas utanför kroppen. Forskare rapporterar i tidskriften Cell Host & Microbe att denna rytm kan upptäckas redan två veckor efter födseln, men att den blir mer uttalad med stigande ålder. Resultaten kommer från en randomiserad kontrollerad studie som också visade att kosten har mindre inflytande på utvecklingen och sammansättningen av spädbarnens tarmmikrobiom än man tidigare trott.

Kosten har liten inverkan på spädbarns tillväxt eller skillnaderna i deras tarmmikrobiom

Forskarna, ledda av försteförfattaren och mikrobiomexperten Dirk Haller från Tekniska universitetet i München, har upptäckt att det mikrobiella ekosystemet utvecklar dessa dygnsrytmiska mönster redan i ett mycket tidigt skede av koloniseringen. Experterna har redan påvisat dessa rytmer hos vuxna, men var osäkra på när dessa mekanismer först uppträder. Medan kosten endast hade en obetydlig inverkan på utvecklingen av spädbarns tarmmikrobiom visade forskarna att åldern spelar en viktigare roll. Näring spelar en roll, men mindre än tarmens åldrande. När de jämförde ammade och flaskmatade spädbarn var skillnaderna i mikrobiomets kolonisering marginella.

I en randomiserad, kontrollerad studie jämförde forskarna utvecklingen av mikrobiomet hos spädbarn som uteslutande ammade med spädbarn som fick olika typer av modersmjölksersättning: Modersmjölksersättning utan tillsatser, modersmjölksersättning med bakterier från bröstmjölk (bifidobakterier), modersmjölksersättning med sockerarter som efterliknar bröstmjölk (galaktooligosackarider, GOS) eller modersmjölksersättning med bifidobakterier och GOS. Totalt deltog 210 spädbarn i studien. För att följa spädbarnens mikrobiom över tid tog forskarteamet avföringsprover vid 0,5 månader, 1 månad, 3 månader, 7 månader och 12 månader, samt vid 24 månader för en undergrupp av spädbarnen. De noterade även vilken tid på dygnet avföringsprovet togs.

Forskarna fann att kosten hade liten inverkan på spädbarnens tillväxt eller på skillnaderna i deras mikrobiom. Även om det fanns stora skillnader uppvisade alla spädbarn en gradvis ökning av mångfalden hos tarmmikroberna, och efter 24 månader fanns det ingen märkbar skillnad mellan grupperna. När de jämförde de olika typerna av modersmjölksersättning fann de att modersmjölksersättning berikad med GOS hade en bättre effekt när det gällde att främja ihållande nivåer av bifidobakterier jämfört med modersmjölksersättning som innehöll bifidobakterier.

Tarmbakterier har en inneboende mekanism som möjliggör en form av anpassning till dygnsrytmen

Det fanns dock en signifikant skillnad i tarmmetabolitprofilen mellan spädbarn som uteslutande ammas och spädbarn som får modersmjölksersättning. Miljön av metaboliter i tarmen skiljer sig dramatiskt mellan spädbarn som uteslutande ammas och spädbarn som matas med modersmjölksersättning, vilket kan ha en grundläggande inverkan på den metaboliska förberedelsen och många efterföljande effekter. Man kan därför dra slutsatsen att bröstmjölk har en helt annan effekt på ämnesomsättningen i spädbarnets tarm.

Forskarna observerade också rytmiska 24-timmarsfluktuationer i förekomsten av de olika mikroorganismarterna. När de tog mikrober från spädbarn och odlade dem i en kontinuerlig kultur i laboratoriet anpassade sig bakterierna till samma dygnsrytm – även utan yttre ljus eller signaler från värden. Även om dygnsrytmer tidigare har observerats i vuxnas mikrobiom är detta det första beviset på att bakterier upprätthåller dessa rytmer självständigt. När de tas ut behåller de dessa dygnsvariationer. Enligt forskarna är detta ganska överraskande eftersom det tyder på att bakterierna har en inbyggd mekanism som möjliggör en viss anpassning till dag- och nattcykeln, vilket potentiellt skulle kunna ge dem en fördel när det gäller att kolonisera den mänskliga tarmen.

Forskarna planerar att ytterligare undersöka mikrobiomets dygnsrytm i framtida studier. Framför allt vill de ta reda på om enskilda bakteriearter behåller sina rytmer när de isoleras istället för att odlas i komplexa samhällen, och leta efter de gener som styr dessa rytmer. Nästa fråga för dem är om de kan identifiera mekanismer hos bakterierna som styr deras dygnsrytm.