Innovativ teknikk sporer næringsstoffer fra morsmelk i tarmmikrobiomet hos spedbarn

En ny studie på mus hjelper til med å forklare hvorfor tarmmikrobiomer hos spedbarn som ammes, kan avvike sterkt fra spedbarnsmatede spedbarn.

Studien, "Sphinganin i kosten blir selektivt assimilert av medlemmer av Mammalian Gut Microbiome, "ble publisert i juli i Journal of Lipid Research.

Sphinganin fra melk Johnson Lab/Provided En ny teknikk lar forskere spore bestemte næringsstoffer når de tas opp av tarmmikrober i musens fordøyelseskanal. Bildet viser at visse mikrober (rød) tar opp et næringsstoff som er vanlig i morsmelk kalt sfinganin; blå mikrober har ikke tatt det inn.

Papiret beskriver en nyskapende teknikk utviklet på Cornell for å spore skjebnen til metabolitter - næringsstoffer dannet i eller nødvendig for metabolisme - gjennom musens fordøyelseskanal og identifisere hvordan de interagerer med spesifikke tarmmikrober.

"Vi tror metodene kan utvides til mange forskjellige mikrobiomsystemer, "sa seniorforfatter Elizabeth Johnson, assisterende professor i ernæringsvitenskap ved College of Agriculture and Life Sciences. Hun bemerket at forskere undersøker effekter av et fettrikt vs. fettfattig kosthold, eller et ketodiett, kan bruke teknikken for å spore metabolitter.

Metoden kan avsløre hvordan spesifikke metabolitter fremmer spesifikke bakterier. Dette kan tillate ernæringseksperter å foreskrive at pasienter spiser mat som inneholder spesifikke metabolitter for å bevisst endre sammensetningen av mikrobiomene, Sa Johnson.

Menneskemelk og mange andre matvarer inneholder en klasse lipidmetabolitter kalt sfingolipider. Tidligere forskning antydet at disse metabolittene bidrar til å forme et spedbarns mikrobiom, men det var ikke kjent om de faktisk interagerer med mikrobiomet.

Studien identifiserte to typer tarmmikrober, Bacteroides og Bifidobacterium, som bruker sfingolipider for sin egen metabolisme.

Selv om svært lite er kjent om de spesifikke rollene til tarmmikrober i menneskers helse, Bakteroider har vært involvert i både fordelaktige og ikke-gunstige effekter, avhengig av kontekst. De er vanligvis forbundet med mikrobiomer hos friske spedbarn som ammes. Bifidobacterium, vist for første gang i denne studien for å behandle kostholdsfingolipider, regnes som de viktigste fordelaktige bakteriene, bestående av opptil 95% av mikrobiomet som ammes.

De er også et svært populært reseptfritt probiotikum.

Laboratoriet vårt er veldig interessert i hvordan dietten samhandler med mikrobiomet for å virkelig forstå hvordan du best kan modulere det til å ha positive effekter på helsen. I denne studien, vi klarte å se det ja disse lipidene som er en stor del av [ammende] spedbarnsdiet, samhandler ganske robust med tarmmikrobiomet. "

Elizabeth Johnson, Førsteamanuensis i ernæringsvitenskap, College of Agriculture and Life Sciences

Shingolipider stammer fra tre hovedkilder:diett; bakterier som kan produsere dem; og de fleste vertsvev.

Johnson, sammen med første forfatter Min-Ting Lee, en doktorgradsstudent, og Henry Le, en postdoktor, begge i Johnsons laboratorium, laget en teknikk for å spesifikt spore diett -sfingolipider når de passerte gjennom musetarmen.

"Vi tilpasset syntetisk sfingolipid vi la til dietten, "Johnson sa." Den er nesten identisk med den som er hentet fra morsmelk, men med en liten kjemisk etikett, slik at vi kan spore plasseringen av sfingolipidet når det er inntatt av musene. "

Lee brukte deretter en fluorescerende etikett som festet til celler eller mikrober som absorberte det merkede lipidet, slik at alle bakterier som hadde tatt opp sfingolipider, lyste rødt. Mikrober fra musens mikrobiomer ble deretter isolert og analysert. Befolkninger med røde mikrober ble skilt fra de andre, og disse ble deretter genetisk sekvensert for å identifisere bakteriearten.

Med nærmere etterforskning, Le var i stand til å identifisere metabolittene som Bacteroides og Bifidobacterium produserer når de utsettes for sphingolipider i kosten. Ytterligere undersøkelser pågår for å avgjøre om disse mikrobielt produserte metabolittene er gunstige for spedbarns helse.

• Hundens aldringsmekanisme og hukommelsesytelse knyttet til tarmmikrobiomsammensetning
• Unik antistoffprofil skiller mennesker med ikke-cøliaki glutenfølsomhet