Przedłużenie karmienia piersią powyżej trzech miesięcy znacznie zmniejsza ryzyko astmy u dzieci, wpływając na zbiorowiska drobnoustrojów w ich jelitach i drogach oddechowych.
Proces ten, niezbędny dla zdrowia układu oddechowego i układu odpornościowego, może wyznaczyć przyszłe wytyczne i interwencje w zakresie zdrowia publicznego mające na celu zapobieganie astmie.
Rola mleka matki w rozwoju mikrobiomu niemowlęcia
Ludzkie mleko reguluje mieszankę drobnoustrojów, czyli mikrobiomu, w pierwszym roku życia niemowlęcia. Nowe badanie pokazuje, że to z kolei zmniejsza ryzyko zachorowania na astmę u dziecka.
Wyniki badania prowadzonego pod kierunkiem naukowców z NYU Langone Health i Uniwersytetu w Manitobie wykazały, że karmienie piersią dłużej niż trzy miesiące sprzyja stopniowemu dojrzewaniu mikrobiomu w układzie pokarmowym niemowlęcia i jamie nosowej, czyli górnej części dróg oddechowych. Z drugiej strony zaprzestanie karmienia piersią wcześniej niż trzy miesiące zakłóca tempo rozwoju mikrobiomu i wiąże się z większym ryzykiem astmy w wieku przedszkolnym.
Związek między czasem karmienia piersią a ryzykiem astmy
Niektóre składniki mleka matki, takie jak cukry złożone zwane oligosacharydami mleka ludzkiego, można rozłożyć jedynie przy udziale określonych drobnoustrojów. Zapewnia to przewagę konkurencyjną drobnoustrojom zdolnym do trawienia tych cukrów. Z kolei niemowlęta, które zostały odstawione od mleka matki wcześniej niż trzy miesiące i które następnie karmione są wyłącznie mieszanką, stają się domem dla innego zestawu drobnoustrojów – tych, które pomagają niemowlęciu trawić składniki mleka modyfikowanego. Chociaż wiele z tych drobnoustrojów, które rozwijają się na mleku modyfikowanym, ostatecznie trafia do wszystkich dzieci, naukowcy wykazali, że ich wczesne pojawienie się wiąże się ze zwiększonym ryzykiem astmy.
„Tak jak rozrusznik reguluje rytm serca, tak karmienie piersią i mleko matki wyznaczają tempo i kolejność kolonizacji drobnoustrojów w jelitach i jamie nosowej niemowlęcia, zapewniając, że proces ten przebiega w sposób uporządkowany i terminowy” – stwierdziła współautorka badania badacz i biolog obliczeniowy dr Liat Shenhav. „Zdrowy rozwój mikrobiomu nie polega tylko na posiadaniu odpowiednich drobnoustrojów. Muszą także przybyć we właściwej kolejności i we właściwym czasie” – powiedział Shenhav, adiunkt w Grossman School of Medicine na Uniwersytecie Nowojorskim, jej Instytucie Genetyki Systemów i Wydziale Mikrobiologii tej uczelni.
Badania dotyczące czasu występowania drobnoustrojów i wpływu na zdrowie
W ramach badania Shenhav, która jest także adiunktem w Instytucie Nauk Matematycznych Courant na Uniwersytecie Nowojorskim, współpracowała ze współstarszą badaczką, doktor Meghan Azad, dyrektorką Interdyscyplinarnego Centrum Laktacji w Manitobie oraz profesorem pediatrii i zdrowia dzieci , na Uniwersytecie w Manitobie.
Kolejnym kluczowym wnioskiem z badania było stwierdzenie, że bakteria gatunek zwany Ruminococcus gnavus pojawił się znacznie wcześniej w jelitach dzieci wcześnie odstawionych od mleka matki niż u dzieci karmionych wyłącznie piersią. Wiadomo, że bakteria bierze udział w wytwarzaniu cząsteczek zwanych krótkołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi oraz tworzeniu i rozkładaniu grup aminowych kwas tryptofan. Zarówno tryptofan, jak i jego metabolity powiązano z regulacją układu odpornościowego i zakłóceniami w poprzednich badaniach, w tym ze zwiększonym ryzykiem astmy. Autorzy badania zauważyli, że poza wspomaganiem trawienia mikrobiom niemowlęcia odgrywa kluczową rolę w rozwoju układu odpornościowego.
Modele predykcyjne i przyszłe implikacje
Publikacja w czasopiśmie Komórka W badaniu opublikowanym dzisiaj w internecie (19 września) śledzono przypływ i odpływ drobnoustrojów w jelitach i nosie niemowląt w pierwszym roku życia, a także szczegółowe informacje na temat karmienia piersią i składu mleka ich matek. Wszystkie dzieci i ich matki brały udział w badaniu CHILD Cohort Study, długoterminowym projekcie badawczym, w ramach którego badano te same 3500 kanadyjskich dzieci na różnych etapach życia, od macicy aż do okresu dojrzewania.
Dane dostarczone w ramach badania CHILD Cohort Study umożliwiły badaczom oddzielenie wpływu karmienia piersią na mikrobiom niemowlęcia od szeregu innych czynników środowiskowych, w tym narażenia na dym tytoniowy w okresie prenatalnym, antybiotyków i historii astmy matki.
Nawet po uwzględnieniu tych czynników okazało się, że czas karmienia piersią pozostaje z biegiem czasu istotnym wyznacznikiem składu mikrobiologicznego dziecka. Wykorzystali także dynamikę mikrobiologiczną i dane dotyczące składników mleka do opracowania modelu uczenia maszynowego, który z dużym wyprzedzeniem przewidywał astmę. Na koniec stworzyli model statystyczny umożliwiający poznanie zależności przyczynowych, który wykazał, że głównym sposobem, w jaki karmienie piersią zmniejsza ryzyko astmy, jest kształtowanie mikrobiomu niemowlęcia.
„Opracowane przez nas algorytmy dostarczają cennych informacji na temat dynamiki drobnoustrojów w pierwszym roku życia niemowlęcia oraz interakcji tych drobnoustrojów z niemowlęciem” – stwierdziła Shenhav. „Te spostrzeżenia pozwoliły nam wyjść poza identyfikowanie powiązań, zwiększając naszą zdolność do przewidywania i badania związków przyczynowych.
„Nasze badania podkreślają głęboki wpływ karmienia piersią na mikrobiom niemowlęcia oraz kluczową rolę karmienia piersią we wspieraniu zdrowia układu oddechowego. Odkrywając mechanizmy stojące za ochronnym działaniem mleka matki, jak wykazano w tym badaniu, naszym celem jest przedstawienie krajowych wytycznych dotyczących karmienia piersią i odstawiania od mleka matki w sposób oparty na danych.
„Dzięki dalszym badaniom nasze odkrycia mogą również przyczynić się do opracowania strategii zapobiegania astmie u dzieci, które nie mogą być karmione piersią przez co najmniej trzy miesiące” – dodała.
Odniesienie: „Programy kolonizacji drobnoustrojów opierają się na karmieniu piersią i kierują zdrowym rozwojem dróg oddechowych” 19 września 2024 r., Komórka.
DOI: 10.1016/j.cell.2024.07.022
Oprócz Shenhava i Azada, innymi starszymi badaczami w badaniu są Padmaja Subbarao z Uniwersytetu w Toronto i Michael Surrette z Uniwersytetu McMaster w Hamilton.
Inni współautorzy badania to współautorka Kelsey Fehr i współautorka Elinor Simons, oboje z Uniwersytetu w Manitobie; oraz współautorzy Myrtha Reyna, Ruixue Dai, Theo Moraes i Vanessa Breton na Uniwersytecie w Toronto; Charisse Petersen, Darlene Dai i Stuart Turvey z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej; Laura Rossi i Marek Śmieja z McMaster University; Michael A. Silverman i Maayan Levy w Uniwersytet Pensylwanii w Filadelfii; Lars Bode z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego; Catherine Field i Piush Mandhane z Uniwersytetu Alberty; i Jean S. Marshall z Uniwersytetu Dalhousie w Halifax.
Wsparcie finansowe na realizację badania zapewniła firma Narodowe Instytuty Zdrowia przyznaj DP2AI185753. Dodatkowe fundusze zapewniły: Genome British Columbia (274CHI), Uniwersytet Kolumbii Brytyjskiej, CIHR CGS-D, program Kanadyjskiego Instytutu Badań Zaawansowanych dotyczący ludzi i mikrobiomu oraz program Canada Research Chair Program. Uczestnikami badania byli ochotnicy z rodzin biorących udział w badaniu kohortowym CHILD, które było początkowo finansowane przez Kanadyjski Instytut Badań nad Zdrowiem (CIHR) i AllerGen NCE.
