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Im Herbst 2018 veröffentlichte ein Forscherteam des Weizmann Institute of Science in Israel, dass ein Cocktail aus 11 Stämmen von Lactobacillus und Bifidobacterium nur minimale unmittelbare und keine dauerhaften Auswirkungen auf die Zusammensetzung des Darmmikrobioms von Mäusen oder Menschen hatte. Tatsächlich wurden die probiotischen Bakterien in keinem der vierzehn erwachsenen Teilnehmer gefunden, nachdem die Supplementierung beendet war.
Diese jüngsten Ergebnisse erhielten eine Menge Presse und trugen zu der wachsenden Stimmung in der Öffentlichkeit bei, dass Probiotika – lebende Mikroorganismen, die angeblich Vorteile für den menschlichen Wirt bringen – nicht funktionieren. Jahrzehntelange Forschung hat gezeigt, dass die meisten Probiotika nicht in der Lage sind, sich im menschlichen Darm anzusiedeln oder dauerhafte Vorteile auszuüben. Einige Kritiker haben sogar behauptet, dass Probiotika kein vielversprechender Weg zur Behandlung von Krankheiten oder zur Verbesserung von Gesundheit und Wohlbefinden sind. Aber wir dachten: „Schmeißen Sie das Kind nicht mit dem Bade aus – unsere Arbeit zeigt, dass das richtige Probiotikum im kindlichen Darm wirken kann.“ Die Ergebnisse, die wir 2017 veröffentlichten, zeigten, dass die Fütterung von gestillten Babys mit einem Probiotikum, das einen spezifischen Stamm von Bifidobacterium longum subspecies infantis (B. infantis EVC001) enthielt, zu einem 10.000.000-fachen durchschnittlichen Anstieg der fäkalen B. infantis-Konzentration führte. Dieses Niveau blieb einen Monat nach dem Verzehr des Nahrungsergänzungsmittels bestehen, und die Werte blieben bis zu einem Jahr nach der Behandlung erhöht.
Um zu verstehen, warum sich das Darmmikrobiom von Säuglingen im Laufe des letzten Jahrhunderts so drastisch verändert hat, haben wir versucht zu verstehen, wie sich das Darmmikrobiom von Säuglingen bildet.
Die Besiedlung des Säuglingsdarms mit B. infantis hatte schützende Effekte, wie z.B. niedrigere Konzentrationen von potentiellen Darmpathogenen und fäkalem Endotoxin, einer äußeren Membrankomponente von gramnegativen Organismen, die dafür bekannt ist, Entzündungen auszulösen. Wir fanden auch heraus, dass Säuglinge, die das B. infantis Probiotikum erhielten, eine geringere Darmentzündung aufwiesen, verglichen mit gestillten Säuglingen, die das Probiotikum nicht erhielten. Das Darmmikrobiom der mit B. infantis supplementierten Säuglinge beherbergte weniger Antibiotikaresistenzgene – ein Zeichen für weniger Krankheitserreger – und zeigte einen geringeren Abbau von Muzin, einem vom Darmepithel sezernierten Glykoprotein, das die Epithelzellen vor dem direkten Kontakt mit Darmmikroben schützt. Diese Daten unterstützen frühere Ergebnisse von Mark Underwood und Kollegen an der University of California, Davis. Im Jahr 2013 zeigte das Team von Underwood, dass die Fütterung von Frühgeborenen mit einem anderen Stamm, B. infantis ATCC15697, zu einem größeren Anstieg der fäkalen Bifidobakterien und einem geringeren Gehalt an potenziellen Krankheitserregern führte, verglichen mit Säuglingen, die ein Probiotikum mit B. lactis erhielten.
Während sich die wissenschaftliche Gemeinschaft und die Öffentlichkeit mit den wiederholten Erkenntnissen auseinandersetzten, dass probiotische Nahrungsergänzungsmittel, die von Erwachsenen eingenommen werden, den Darm nicht effektiv besiedeln und keinen Nutzen bringen, hatten wir nun überzeugende Beweise dafür, dass das Darmmikrobiom von Säuglingen unglaublich gut auf bestimmte Stämme von B. infantis reagiert. Die Frage war nur, warum.
Ursprünge des Mikrobioms
Hinweise auf das Mikrobiom von Säuglingen finden sich in jahrhundertealten Artikeln über kommensale Bakterien in Säuglingskot. W. R. Logan, ein klinischer Pathologe am Forschungslabor des Royal College of Physicians in Edinburgh, war der erste, der vor 100 Jahren berichtete, dass die Bakterien in Stuhlabstrichen von gestillten Säuglingen eine Beinahe-Monokultur von Bacillus bifidus waren, der heute als Gattung Bifidobacterium bekannt ist. Fäkalabstriche von formelgestillten Säuglingen aus dieser Zeit wiesen dagegen eine Vielfalt von Bakterien auf, mit relativ wenig Bifidobacterium – ähnlich der mikrobiellen Vielfalt, die man bei heutigen gestillten Säuglingen findet.
Diese auffälligen Veränderungen in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms, die im vergangenen Jahrhundert beobachtet wurden, stehen im Einklang mit unseren jüngsten Erkenntnissen, dass der fäkale pH-Wert bei gestillten Säuglingen innerhalb der letzten 100 Jahre dramatisch von pH 5,0 auf 6,5 angestiegen ist, eine Veränderung, die mit einem offensichtlichen Generationsverlust von Bifidobakterien und einer gleichzeitigen Zunahme potenzieller Krankheitserreger verbunden ist. Die Verringerung von Bifidobacterium im Darmmikrobiom von gestillten Säuglingen ist wahrscheinlich eine unbeabsichtigte Folge medizinischer Praktiken, die Leben retten können, aber das Wachstum von Bifidobacterium nicht unterstützen. Zu diesen medizinischen Praktiken gehören die Behandlung mit Antibiotika, auf die Bifidobakterien empfindlich reagieren, Säuglingsnahrung, die nicht die spezifische Nahrung enthält, die das Bakterium benötigt, und eine größere Anzahl von Kaiserschnitt-Entbindungen, die den Weg umgehen, über den das Bakterium von der Mutter auf das Baby übertragen wird. Diese medizinischen Praktiken wurden mit dem erhöhten Risiko für allergische und Autoimmunkrankheiten in Verbindung gebracht, die in ressourcenreichen Ländern vorherrschen. Es wird angenommen, dass die Reduktion von Bifidobakterien und die Zunahme von proinflammatorischen Mikroben im frühen Säuglingsalter während des kritischen Fensters der Entwicklung des Immunsystems stattfindet und dadurch das Risiko für Immunkrankheiten im späteren Leben erhöht.
Um zu verstehen, warum sich das Darmmikrobiom des Säuglings im letzten Jahrhundert so drastisch verändert hat, haben wir versucht zu verstehen, wie sich diese Gemeinschaft bildet. Die Besiedlung des Darmmikrobioms von Säuglingen beginnt bei der Geburt mit der Exposition gegenüber mütterlichen Mikroben – hauptsächlich vaginale und fäkale Mikroben bei vaginal entbundenen Säuglingen oder vorwiegend Mikroben aus der Haut, dem Mund und der Umgebung bei Säuglingen, die per Kaiserschnitt geboren wurden. Nach der Geburt werden Säuglinge von einer Vielzahl von Mikroben aus der Umwelt, einschließlich der Muttermilch, bombardiert, aber die Arten, die zu dauerhaften Mitgliedern der mikrobiellen Gemeinschaft werden, sind oft diejenigen, die von den Müttern der Säuglinge durch Körperkontakt übertragen werden.
Kinder erwerben während des frühen Lebens weiterhin Arten des Darmmikrobioms von ihren Müttern und anderen Mitgliedern der Gemeinschaft. Dies steht im Gegensatz zum Darmmikrobiom eines Erwachsenen, das stabil ist und Veränderungen weitgehend widersteht, weil der verfügbare Platz und die Nahrung bereits von etablierten Mikroben genutzt werden – die ökologischen Nischen sind im Darm eines Erwachsenen einfach besetzt. Daher ist es sinnvoll, dass ein Probiotikum eine bessere Chance hat, im Darm eines Säuglings zu überleben, wo es weniger Konkurrenz hat und daher eher Nahrung und einen Platz findet, an dem es wachsen kann. Ein Probiotikum ist für den Säugling nur eine weitere Quelle für neue Bakterien.
Da wir dies erkannten, begannen wir uns zu fragen: Welche ökologische Nische füllte B. infantis in unseren Studien aus, die seine Persistenz im Säugling lange nach Beendigung der Probiotikagabe unterstützte?
Das sich verändernde Säuglingsmikrobiom
Historisch gesehen war das Darmmikrobiom des gestillten Säuglings eine nahezu Monokultur von Bifidobacterium (J Pathol Bacteriol, 18:527-51, 1913). Das Darmmikrobiom von Säuglingen, die mit Formula gefüttert wurden, war viel vielfältiger. Das Darmmikrobiom von gestillten Säuglingen und das Darmmikrobiom von Säuglingen, die mit Formula gefüttert werden, ähneln jetzt eher dem historischen Darmmikrobiom von Säuglingen, die mit Formula gefüttert werden, obwohl moderne gestillte Säuglinge mehr Bifidobacterium haben als moderne Säuglinge, die mit Formula gefüttert werden.
Setting the stage
Ein wichtiger Faktor, der bestimmt, welche Bakterien im Darm gedeihen, ist die Verfügbarkeit ihrer kohlenhydrathaltigen Nahrungsquellen. Damit ein Probiotikum bei einem Säugling wirkt, sollten die Mikroorganismen so ausgewählt werden, dass die Nahrungsquelle, die sie am effizientesten nutzen, mit dem übereinstimmt, was verfügbar ist – Nahrung, die vorhanden ist und nicht bereits von anderen Bakterien verzehrt wird. Wir wollten herausfinden, welche Kohlenhydrate B. infantis im Säuglingsdarm verzehrt.
Natürlich wendeten wir uns der Muttermilch zu, die seit Millionen von Jahren die einzige Nahrung ist, die Babys in den ersten sechs Lebensmonaten ausschließlich ernähren und schützen kann. Die menschliche Milch liefert sowohl Nährstoffe als auch nicht-nutritive, bioaktive Moleküle, darunter Kohlenhydrate, die als Humanmilch-Oligosaccharide (HMOs) bekannt sind. Bereits Mitte des 19. Jahrhunderts bezogen sich Paul György, ein weltbekannter Biochemiker, Ernährungswissenschaftler und Kinderarzt vom Hospital of the University of Pennsylvania, und Kollegen unwissentlich auf HMOs, als sie die Existenz eines „Bifidus-Faktors“ vorschlugen, etwas Einzigartiges in der Muttermilch, das Bifidobacterium ernährt. Während Menschen HMOs nicht verdauen können, stellt sich heraus, dass Bifidobacterium, insbesondere B. infantis, dies kann. Im Jahr 2007 hat unsere Gruppe an der UC Davis mit Hilfe von Massenspektrometrie und Mikrobiologie gezeigt, dass B. infantis HMOs als einzige Energiequelle verschlingt, während andere Bifidobacterium-Arten nur einige HMOs zusätzlich zu pflanzlichen, tierischen und vom Wirt stammenden Kohlenhydraten verzehren.
HMOs sind eine vielfältige Klasse komplexer Kohlenhydratmoleküle, die von der Milchdrüse synthetisiert werden. Mit ca. 200 verschiedenen molekularen Spezies stellen sie nach Laktose und Fett die dritthäufigste feste Komponente in der menschlichen Milch dar. Da HMOs komplex sind und in ihrer Struktur variieren, sind sie teuer in der Herstellung. Aktuelle Säuglingsanfangsnahrungen können ein oder zwei einfache HMO-Strukturen enthalten, jedoch in einem Bruchteil der Konzentration, die in der Muttermilch gefunden wird. In Säuglingsnahrung fehlt es an der Fülle und Komplexität von HMOs, um selektiv nützliche Darmmikroben zu ernähren und Krankheitserreger aus dem Darm zu binden und zu neutralisieren.
Die Bakterienspezies im Säuglingsdarm, die in der Lage sind, HMOs zu konsumieren, können als milchorientiertes Mikrobiom (MOM) bezeichnet werden. Obwohl B. infantis der effizienteste Konsument von HMOs zu sein scheint, können andere Bifidobacterium-Spezies, insbesondere B. breve und B. bifidum, einige HMOs konsumieren und tun dies auch, verzehren aber auch pflanzliche, tierische und vom Wirt stammende Kohlenhydrate. Die Bifidobacterium-Arten, die den Darm besiedeln, ändern sich im Laufe des Lebens als Reaktion auf die verfügbaren Kohlenhydrate in der Nahrung des Wirts. Zum Beispiel sind B. infantis, B. breve und B. bifidum MOM-Bifidobakterien, die typischerweise im Stuhl von ausschließlich gestillten Säuglingen gefunden werden, während B. longum und B. adolescentis, die bevorzugt pflanzliche und tierische Kohlenhydrate verzehren, typischerweise im Stuhl von Erwachsenen gefunden werden. Dennoch gibt es Variationen und Überschneidungen bei den Arten, die in den verschiedenen Lebensstadien vorhanden sind.
Ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung, welche Bakterien im Darm gedeihen, ist die Verfügbarkeit ihrer Kohlenhydrat-Nahrungsquelle.
Von den MOM-Bifidobakterien, die im Darmmikrobiom von Säuglingen gefunden wurden, können verschiedene Arten unterschiedliche Auswirkungen auf das Mikrobiom haben. Als wir zum Beispiel ausschließlich gestillten Säuglingen eine Ergänzung mit dem Probiotikum B. infantis EVC001 gaben, wurde ihr Darm von der Gattung Bifidobacterium dominiert – mehr als 80 Prozent der relativen Abundanz des Darmmikrobioms – und potenzielle Pathogene machten weniger als 10 Prozent der Gemeinschaft aus. Auf der anderen Seite wiesen die Darmmikrobiome von ausschließlich gestillten Säuglingen, die nicht mit B. infantis EVC001 supplementiert wurden, viel geringere Mengen an Bifidobacterium auf, mit nur etwa 30 Prozent relativer Häufigkeit, und potenzielle Pathogene machten etwa 40 Prozent der Mikroben in ihrem Darm aus, Ergebnisse, die mit früheren Arbeiten unserer Gruppe und anderer übereinstimmen. Diese Beinahe-Monokultur von Bifidobacterium schien von B. infantis angetrieben zu werden, das etwa 90 Prozent des gesamten Bifidobacteriums bei Säuglingen ausmachte, die das Probiotikum erhielten. Im Gegensatz dazu war B. longum das vorherrschende Darm-Bifidobakterium in der Kontrollgruppe, gefolgt von B. breve und B. bifidum. Diese Daten unterstreichen die entscheidende Bedeutung der Stammspezifität bei Probiotika und die Kombination aus dem Vorhandensein von B. infantis und dem Stillen zur Unterstützung einer schützenden Darmumgebung bei Säuglingen.
Um zu verstehen, wie die zusätzliche Gabe von B. infantis andere Mikroben im Darm des Säuglings so erfolgreich verdrängen kann, haben wir seine Fütterungsstrategie genauer unter die Lupe genommen. Es stellte sich heraus, dass B. infantis ein wählerischer Esser ist, der sich ausschließlich von HMOs ernährt, und wenn HMOs im Überfluss vorhanden sind, verschlingt B. infantis sie mit großem Appetit. Im Gegensatz zu anderen MOM-Bifidobakterien besitzt B. infantis alle Gene, die für den vollständigen, internen Abbau von HMOs notwendig sind, und nutzt HMOs bevorzugt gegenüber jeder anderen Kohlenhydratquelle. Andere MOM-Bifidobakterien wie B. bifidum und B. breve-Stämme zeigen Wachstumsfähigkeiten mit nur einer Untermenge von HMOs. B. infantis hat also einen Wettbewerbsvorteil, wenn die Muttermilch die gesamte Ernährung ausmacht.
Eine Studie von Kollegen an der UC Davis und ihren Mitarbeitern aus dem Jahr 2008 zeigte, wie B. infantis HMOs schnell nutzt: mit Bindungsproteinen, um HMOs aus dem Darmlumen zu schnappen, und Transportern, um sie ins Zytoplasma zu befördern, wo sie in Monosaccharide zerlegt werden, die dann zu Laktat und der kurzkettigen Fettsäure Acetat fermentiert werden, die aus der Zelle ausgeschieden werden. Diese Endprodukte halten einen niedrigeren pH-Wert im Darmmilieu aufrecht, was den Transport dieser Verbindungen in das Darmepithel zur Nutzung durch den Wirt unterstützt und ein unerwünschtes Milieu für potenzielle Krankheitserreger schafft. Die Produktion von Acetat blockiert auch die Infiltration toxischer Moleküle, die von pathogenen Bakterien produziert werden, indem sie die Funktion der Darmbarriere verbessert und proinflammatorische und apoptotische Reaktionen hemmt. Jüngste Erkenntnisse aus einer In-vitro-Studie haben gezeigt, dass die Menge an Acetat und Laktat, die von verschiedenen Bifidobakterienarten produziert wird, davon abhängt, wie gut sie die ihnen zur Verfügung stehenden Kohlenhydrate verwerten. Füttert man also eine kohlenhydratverzehrende Mikrobe mit ihrem bevorzugten Kohlenhydrat, hat sie ein größeres Potenzial, mehr ihrer schützenden Endprodukte zu produzieren.
Ein weiterer Grund, warum B. infantis andere Bifidobakterienstämme im Darm von gestillten Säuglingen übertrifft, ist, dass seine gesamte HMO-Verdauung innerhalb der Bakterienzelle stattfindet. B. bifidum hingegen verdaut HMOs extern. Diese extrazelluläre Verdauung setzt einfache Kohlenhydrate frei und kann andere Bifidobacterium-Spezies ernähren, aber auch eine ökologische Nische für andere, vielleicht weniger nützliche Mikroben eröffnen. Die Kreuzfütterung unter den Mikroben diversifiziert das Darmmikrobiom, was bei Erwachsenen im Allgemeinen als vorteilhaft angesehen wird.
Aber gibt es einen Vorteil, wenn man bei Säuglingen eine nahezu Monokultur von Bifidobacterium hat? Mit dieser Frage richtete sich unser Fokus auf die Immunentwicklung.
Das milchorientierte MikrobiomMenschliche Milch-Oligosaccharide (HMOs) sind komplexe Kohlenhydrate, die mikrobielle Spezies des milchorientierten Mikrobioms (MOM) als Nahrungsquelle nutzen können. Bifidobacterium infantis kodiert viele Proteine, die spezifisch alle Arten von HMOs binden und in seine Zelle transportieren und sie intern verdauen. Andere Bifidobacterium-Arten verdauen nur einige HMOs, und einige tun dies extern. Die Verdauung von HMOs durch MOM Bifidobacterium führt zur Produktion von Laktat und der kurzkettigen Fettsäure Acetat, die in das Darmlumen sezerniert werden. Diese Moleküle senken den pH-Wert im Darmmilieu, was ihren Transport in das Epithel zur Nutzung durch den Wirt verbessert und ein unerwünschtes Milieu für potenzielle Krankheitserreger wie E. coli schafft.  © laurie o’keefe
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B. infantis verzehrt bevorzugt alle HMO-Arten gegenüber anderen Kohlenhydratquellen.
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B. bifidum frisst nur eine Teilmenge der HMOs.
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Vorteile eines Bifidobakteriums
Der Rückgang des Bifidobakteriums im Darmmikrobiom von Säuglingen und die damit verbundene Dysregulation der mikrobiellen Gemeinschaft mit einer größeren Anzahl potenzieller Krankheitserreger wurde als eine mögliche Ursache für das vermehrte Auftreten von Autoimmunkrankheiten vermutet, die Bewohner ressourcenreicher Nationen plagen. Umgekehrt haben Beobachtungsstudien gezeigt, dass ein fäkales Mikrobiom, das von Bifidobacterium dominiert wird, positive Auswirkungen auf das Immunsystem hat. In zwei Studien mit Säuglingen und Kleinkindern aus Bangladesch korrelierten die fäkalen B. infantis- und Bifidobacterium-Häufigkeiten im Alter von zwei Monaten stark mit verbesserten Impfstoffreaktionen im Alter von sechs Monaten und zwei Jahren im Vergleich zu Säuglingen, die nicht mit B. infantis oder mit geringen relativen Abundanzen von Bifidobacterium.
Außerdem ist die Wahrscheinlichkeit, dass Bifidobakterien antimikrobielle Resistenzgene tragen und weitergeben, geringer als bei anderen Mikroben, insbesondere potenziellen Krankheitserregern, was zu einem höheren Risiko für antibiotikaresistente Infektionen führen kann. In einer Beobachtungsstudie an bangladeschischen und schwedischen Säuglingen war eine Dominanz von intestinalen Bifidobakterien mit einer signifikanten Reduktion sowohl der Anzahl als auch der Häufigkeit von Antibiotikaresistenzgenen verbunden. Darüber hinaus führte die Supplementierung mit B. infantis EVC001 im Vergleich zu gestillten Kontrollsäuglingen zu einer Verringerung der Antibiotikaresistenzgene um 90 Prozent, ein Rückgang, der größtenteils auf eine Verringerung der Mengen an Escherichia, Clostridium und Staphylococcus zurückzuführen ist – potenziell pathogene Bakterien, die eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Verbreitung von Antibiotikaresistenzgenen spielen.
In dem Bestreben, das von Bifidobacterium dominierte Darmmikrobiom von Säuglingen wiederherzustellen, das vor 100 Jahren typisch für gestillte Säuglinge war, beschlossen wir, eine randomisierte, kontrollierte Studie mit dem Probiotikum B. infantis EVC001 durchzuführen. Da nicht alle B. infantis-Stämme alle HMOs effizient verwerten, wählten wir B. infantis EVC001 aus, weil wir wussten, dass dieser Stamm über die vollständige Genkassette verfügt, die für die vollständige Verdauung aller HMOs erforderlich ist. Gesunde, voll gestillte Säuglinge wurden randomisiert, um B. infantis EVC001 an 21 aufeinanderfolgenden Tagen, beginnend am 7. postnatalen Tag, zu erhalten oder um das Probiotikum nicht zu erhalten.
Im Vergleich zu gestillten Kontrollsäuglingen, die das Probiotikum nicht erhielten, führte die Supplementierung zu einem 10.000.000-fachen durchschnittlichen Anstieg der fäkalen B. infantis-Konzentration und zu einem Anstieg der fäkalen Bifidobacterium-Konzentration um 79 Prozent während des Supplementierungszeitraums, und dies war auch noch einen Monat nach der Supplementierung der Fall. Das bedeutet, dass die Bifidobacterium-Kolonisierung auch ohne die Fortsetzung der probiotischen Supplementierung anhielt. Außerdem hielt die Besiedlung mit B. infantis bis zum Alter von einem Jahr an, wenn die Säuglinge weiterhin Muttermilch bekamen und nicht mit Antibiotika behandelt wurden. Wichtig ist, dass die supplementierten Säuglinge eine 80-prozentige Reduktion von potentiellen Darmpathogenen aus den Familien Enterobacteriaceae und Clostridiaceae sowie eine Reduktion von fäkalem Endotoxin aufwiesen. Außerdem wurde ein 2-facher Anstieg des fäkalen Laktats und Acetats und eine 10-fache Abnahme des fäkalen pH-Wertes festgestellt. Das Darmmikrobiom und die Biochemie der supplementierten Säuglinge ähnelten den vor einem Jahrhundert beobachteten Normen.
Wir fanden auch einige Hinweise auf die Folgen der „Modernisierung“ des Darmmikrobioms. Gestillte Säuglinge mit wenig fäkalem Bifidobacterium hatten während des zweimonatigen Studienzeitraums 10-mal mehr HMOs in ihrem Stuhl ausgeschieden als Säuglinge, die mit B. infantis EVC001 supplementiert wurden, was darauf hindeutet, dass HMOs – der dritthäufigste Bestandteil in Muttermilch – verschwendet wurden. Wir fanden auch heraus, dass Säuglinge mit wenig fäkalem Bifidobacterium mehrfach höhere Werte an fäkalen
proinflammatorischen Zytokinen hatten, verglichen mit Säuglingen, deren Darmmikrobiom nach der Supplementierung mit B. infantis EVC001 von Bifidobacterium dominiert wurde.
Zusammengenommen zeigen diese Daten, dass dieser spezielle Stamm von B. infantis, der gestillten Säuglingen als Probiotikum verabreicht wird, das Darmmikrobiom des Säuglings während und nach der Supplementierung dramatisch kolonisiert und die mikrobielle, biochemische und immunologische Umgebung im Säuglingsdarm vorteilhaft umgestaltet. Viele Säuglinge auf der ganzen Welt erwerben nie B. infantis, aber die Kombination aus Stillen und probiotischer Supplementierung mit diesem Bakterium scheint zu einer nährenden und schützenden Darmumgebung zu führen.
Viele Säuglinge auf der ganzen Welt erwerben nie B. infantis, aber die Kombination von Stillen und probiotischer Ergänzung mit diesem Bakterium scheint zu einem nährstoffreichen und schützenden Darmmilieu zu führen.
Unsere Ergebnisse unterstützen auch die Hypothese, dass die Unwirksamkeit einiger Probiotika bei Erwachsenen zum Teil darauf zurückzuführen ist, dass sie eine neue Spezies in eine etablierte Gemeinschaft einführen, in der nur noch wenige ökologische Nischen offen sind. Probiotika funktionieren bei Säuglingen möglicherweise nicht, wenn ein Missverhältnis zwischen dem Kohlenhydratbedarf des Probiotikums und der Verfügbarkeit von hochspezifischen Kohlenhydraten wie HMOs in der Muttermilch besteht. Da B. infantis fast alle in der Muttermilch vorkommenden HMOs effizient verzehrt, ist es wahrscheinlich, dass es eine offene ökologische Nische findet und dann andere Mikroben, insbesondere proinflammatorische Krankheitserreger, verdrängt.
Viele Wissenschaftler arbeiten daran zu verstehen, was das Darmmikrobiom des Säuglings wirklich für die Gesundheit über die gesamte Lebensspanne bedeutet. Inzwischen richten wir unsere Aufmerksamkeit auf andere Fragen: Wie unterscheiden sich die Besiedlungsmuster von Bifidobacterium in Säuglingspopulationen auf der ganzen Welt vom Säuglingsalter bis zur Entwöhnung? Und welche festen Nahrungsmittel unterstützen einen gesunden Darm und ein gesundes Immunsystem? Mit finanzieller Unterstützung der National Institutes of Health führen wir nun eine Studie durch, um zu verstehen, wie die Kohlenhydratstrukturen von Beikost die mikrobielle Funktion beeinflussen, die ein gesundes Darmmikrobiom und die Entwicklung des Immunsystems im späten Säuglings- und frühen Kleinkindalter unterstützen. Das ultimative Ziel ist es, spezifische Kohlenhydratstrukturen in der Nahrung zu identifizieren, die selektiv nützliche Darmmikroben bei Kindern während des kritischen Fensters der Immunentwicklung für lebenslange Gesundheit ernähren.
Jennifer Smilowitz ist stellvertretende Direktorin des Human Studies Research Program am Foods for Health Institute und wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung für Lebensmittelwissenschaft und -technologie an der University of California, Davis. Diana Hazard Taft ist Postdoc-Forschungsstipendiatin im Labor von David Mills im Department of Food Science and Technology und Mitglied des Foods for Health Institute an der UC Davis.