Microbiomul laptelui matern și dezvoltarea microbiomului intestinal în primele șase luni de viață

Un studiu amplu desfășurat în Statele Unite a analizat, prin secvențiere metagenomică de înaltă rezoluție, modul în care microbiomul laptelui matern influențează colonizarea și evoluția microbiomului intestinal al sugarilor în primele șase luni după naștere. Cercetarea publicată în Nature Communications arată că laptele matern, deși mai puțin divers decât microbiomul intestinal al sugarului, reprezintă o sursă relevantă de specii bacteriene – în special bifidobacterii – care contribuie la maturarea ecosistemului intestinal și la stabilitatea sa pe termen scurt și mediu.

• Bifidobacterium longum este principalul element comun între laptele matern și microbiomul sugarilor, conducând puțina suprapunere compozițională dintre cele două ecosisteme.
• Microbiomul laptelui este mai sărac în specii decât microbiomul intestinal al sugarilor, dar prezintă o compoziție stabilă în timp atunci când este dominat de bifidobacterii.
• Aproximativ 10% din speciile detectate în intestinul sugarilor la o lună de viață sunt prezente și în laptele matern al mamei.
• Analiza la nivel de tulpină identifică transmiterea unor microorganisme între mamă și copil, incluzând atât bifidobacterii, cât și specii orale sau patobionți intestinali.
• Atât laptele matern, cât și intestinul sugarilor prezintă gene de rezistență antimicrobiană, cu o diversitate mai mare în probele fecale.
• Colonizarea timpurie cu B. longum este asociată cu o stabilitate crescută a microbiomului intestinal pe parcursul primelor luni.

Microbiomul intestinal timpurii joacă un rol major în modelarea sistemului imun, în digestia eficientă a nutrienților și în reglarea metabolismului. Deși influența microbiomului matern gastrointestinal, cutanat, oral sau vaginal asupra sugarului este intens studiată, microbiomul laptelui matern rămâne insuficient caracterizat – în ciuda faptului că laptele este prima și cea mai importantă sursă nutrițională pentru sugarii alăptați exclusiv.

Laptele matern transportă nutrienți, componente bioactive, anticorpi, celule imune și bacterii vii. În plus, poate conține gene de rezistență antimicrobiană, având potențialul de a influența atât compoziția microbiotei, cât și riscurile microbiene ale sugarului. Obstacolele metodologice – precum biomasa scăzută, conținutul ridicat de celule umane și dificultatea extragerii ADN-ului – au limitat până acum caracterizarea microbiologică detaliată a laptelui.

Despre studiu

Designul și cohorta

Au fost analizate 507 probe de microbiom provenite de la 195 de mame și sugarii lor, toate cu nașteri la termen și rate ridicate de alăptare exclusivă. Laptele a fost recoltat la una și trei luni postpartum, iar probele fecale ale sugarilor la una și șase luni. Secvențierea shotgun a permis estimarea compozițiilor microbiene, detectarea tulpinilor și analiza potențialelor funcționale – inclusiv a genelor de rezistență antimicrobiană.

Compoziția microbiomului laptelui matern

Laptele matern a prezentat o diversitate microbiană redusă și dominată numeric de Bifidobacterium longum, urmat de B. breve, B. bifidum, precum și specii cutanate (ex., Staphylococcus epidermidis, Cutibacterium acnes) și orale (ex., Streptococcus salivarius). Identificarea frecventă a bifidobacteriilor în lapte diferă de rezultatele studiilor bazate pe 16S rRNA, sugestiv pentru sensibilitatea superioară a metagenomicii în detectarea acestor taxoni.

Microbiomul intestinal al sugarilor

La o lună de viață, microbiomul intestinal era dominat de B. longum, B. breve, B. bifidum, precum și specii enterice precum Escherichia coli sau Bacteroides fragilis. Până la șase luni, prevalența bifidobacteriilor creștea, în special la sugarii alăptați exclusiv. Abundența relativă a B. infantis creștea substanțial în timp, sugerând adaptarea sa la consumul de oligozaharide din laptele uman.

Rezultate

Bifidobacteriile – principalul element comun mamă–sugar

B. longum a fost principala specie partajată între lapte și intestinul sugarului. Deși microbiomul laptelui și cel intestinal sunt în ansamblu diferite, această specie generează singura suprapunere consistentă la nivel de populație. Mai mult, atât B. longum subsp. longum, cât și B. longum subsp. infantis au coexistat frecvent în aceleași probe.

Stabilitatea microbiomului și evoluția în timp

Sugarii cu predominanță intestinală de B. longum la o lună și șase luni au prezentat o compoziție microbiană mult mai stabilă în timp, comparativ cu sugarii a căror microbiotă era dominată de specii non-bifidobacteriene. Alăptarea exclusivă s-a asociat cu creșterea bifidobacteriilor și reducerea unor taxoni potențial patogeni, precum Clostridium perfringens.

Transmiterea tulpinilor

Analiza la nivel de tulpină a identificat 12 evenimente de partajare mamă–sugar, incluzând:

• B. longum, B. bifidum
• Escherichia coli, Bacteroides vulgatus
• specii orale precum Streptococcus salivarius sau Rothia mucilaginosa

Transmiterea a fost mai frecventă la o lună postpartum, iar unele tulpini au persistat până la șase luni. Sugarii născuți vaginal au prezentat o persistență mai mare a tulpinilor.

Funcționalitatea microbiomului: metabolismul aminoacizilor esențiali

Atât laptele matern, cât și microbiomul intestinal au fost îmbogățite în căi metabolice dedicate sintezei aminoacizilor esențiali (valină, izoleucină, treonină, lizină). La sugari, aceste căi au scăzut în abundență până la șase luni, mai ales la cei care nu mai erau alăptați exclusiv.

Rezistența antimicrobiană (resistomul)

Analiza genelor de rezistență antimicrobiană (ARG) a arătat:

• laptele matern conține un număr redus de clase de rezistență, predominant MLS (macrolidă-lincosamidă-streptogramină);
• microbiomul intestinal conține o gamă mai largă de gene, incluzând rezistențe la tetraciclină, aminoglicozide și beta-lactamine;
• infanții fără expunere la antibiotice prezentau totuși ARG-uri, indicând surse materne sau de mediu;
• perechile mamă–sugar partajau mai multe gene de rezistență decât ar fi prezis hazardul statistic, sugerând transfer prin lapte.

Prezența abundentă a tetraciclinei în rezistența microbiană, deși medicamentul nu este utilizat la gravide sau sugari, sugerează persistența rezistenței în microbiomul uman la nivel larg.

Concluzii

Acest studiu evidențiază rolul semnificativ al microbiomului laptelui matern în stabilirea microbiomului intestinal timpuriu, inclusiv prin transmiterea de tulpini microbiene și gene de rezistență antimicrobiană. Bifidobacteriile – în special B. longum și B. infantis – reprezintă axul central al acestei interacțiuni, contribuind la stabilitatea microbiomului sugarului. Rezultatele subliniază necesitatea unor protocoale standardizate pentru prelucrarea laptelui și importanța integrației metagenomicii în studiile de nutriție și dezvoltare timpurie.