Микробиомы кишечника младенцев колеблются в соответствии с циркадным ритмом, даже когда они культивируются вне организма. Исследователи сообщают 2 апреля в журнале Cell Host & Microbe, что ритм обнаруживается уже через 2 недели после рождения, но становится более выраженным с возрастом. Вывод сделан в результате рандомизированного контролируемого исследования, которое также показало, что диета оказывает меньшее влияние на развитие и состав микробиома младенцев, чем считалось ранее.

Мы обнаружили, что даже в очень раннем возрасте колонизации микробная экосистема развивает эту циркадную ритмичность. Мы уже демонстрировали эти ритмы у взрослых, но не были уверены, когда эти механизмы впервые проявились «.

Дирк Халлер, старший автор и эксперт по микробиомам Мюнхенского технического университета

Хотя диета оказала лишь незначительное влияние на развитие микробиома младенцев, исследователи показали, что возраст играет более важную роль.

«Диета имеет значение, но меньше, чем старение кишечника», — говорит Халлер. «Когда мы сравнивали младенцев на грудном и искусственном вскармливании, различия в колонизации микробиома были незначительными. Наша кишечная система, вероятно, немного более гибка в адаптации к тому, что может предложить окружающая среда «.

Исследователи использовали рандомизированное контролируемое исследование для сравнения развития микробиома у младенцев, находившихся исключительно на грудном вскармливании, с младенцами, получавшими различные типы молочных смесей:; смеси без добавок; смеси, содержащие бактерии, полученные из грудного молока (бифидобактерии); смеси, содержащие сахара, имитирующие грудное молоко (галактоолигосахариды, GOSs); или смеси, содержащие как бифидобактерии, так и GOSs. Всего в исследовании приняли участие 210 младенцев.

Для продольного отслеживания микробиома младенцев команда брала пробы стула младенцев, когда им было 0,5 месяца, 1 месяц, 3 месяца, 7 месяцев и 12 месяцев, а также в возрасте 24 месяцев для подгруппы младенцев. Они также учитывали время суток, когда был взят образец кала.

Исследователи обнаружили, что диета практически не влияла на рост младенцев или различия в микробиомах младенцев. Несмотря на значительные различия, у всех младенцев наблюдалось постепенное увеличение разнообразия кишечных микробов, и через 24 месяца заметной разницы между группами не было. Когда они сравнили различные типы молочных смесей, они обнаружили, что молочные смеси с добавлением GOS были более эффективными в поддержании устойчивого уровня бифидобактерий по сравнению с молочными смесями, содержащими бифидобактерии.

Однако наблюдалась значительная разница в профиле кишечных метаболитов между младенцами, находящимися исключительно на грудном вскармливании, и младенцами, находящимися на искусственном вскармливании. «Среда с метаболитами в кишечнике у детей, находящихся исключительно на грудном вскармливании, и у младенцев, получающих молочные смеси, резко отличается, что может оказать фундаментальное влияние на инициирование метаболизма и многие последующие эффекты», — говорит Халлер. «Мы можем сделать вывод, что грудное молоко оказывает совершенно иное влияние на метаболизм в кишечнике младенца».

Исследователи также наблюдали ритмичные 24-часовые колебания численности различных видов микробиома. Когда они брали микробы младенцев и выращивали их в непрерывной культуре в лаборатории, бактерии придерживались того же циркадного ритма — даже в отсутствие внешнего света или сигналов хозяина. Хотя циркадные ритмы ранее наблюдались в микробиомах взрослых, это первое свидетельство того, что бактерии поддерживают эти ритмы независимо.

«Когда мы вынимаем их, они поддерживают эти связанные с дневным временем суточные колебания», — говорит Халлер. «Это довольно удивительно, потому что предполагает, что бактерии обладают неким внутренним механизмом, обеспечивающим своего рода адаптацию к дневному и ночному циклу, что потенциально может дать им преимущество в колонизации кишечника человека».

Исследователи планируют продолжить изучение циркадных ритмов микробиома в будущих исследованиях. В частности, они хотят изучить, сохраняют ли отдельные виды бактерий ритмы при выращивании изолированно, а не в сложных сообществах, и искать гены, которые контролируют эти ритмы.

«Для нас следующий вопрос заключается в том, можем ли мы идентифицировать механизмы в бактериях, которые контролируют их циркадное поведение», — говорит Халлер.

Это исследование было поддержано компанией Töpfer GmbH, Немецким исследовательским фондом, Совместной программной инициативой Европейского союза и Министерством образования и научных исследований Германии.