Ερευνητές ανακάλυψαν έναν νέο τρόπο κάθετης μετάδοσης του μικροβιώματος από τη μητέρα στο βρέφος, όπου τα μικρόβια στο μητρικό έντερο μοιράζονταν γονίδια με τα μικρόβια στο βρεφικό έντερο κατά την περιγεννητική περίοδο, ξεκινώντας αμέσως πριν από τη γέννηση και επεκτεινόμενα σκεπτόμενα τις πρώτες εβδομάδες μετά τη γέννηση. Αυτή η οριζόντια μεταφορά γονιδίων επέτρεψε στα μητρικά μικροβιακά στελέχη να επηρεάσουν τη λειτουργική ικανότητα του μικροβιώματος του βρέφους, χωρίς να υπάρχει επίμονη μετάδοση των ίδιων των μικροβιακών στελεχών.
“Πρόκειται για την πρώτη μελέτη που περιγράφει τη μεταφορά κινητών γενετικών στοιχείων μεταξύ του μητρικού και του βρεφικού μικροβιώματος”, σημείωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Ramnik Xavier του Ινστιτούτου Broad του ΜΙΤ και του Χάρβαρντ. “Η μελέτη μας επίσης, για πρώτη φορά, ενσωμάτωσε το εντερικό μικροβίωμα και τα μεταβολικά προφίλ τόσο από τις μητέρες όσο και από τα βρέφη και ανακάλυψε συνδέσεις μεταξύ των μεταβολιτών του εντέρου, των βακτηρίων και των υποστρωμάτων του μητρικού γάλακτος. Η έρευνα αυτή αποτελεί μια μοναδική προοπτική για τη συν-ανάπτυξη του εντερικού μικροβιώματος και του μεταβολισμού των βρεφών υπό την επίδραση γνωστών μητρικών και διατροφικών παραγόντων“, τόνισε αμέσως μετά.
Τα βακτήρια του εντέρου προάγουν την ωρίμανση του ανοσοποιητικού συστήματος εν μέρει μέσω της παραγωγής μικροβιακών μεταβολιτών. Η ανάπτυξη του μικροβιώματος του εντέρου του βρέφους ακολουθεί προβλέψιμα πρότυπα, ξεκινώντας με τη μετάδοση των μικροβίων από τη μητέρα κατά τη γέννηση. Εκτός από την ωρίμανση του ανοσοποιητικού συστήματος, οι μικροβιακοί μεταβολίτες επηρεάζουν επίσης την πρώιμη γνωστική ανάπτυξη. Η περιγεννητική περίοδος αποτελεί ένα κρίσιμο παράθυρο για την ανάπτυξη του γνωστικού και ανοσοποιητικού συστήματος, που προάγεται από το εντερικό μικροβίωμα της μητέρας και του βρέφους και τους μεταβολίτες τους. Παρ’ όλα αυτά, η συν-ανάπτυξη των μικροβιωμάτων και των μεταβολωμάτων κατά την περιγεννητική περίοδο και οι καθοριστικοί παράγοντες αυτής της διαδικασίας δεν είναι καλά κατανοητοί.
Για να αντιμετωπίσουν αυτό το κενό γνώσης, ο Xavier και οι συνεργάτες του παρακολούθησαν τη συν-ανάπτυξη των μικροβιωμάτων και των μεταβολωμάτων από τα τέλη της εγκυμοσύνης έως την ηλικία του ενός έτους, χρησιμοποιώντας διαχρονικά δεδομένα multi-omics από μια κοόρτη 70 δυάδων μητέρας-βρέφους. Ανακάλυψαν μεγάλης κλίμακας μεταφορά κινητών γενετικών στοιχείων μεταξύ των ειδών από τη μητέρα στο βρέφος, που συχνά αφορούσε γονίδια που σχετίζονται με προσαρμογές που σχετίζονται με τη διατροφή. Τα εντερικά μεταβολώματα των βρεφών ήταν λιγότερο ποικιλόμορφα από τα μητρικά μεταβολώματα, αλλά διέθεταν εκατοντάδες μοναδικούς μεταβολίτες και συσχετίσεις μικροβίων-μεταβολιτών που δεν ανιχνεύονταν στις μητέρες. Τα μεταβολώματα και οι υπογραφές κυτταροκινών στον ορό των βρεφών που λάμβαναν κανονικό, αλλά όχι εκτενώς υδρολυμένο, γάλα ήταν διαφορετικά από εκείνα των βρεφών που θήλαζαν αποκλειστικά.
“Το έντερο του βρέφους φιλοξενούσε χιλιάδες μοναδικούς μεταβολίτες, πολλοί από τους οποίους πιθανότατα είχαν τροποποιηθεί από τα υποστρώματα του μητρικού γάλακτος από τα βακτήρια του εντέρου”, είπε ο Tommi Vatanen, πρώτος συγγραφέας της μελέτης μαζί με την Karolina Jabbar, αμφότεροι του Broad Institute του MIT και του Harvard. “Πολλοί από αυτούς τους μεταβολίτες πιθανόν να επηρεάζουν το ανοσοποιητικό σύστημα και τη γνωστική ανάπτυξη”, συμπλήρωσε.
Η εγκυμοσύνη συσχετίστηκε με αύξηση των στεροειδών ενώσεων, συμπεριλαμβανομένων παραγώγων της γοναδικής ορμόνης και ενδιάμεσων προϊόντων της βιοσύνθεσης των χολικών οξέων, αρκετές από τις οποίες συνδέθηκαν ανεξάρτητα με διαταραχή της ανοχής στη γλυκόζη. Παρόλο που τα εντερικά μεταβολώματα των βρεφών ήταν λιγότερο ποικιλόμορφα από τα μητρικά μεταβολώματα, οι ερευνητές εντόπισαν περισσότερα από 2.500 μοναδικά για τα βρέφη μεταβολικά χαρακτηριστικά. Επιπλέον, εντόπισαν πολυάριθμες ειδικές για τα βρέφη συσχετίσεις βακτηριακών ειδών και μεταβολιτών των κοπράνων, συμπεριλαμβανομένων νευροδιαβιβαστών και ρυθμιστών του ανοσοποιητικού συστήματος.
“Μας εξέπληξε η διαπίστωση ότι μητρικά βακτήρια του εντέρου που σπάνια παρατηρούνταν στα βρέφη συνέβαλαν στη δομή του μικροβιώματος του εντέρου των βρεφών”, είπε ο Xavier “Βρήκαμε επίσης ενδείξεις ότι οι προφάγοι – αδρανείς βακτηριοφάγοι ή ιοί που κατοικούν σε βακτηριακά γονιδιώματα – συμβάλλουν στην ανταλλαγή κινητών γενετικών στοιχείων μεταξύ του μητρικού και του βρεφικού μικροβιώματος”, πρόσθεσε στη συνέχεια.
Οι συγγραφείς ανέφεραν επίσης ότι το μητρικό μικροβίωμα μπορεί να διαμορφώσει το εντερικό μικροβίωμα του βρέφους μέσω οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων, εκτός από την κλασική κάθετη μετάδοση στελεχών και ειδών. Επιπλέον, ο εντοπισμός διακριτών μεταβολωμικών προφίλ και αλληλεπιδράσεων μικροβίων-μεταβολιτών στο βρεφικό έντερο αποτελεί μια πλατφόρμα για την περαιτέρω μελέτη της συμβολής των μικροβίων στην ανάπτυξη του βρέφους.
Ένας περιορισμός της μελέτης ήταν ότι οι ερευνητές δεν εξέτασαν τις αλλαγές στη διατροφή και τον τρόπο ζωής μεταξύ της εγκυμοσύνης και της περιόδου μετά τον τοκετό, οι οποίες ενδέχεται να επηρέασαν τις μεταβολές του μικροβιώματος και του μεταβολισμού. Σε μελλοντικές μελέτες, σκοπεύουν να διερευνήσουν περαιτέρω τους δεσμούς μεταξύ βακτηρίων και μεταβολιτών και να διερευνήσουν την ειδική για το στέλεχος βακτηριακή μεταβολική παραγωγή χρησιμοποιώντας απομονωμένα βακτήρια in vitro.
“Συνολικά, η ολοκληρωμένη ανάλυσή μας διευρύνει την έννοια της κάθετης μετάδοσης του μικροβιώματος του εντέρου και παρέχει νέες γνώσεις σχετικά με την ανάπτυξη του μητρικού και του βρεφικού μικροβιώματος και του μεταβολισμού κατά τη διάρκεια της ύστερης εγκυμοσύνης και της πρώιμης ζωής”, κατέληξε ο Xavier.
