Характер созревания микобиома кишечника новорожденного ассоциируется с индексом массы тела в раннем возрасте (аннотация)Характер созревания микобиома кишечника новорожденного ассоциируется с индексом массы тела в раннем возрасте
Парадигма развития истоков здоровья и заболеваний предполагает, что события раннего периода жизни оказывают долгосрочное воздействие на здоровье, в том числе на развитие микробных сообществ кишечника, метаболическое программирование и пищевое поведение, и все эти факторы вовлечены в патогенез ожирения у детей.
Уровень ожирения у детей вызывает обеспокоенность: 15% и 22% канадских и американских детей и подростков соответственно классифицируются как страдающие ожирением. Хорошо известно, что бактериальный микробиом кишечника играет важную роль в метаболизме хозяина. Исследования выявили сильные ассоциации между составом микробиома кишечника грудных детей, траекториями их роста и риском появления избыточного веса или ожирения в проспективных когортах новорожденных, а также причинно-следственные связи, подтвержденные в экспериментальных моделях. Однако мало известно о роли грибковых колонизаторов кишечника в этих событиях как неотъемлемых членов этой сложной экосистемы.
Микробиом кишечника младенца развивается в ходе динамического процесса, состоящего из поэтапных последовательностей, начиная с момента рождения, с тесной связью с метаболизмом хозяина. Хотя описание этих ранних жизненных паттернов ограничено для грибов кишечника (в совокупности называемых микобиомом кишечника), есть доказательства того, что грибки также интегрированы в определенные паттерны созревания.
Новорожденные изначально колонизированы Candida, Malassezia, Cladosporium и Saccharomyces, а затем, в возрасте около 3 месяцев, демонстрируют сообщества, изобилующие Debaryomyces, Candida, Malassezia и Cladosporium. Начиная с возраста 1 год, микобиом смещается в сторону доминирования Saccharomyces, наряду с увеличением присутствия Rhodotorula. Эти закономерности созревания, вероятно, обусловлены расширением спектра воздействий в течение ранней жизни: 3-месячный младенец подвергается большему воздействию кожных микроорганизмов, таких как Malassezia, благодаря грудному вскармливанию и частому контакту с кожей при уходе.
Напротив, с введением твердой пищи и развитием ползания младенцы подвергаются воздействию большего числа грибков пищевого или экологического происхождения, таких как Saccharomyces и Fomitopsis. С точки зрения разнообразия, модели созревания микобиома противоречивы в различных исследованиях, с сообщениями об увеличении, уменьшении и неизменных или колеблющихся показателях альфа-разнообразия в течение ранней жизни. Кроме того, сообщалось о дифференциальных ассоциациях между бета-разнообразием грибков и возрастом младенца. Помимо этих моделей созревания микобиома кишечника новорожденных, не совсем понятно, как факторы хозяина и окружающей среды влияют на формирование микобиома кишечника и как это может впоследствии повлиять на траектории роста ребенка.
Последние данные, полученные на взрослых людях, подчеркивают потенциальную роль микобиома кишечника в развитии ожирения. Например, ожирение было связано с уменьшением разнообразия микобиома; относительное обилие Rhodotorula mucilaginosa отрицательно коррелировало с индексом массы тела и висцеральным жиром; а у взрослых, подвергшихся диетическому снижению веса, наблюдалось селективное увеличение количества Mucor.
Мышиные модели продемонстрировали причинный вклад микобиома кишечника в энергетический баланс организма, а одно исследование показало потенциал липаз, производимых Candida parapsilosis, в усилении усвоения жирных кислот из диеты с высоким содержанием жиров. Хотя эти результаты дали некоторое представление о роли некоторых особенностей микобиома в метаболизме питательных веществ, наше понимание развития микобиома кишечника новорожденных и его роли в детском ожирении ограничено.
Чтобы устранить этот пробел в знаниях, мы определили закономерности созревания микобиома на первом году жизни и оценили их связь с индексом массы тела (ИМТ) в течение первых 5 лет жизни в подгруппе из 100 новорожденных, за которыми велось наблюдение в рамках Канадского когортного исследования здорового развития младенцев. Оценивая экологические показатели на индивидуальном уровне и учитывая влияние ковариаций, имеющих отношение к созреванию микробиома и метаболизму, мы выявили четкую связь между моделями созревания микобиома новорожденных и ростом в раннем детстве.
Увеличение разнообразия грибков в течение первого года жизни связанно с ИМТ родителей и ребенка. Связь между богатством грибков и ИМТ в раннем возрасте изменяется под влиянием ИМТ матери, диеты матери, воздействия антибиотиков на ребенка и бета-разнообразия бактерий. Кроме того, численность Saccharomyces, Rhodotorula и Malassezia дифференцированно связана с ИМТ в раннем возрасте. Используя моделирование структурных уравнений, мы определили, что вклад микобиома в ИМТ, вероятно, опосредован бактериальным микробиомом. Это демонстрирует, что созревание микобиома и траектории роста младенцев четко связаны между собой, что свидетельствует в пользу включения грибков в более крупные исследования педиатрического микробиома.
Сильной стороной нашего исследования стал комплексный анализ, включающий лонгитюдный анализ младенческих, материнских, отцовских и экологических факторов для оценки индивидуальных закономерностей созревания микобиома и его связи с ИМТ в первые 5 лет жизни. Во многих исследованиях микобиома кишечника младенцев и траекторий роста младенцев отсутствуют данные о матери и отце, но благодаря данному исследованию мы смогли провести анализ с учетом соответствующих факторов. Кроме того, оценка факторов, распространяющихся на период беременности, дает ценное представление о важности воздействия до родов, которое может быть изменено для влияния на здоровье новорожденного.
В целом, наши результаты свидетельствуют о том, что факторы ранней жизни и материнские факторы могут в совокупности влиять на динамику роста в первые 5 лет жизни в ассоциации с закономерностями созревания микобиома и конкретными грибковыми таксонами. Дальнейшая характеристика закономерностей созревания микобиома в больших когортах младенцев является оправданной, поскольку в настоящее время наше понимание становления микобиома и его связи с развитием новорожденных очень ограничено.
Будущие оценки роли различий в направленности грибкового богатства в раннем возрасте на ИМТ и метаболизм будут иметь решающее значение для понимания этой интригующей взаимосвязи. В частности, будет важно подтвердить эти результаты на уровне популяции, чтобы определить, могут ли конкретные модели созревания микобиома предрасполагать младенцев к связанным с метаболизмом последствиям для здоровья. Параллельно необходимы исследования для выяснения роли микобиома в детерминантах роста и метаболизма в раннем возрасте.
