Аника И. Мохамадха

1 отдел по сърдечно-съдова медицина, Университетски медицински център Вандербилт, Нашвил, TN 37232, САЩ; [email protected] (A.I.M.); ei.dct@enospmis (E.B.S.)

Иоин Б. Симпсън

1 отдел по сърдечно-съдова медицина, Университетски медицински център Вандербилт, Нашвил, TN 37232, САЩ; [email protected] (A.I.M.); ei.dct@enospmis (E.B.S.)

Стефани Г. Патерсън

2 Отдел по медицина за критични грижи, Катедра по педиатрия, Университетски медицински център Вандербилт, Нешвил, TN 37232, САЩ; [email protected]

Джейн Ф. Фъргюсън

1 отдел по сърдечно-съдова медицина, Университетски медицински център Вандербилт, Нашвил, TN 37232, САЩ; [email protected] (A.I.M.); ei.dct@enospmis (E.B.S.)

Резюме

Новите данни показват, че съставът и функцията на микробиома са свързани с развитието на затлъстяване и метаболитни заболявания. Микробната колонизация бързо се разширява след раждането и микробиомният състав е особено променлив по време на ранна детска възраст. Факторите, които влияят върху образуването на чревния микробиом по време на кърмаческа и детска възраст, могат да окажат значително въздействие върху развитието на затлъстяване и метаболитна дисфункция, с последствия за целия живот. В този преглед ние изследваме детерминантите на състава на микробиомите на червата през ранна детска възраст и оценяваме потенциалното въздействие върху затлъстяването и кардиометаболитния риск.

1. Въведение

Хроничните кардиометаболитни заболявания са водещата причина за смъртност в САЩ, като сърдечните заболявания и диабетът струват> 500 милиарда долара годишно [1,2] и засягат около 60% от хората през целия им живот [1,3]. Много фактори допринасят за риска от заболяване, включително излагане на околната среда, диета и генетичен произход. Патогенезата се развива в продължение на десетилетия, което прави рисковите фактори, възникнали в детството, от особено значение за риска от заболяване през целия живот. Ролята на микробиома като модулатор на болестта все повече се признава и изучава [4,5]. Човешкият микробиом в червата може да действа като централен регулатор на метаболизма, реагиращ на промени в хранителния прием или физиологията на гостоприемника [6,7]. Чревният микробиом се разширява бързо при кърмачета след раждането [7,8] и дисбиозата в кърмаческа или детска възраст може да повлияе на дългосрочното здраве на чревния микробиом. В рамките на разделите на този преглед и както е обобщено на Фигура 1, ние оценяваме няколко от известните детерминанти на микробиомния състав и изследваме как варирането в състава на микробиомите при деца може да повлияе на риска от затлъстяване и кардиометаболитни заболявания през целия живот.

житейски

Детерминанти на микробиомния състав и потенциалните механизми, свързващи микробиотата с болестта.

2. Детерминанти на колонизацията на чревния микробиом при новородени

2.1. Начин на доставка

2.2. Преждевременно раждане

Недоносените бебета имат недоразвити черва, което може да наруши развитието на здрави взаимоотношения между гостоприемник и микробиота в началото на живота [19]. Недоносените бебета са изложени на много по-висок риск от развитие на усложнения след раждането, включително некротизиращ ентероколит (NEC), който може да бъде свързан с нарушено усвояване на чревния микробиом [20]. Установено е, че недоносените бебета, които са развили NEC, имат повишено изобилие от протеобактерии и намалено изобилие на Firmicutes и Bacteroidetes [20]. Съществуват също доказателства, че промененият микробиомен състав на майката може да бъде свързан с риска от преждевременно раждане [21], което предполага, че промененият микробиомен състав е както причина, така и последица от преждевременно раждане. Доказано е, че недоносените бебета имат разлики в микробиомното разнообразие в зависимост от гестационната възраст [22]. Дисбиозата в червата на недоносеното бебе е свързана с метода на раждане, употребата на стероиди и употребата на антибиотици, като всички те влияят върху развитието на чревния микробиом [13,23,24].

2.3. Пренатална микробна колонизация

Дали майчиното предаване на коменсални микроби на плода е често срещано явление остава открит въпрос. До относително наскоро се смяташе, че маточната среда е стерилна. Това предположение е оспорено от няколко проучвания, откриващи доказателства за микробиота в матката [25], плацентата [26], пъпната връв [27] и околоплодната течност [28], както и в мекония [29], което показва, че микробиотата може да да се предават по време на развитието на плода. Данните обаче са противоречиви [30,31]; микробна ДНК може да бъде открита поради замърсяване, наличие на ДНК от мъртви бактерии или събиране след разкъсване на мембраната [32] и досега не е доказано, че микробите са жизнеспособни вътреутробно. Въпреки че доказателствата подкрепят известно предаване на микробен материал на плода, дали това има значителен принос за феталния микробиом и дали това има влияние върху развитието или резултатите, предстои да се определи.

3. Ефекти от практиките за ранно хранене на бебета върху развитието на микробиомите

3.1. Кърма и хранене с адаптирано мляко

3.2. Пребиотични и пробиотични добавки

Специфичният състав на различните видове формула може да модулира микробиома. Няколко проучвания оценяват включването на пробиотици или пребиотици като олигозахариди в адаптираното мляко за кърмачета, за да имитират по-отблизо състава на кърмата [55]. Храните за кърмачета, допълнени с няколко щамове Bifidobacterium, променят микробиомния състав при бебета, но не засягат дългосрочната колонизация [56]. Нямаше значителен ефект от добавките на олигозахарид и Bifidobacterium върху диария или фебрилна инфекция, но микробиотата на бебета с добавки по-близо приличаше на тази на кърмачета [57]. Включването на лактоза в хидролизирана формула, предназначена за кърмачета с млечни алергии, насърчава растежа на Bifidobacterium и Lactobacillales и увеличава чревните късоверижни мастни киселини (SCFA) [58]. Установено е, че добавките с лактобацили променят състава на микробиома на червата [59]. Съвременните данни показват, че включването на пре- и пробиотици във формулата се понася добре, но дали това има благоприятни ефекти върху дългосрочните резултати все още не е известно.

3.3. Метод за доставка на мляко

Съществуват някои доказателства за различни ефекти от директното кърмене в сравнение с осигуряването на изцедено кърма от шише [60]. По време на кърменето кърмачетата са изложени на микробиотата на майчината кожа, а също така отлагат слюнка, която съдържа микробиота и патогени, които могат да се предадат обратно на майката, което потенциално може да предизвика промени в състава на кърмата чрез обратна връзка [61,62]. Макар и интригуваща, тази област изисква допълнителни изследвания.

3.4. Донорска кърма

Поради потенциалните ползи от кърмата понякога се използва донорско мляко, когато мляко от биологичната майка на бебето не е налично. Това се насърчава особено при недоносени деца. Все пак дали донорското мляко има същите защитни свойства остава неясно [63]. В рандомизирано проучване при недоносени бебета изглежда, че донорското мляко не дава предимство пред адаптираното мляко в сравнение с майчиното мляко [64]. Донорското мляко обикновено се пастьоризира, за да се намали рискът от инфекция и често се обединява от множество донорски източници. Пастьоризацията може да унищожи пре- и пробиотиците, намалявайки полезните ефекти на кърмата. Освен това, променливостта на състава на кърмата може да доведе до донорско мляко да е неоптимално за несвързано бебе. Необходими са обаче много повече изследвания, за да се установят потенциалните ползи и рискове от използването на донорско мляко като алтернатива на адаптираното мляко.

4. Диетични модулатори на чревния микробиомен състав през детството

Въвеждането на твърда храна е свързано с промяна в микробиома на бебето, за да наподобява повече профили на възрастни, но детският микробиом остава в течение поне през първите 3 години от живота [7]. Това предполага период на относително податливост и предполага, че диетата в ранна детска възраст може да има несъразмерно голямо въздействие върху състава на микробиома през целия живот и свързаните с него въздействия върху здравето. При възрастни промяната в диетата оказва значително влияние върху състава на чревния им микробиом, като се наблюдават значителни промени в състава на микробите в рамките на 24 часа от съществени или остри промени в диетата, като внезапно преминаване към храни само на растителна или животинска основа. Почти връщане към изходния състав може да се наблюдава 48 часа след възобновяване на нормалната диета [6]. Данните са ограничени за ефекта от диетичната интервенция върху микробиома при деца, но като се има предвид, че микробиомните профили при деца след 3-годишна възраст много приличат на тези на възрастните, вероятно диетичните промени могат бързо да повлияят на микробиомния състав при децата.