Jaki wpływ ma dieta na kształtowanie mikrobioty u niemowląt

Wczesny rozwój mikrobioty jelitowej niemowlęcia stanowi istotny element ogólnego zdrowia i samopoczucia. Na proces dojrzewania mikrobioty mają wpływ pierwsze pokarmy oraz unikalne właściwości mleka ludzkiego, w tym składniki aktywne biologicznie i błonnik pokarmowy. Zrozumienie w jaki sposób te czynniki kształtują mikrobiotę jelitową niemowląt, jest kluczowe dla zdefiniowania długoterminowych skutków dla zdrowia dziecka.

Mleko Matki: Pierwszy i najlepszy pokarm 

Mleko ludzkie nie tylko stanowi wyjątkowo zróżnicowane źródło żywienia dla niemowląt, lecz również istotnie wpływa na kształtowanie rozwoju mikrobioty jel itowej. Oligosacharydy mleka kobiecego (HMO) to jeden z kluczowych składników mleka ludzkiego wpływający na kształtowanie mikrobioty jelitowej niemowląt. Chociaż niemowlęta nie mają enzymów niezbędnych do trawienia HMO, oligosacharydy mleka kobiecego ulegają procesowi fermentacji przez korzystną mikrobiotę jelitową. Większość HMO ulega trawieniu przez dwie istotne grupy bakterii w mikrobiomie jelitowym we wczesnym okresie życia: bifidobakterie i Bacteroides. Dzięki czemu wytwarzane są krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA).¹ Bifidobakterie mają unikalny zestaw genów, który pozwala na pełne strawienie HMO. Badania potwierdzają, że B. longum subsp. infantis (B. infantis), B. longum subsp. longum i B. longum subsp. Breve częściej zaobserwować można u niemowląt karmionych piersią, natomiast B. adolescentis przeważa u niemowląt karmionych mlekiem modyfikowanym.1 B. infantis wyróżnia się najbardziej wszechstronnym zestawem genów, umożliwiającym trawienie wszystkich HMO obecnych w mleku matki.

Mleko matki odgrywa kluczową rolę w kształtowaniu mikrobioty niemowlęcia poprzez bogactwo składników immunologicznych. Obejmują one substancje przeciwdrobnoustrojowe, takie jak laktoferyna i lizozym, a także czynniki immunologiczne, takie jak wydzielnicza IgA (sIgA), komórki odpornościowe i cytokiny. Związki te mają kluczowe znaczenie dla obrony immunologicznej przed drobnoustrojami chorobotwórczymi.² Niemowlęta karmione mlekiem modyfikowanym, mające zazwyczaj niższy poziom Bifidobacterium, wykazują tendencję do niższego stężenia mleczanu, sIgA oraz wyższego pH w świetle jelita w porównaniu z niemowlętami karmionymi piersią.

Rozkwit Różnorodności Mikrobiomu: Korzyści związane z wprowadzeniem pokarmów stałych

Przejście od wyłącznego karmienia piersią do wprowadzenia uzupełniających pokarmów stałych stanowi kluczowy etap w kształtowaniu mikrobioty jelitowej. W tej fazie obserwuje się znaczący wzrost różnorodności alfa bakterii, a także ogólną zmianę mikrobioty w kierunku lepiej przystosowanych do metabolizowania nowych substratów szczepów, takich jak Bacteroides spp. i Clostridium grupy IV.^3,4 Badanie nad wpływem tego zjawiska na grupie 222 dzieci z Bangladeszu w pierwszych dwóch latach życia wykazało, że okresowi zakończenia karmienia piersią towarzyszył przejściowych wzrost liczebności szczepów B. longum, później sklasyfikowanych jako B. longum subsp. iuvenis. Ten podgatunek okazał się zdolny do efektywnego trawienia substratów zarówno z mleka kobiecego, jak i pokarmów stałych.^5,6 Zmniejszona ilość tych szczepów miała istotne konsekwencje ekologiczne dla mikrobiomu i była związana z nieprawidłowym rozwojem niemowląt oraz występowaniem biegunek.⁵ Wprowadzenie do diety dziecka pokarmów o większej różnorodności i konsystencji wpływa na kształtowanie mikrobioty jelitowej niemowlęcia. Badania nad holenderskimi i kanadyjskimi niemowlętami karmionymi piersią wykazały, że spożywanie zróżnicowanych pokarmów stałych przyczyniło się do rozwoju bardziej zróżnicowanej i stabilnej mikrobioty.³ Różnorodność diety prowadziła również do wzrostu liczebności bifidobakterii, co stanowi dodatkowy korzystny efekt. Mikrobiot a jel i towa dzieci niedożywionych, będąca w stanie dysbiozy, sprzyja stanom zapalnym jelit, kolonizacji przez patogeny i hamuje prawidłowy wzrost.⁷ Badania wskazują, że wprowadzanie pokarmów stałych odgrywa istotną rolę w sukcesji ekologicznej, wspierając prawidłowy rozwój mikrobioty niemowląt poprzez promowanie wzrostu korzystnych bakterii jelitowych.

Ryc. 1. Wpływ wprowadzania pierwszych pokarmów uzupełniających na mikrobiotę jelitową niemowląt. Mikrobiota jelitowa niemowląt kształtuje się pod wpływem składników mleka kobiecego, bioaktywnych substancji, pokarmów uzupełniających i błonnika pokarmowego, co może mieć fundamentalne znaczenie dla zdrowia dziecka teraz i w dorosłym życiu. HMO pełnią istotną funkcję w kształtowaniu mikrobioty jelitowej niemowląt, wspierając wzrost korzystnych bakterii i zapewniając ochronę przed patogenami. Rozpoczęcie wprowadzania pokarmów stałych w trakcie procesu odstawiania dziecka od piersi przyczynia się do zwiększenia różnorodności, stabilności oraz dojrzałości mikrobiomu. To z kolei wywiera wpływ na układ odpornościowy niemowlęcia poprzez tzw. “reakcję odstawiania dziecka od piersi”. Zaburzenie naturalnych etapów rozwoju mikrobiomu, takie jak cesarskie cięcie, brak możliwości karmienia piersią czy stosowanie antybiotyków, w czasie tzw. “okna możliwości”, mogą wpływać negatywnie na kształtowanie odporności w wczesnym okresie życia.

Błonnik - wspomaganie prawidłowego kształtowania mikrobioty jelitowej

Wp r owa dze n i e po k a rmów uzupełniających znacznie zwiększa spożycie błonnika, co sprzyja większej różnorodności bakterii metabolizujących ten składnik. Efektem tego procesu jest produkcja krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA), co stanowi charakterystyczną cechę bardziej dojrzałego mikrobiomu. Clostridium grupy IV i Bacteroides spp., metabolizując błonnik, przekształcają go w octan, maślan i propionian, które stanowią źródło energii dla kolonocytów, przyczyniając się jednocześnie do utrzymania integralności bariery jelitowej.⁴ Ten wzrost poziomu różnorodności mikrobiologicznej i metabolicznej wywołał jednocześnie silną tolerancję immunologiczną, co skutkowało zmniejszoną podatnością na rozwój chorób zapalnych jelita grubego, chorób alergicznych i chorób nowotworowych u myszy.⁸ Ten efekt immunologiczny, znany jako “reakcja odstawiania dziecka od piersi” (ang. “weaning reaction”), zależy zarówno od czasu, jak i mikrobiomu. Dowodem na to jest brak tego efektu u myszy pozbawionych drobnoustrojów, skolonizowanych dopiero po odstawieniu od piersi lub posiadających niedojrzały mikrobiom.^8,9 Podsumowując, mikrobiota jelitowa niemowląt kształtuje się pod wpływem składników mleka kobiecego, bioaktywnych substancji, pokarmów uzupeł niających i błonnika pokarmowego. Te czynniki współdziałają synergicznie, kształtując skład i funkcjonalność mikrobioty jelitowej, co wpływa na długoterminowe zdrowie dziecka. Różnorodna, pełnowartościowa dieta oraz, jeśli to możliwe, karmienie piersią, stanowią niezbędne elementy dla utrzymania zdrowej i odpornej mikrobioty jelitowej, przyczyniając się do ogólnego dobrego samopoczucia w późniejszym okresie życia.

Bibliografia 

1. Kijner, S., Kolodny, O. & Yassour, M. Human milk oligosaccharides and the infant gut microbiome from an eco-evolutionary perspective. Curr Opin Microbiol 68, 102156, doi:10.1016/j.mib.2022.102156 (2022). 

2. Langel, S. N., Blasi, M. & Permar, S. R. Maternal immune protection against infectious diseases. Cell Host Microbe 30, 660-674, doi:10.1016/j. chom.2022.04.007 (2022). 

3. Homann, C. M. et al. Infants’ First Solid Foods: Impact on Gut Microbiota Development in Two Intercontinental Cohorts. Nutrients 13, doi:10.3390/ nu13082639 (2021). 

4. Gomez-Martin, M. et al. Association between diet and fecal microbiota along the first year of life. Food Res Int 162, 111994, doi:10.1016/j.foodres.2022.111994 (2022). 

5. Vatanen, T. et al. A distinct clade of Bifidobacterium longum in the gut of Bangladeshi children thrives during weaning. Cell 185, 4280-4297 e4212, doi:10.1016/j.cell.2022.10.011 (2022). 

6. Modesto, M. et al. Bifidobacterium longum subsp. iuvenis subsp. nov., a novel subspecies isolated from the faeces of weaning infants. Int J Syst Evol Microbiol 73, doi:10.1099/ijsem.0.006013 (2023). 

7. Barratt, M. J. et al. Bifidobacterium infantis treatment promotes weight gain in Bangladeshi infants with severe acute malnutrition. Sci Transl Med 14, eabk1107, doi:10.1126/scitranslmed.abk1107 (2022). 

8. Al Nabhani, Z. et al. A Weaning Reaction to Microbiota Is Required for Resistance to Immunopathologies in the Adult. Immunity 50, 1276-1288 e1275, doi:10.1016/j.immuni.2019.02.014 (2019). 

9. Lubin, J. B. et al. Arresting microbiome development limits immune system maturation and resistance to infection in mice. Cell Host Microbe 31, 554-570 e557, doi:10.1016/j.chom.2023.03.006 (2023).