Deficitul de Bifidobacterium la sugarii din SUA și impactul asupra microbiomului intestinal și sănătății la doi ani

Un studiu recent, publicat în Communications Biology, a adus noi informații despre cum absența bacteriei Bifidobacterium în microbiomul intestinal al sugarilor influențează compoziția acestuia, funcționarea sa și rezultatele de sănătate la doi ani, într-o cohortă reprezentativă demografic din Statele Unite.

Contextul studiului

Unul din patru sugari din Statele Unite nu prezintă Bifidobacterium detectabil, o bacterie care odinioară domina microbiomul intestinale al sugarilor alăptați din întreaga lume. Această deficiență apare într-o perioadă în care bolile neinfecțioase (BNI) au depășit bolile infecțioase, iar diagnosticarea alergiilor la copii mici a crescut de două ori în ultimele două decenii. Nașterea prin cezariană, utilizarea antibioticelor și hrănirea cu lapte praf perturbă asamblarea microbiană timpurie, dar golul ecologic creat atunci când Bifidobacterium dispare rămâne în mare parte nedefinit. Înțelegerea acestui gol este esențială, deoarece microbiomul infantil joacă un rol crucial în dezvoltarea imunității, răspunsul la vaccinuri și programarea metabolică.

Despre studiu

Cercetătorii au folosit studiul My Baby Biome, aprobat de Institutional Review Board (IRB), pentru a recruta 412 sugari sănătoși, cu vârste între 1 și 3 luni, din 48 de state ale SUA, respectând datele naționale privind rasa, modul de naștere și alimentația raportate de Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Sticlele de scaun au fost colectate de către părinți într-un recipient special și apoi procesate pentru a obține date genetice și metagenomice. Datele au fost analizate folosind secvențierea întregului genom, iar modelele microbiene au fost vizualizate prin analize de distanță principală (PCoA).

Studiul a inclus, de asemenea, un metabolom țintit, care a cuantificat 79 de metaboliți din 109 mostre de sugari alăptați exclusiv.

Rezultatele studiului

Secvențierea a detectat un total de 559 de specii distincte în toate mostrele, cu o medie de doar 12,1 specii per copil, ceea ce sugerează că intestinul sugarilor este mai puțin divers decât microbiomul unui adult. Bifidobacterium a arătat un model bimodal pronunțat: 24% dintre sugari nu aveau niciun fel de Bifidobacterium detectabil, inclusiv 35% dintre cei născuți prin cezariană și 19% dintre cei născuți pe cale vaginală. Când Bifidobacterium a fost prezent, patru specii erau identificate, și anume Bifidobacterium breve, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum subsp. longum, și Bifidobacterium longum subsp. infantis, dar B. infantis a apărut în doar 8% dintre mostre.

Modelarea Dirichlet Multinomial Mixture (DMM) a separat microbiomurile în trei tipuri de comunități:

• Cluster 1 (C1) – 24% dintre sugari, tipici celor alăptați vaginal;

• Cluster 2 (C2) – 37%, cu un nivel intermediar de Bifidobacterium;

• Cluster 3 (C3) – 39%, cei mai mulți dintre aceia născuți prin cezariană, care nu aveau aproape deloc Bifidobacterium și în schimb găzduiau microbi patogeni precum Clostridium perfringens.

Profiluri funcționale și impact asupra sănătății

Profilarea funcțională a arătat diferențe semnificative în metabolism. Cluster 3 avea mai puține gene legate de oligozaharidele din laptele uman (HMO) și mai multe loci de urează, o enzimă asociată adesea cu patogenitatea. Acești sugari aveau o densitate mai mare de gene de rezistență la antimicrobiene (AMR) și factori de virulență (VF). De asemenea, sugarii născuți prin cezariană au prezentat o încărcătură de gene de AMR semnificativ mai mare decât cei născuți vaginal. Studiul a evidențiat, de asemenea, o corelație negativă între abundența Bifidobacterium și încărcătura de gene AMR.

Metabolomica a confirmat aceleași lacune genetice, arătând că scaunele din C3 aveau mai puțin tiamină și indol-3-lactat (ILA) – metaboliți importanți pentru maturarea imunității, precum și un profil metabolic al acizilor grași cu lanț scurt deviat către butirat, cu modificări ale acizilor biliari.

Consecințele asupra sănătății la doi ani

În urma urmărirea sănătății copiilor la doi ani, cercetătorii au constatat că 30% dintre copiii participanți aveau cel puțin o condiție atopică diagnosticată de medic, cum ar fi eczema, alergii sau astm. Sugarii din C2 și C3 aveau de 3,0 până la 3,2 ori mai multe șanse de a dezvolta una dintre aceste afecțiuni comparativ cu cei din C1, care aveau o abundență mai mare de Bifidobacterium, în special B. breve. Abundența mare de Bifidobacterium a redus semnificativ riscurile de apariție a acestor afecțiuni.

Concluzii

Studiul a arătat că, la sugarii din SUA, microbiomul intestinal timpurii adesea nu conține Bifidobacterium, fiind dominat de microbi care consumă oligozaharide din laptele uman sau de taxoni patogeni, în special după nașterea prin cezariană. Această dezechilibrare a fost asociată cu un metabolism HMO limitat, o încărcătură mare de AMR și VF, și un risc mai mare de a dezvolta condiții atopice precum eczema, alergiile și astmul. Bifidobacterium infantis și în special B. breve joacă un rol crucial în reducerea acestor efecte, iar acest lucru face ca aceste bacterii să fie ținte ideale pentru intervenții nutriționale sau probiotice.