Kształtowanie się profilu mikrobioty jelitowej we wczesnym okresie życia w zależności od stosowanych preparatów synbiotycznych - nowe badanie HiPP (GOLF III)

Opracowanie na podstawie artykułu: „Early life gut microbiota profiles linked to synbiotic formula effects: a randomized clinical trial in European infants” opublikowanego w AJCN (1)

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0002916522105368?via%3Dihub

Wprowadzenie

Mleko matki stanowi Złoty Standard żywienia niemowląt, wpływającym na kształtowanie zdrowego mikrobiomu jelitowego dzięki zawartości prebiotyków i probiotyków. Jeśli karmienie piersią nie jest możliwe, mleko modyfikowane dla niemowląt powinno wspierać kształtowanie się mikrobiomu jelitowego, podobnie jak mleko matki. 

Limosilactobacillus fermentum CECT5716 jest jedną z bakterii pochodzących z mleka matki, dla której wykazano właściwości probiotyczne.

Bezpieczeństwo i skuteczność L. fermentum i GOS

Bezpieczeństwo wyżej wymienionego szczepu zostało ocenione w 3 badaniach – na podstawie rozwoju wzrostu, masy ciała i obwodu głowy, wraz ze wskazaniem braku zdarzeń niepożądanych. Ponadto wykazano jego skuteczność.

Pierwsze badanie GOLF I (2), w którym obserwowano dzieci w wieku 6-12 m.ż. wykazało zmniejszenie liczby infekcji żołądkowo-jelitowych o 46% i dróg oddechowych o 26% po zastosowaniu preparatu wzbogaconego o L. fermentum CECT5716 i galaktooligosacharydy (GOS) u dzieci z grupy badanej w porównaniu z grupą kontrolną niemowląt żywionych preparatem wzbogaconym tylko o GOS. 

Badanie GOLF II (3), w którym obserwowano dzieci w wieku 1-6 m.ż. wykazało zmniejszenie o 71% liczby infekcji żołądkowo-jelitowych w badanej  grupie niemowląt otrzymujących preparat wzbogacony o L. fermentum CECT5716 i GOS w porównaniu z grupą kontrolną niemowląt żywionych preparatem wzbogaconym tylko o GOS.

Badanie GOLF II Follow-up (4), w którym obserwowano dzieci w wieku 1-4 r.ż., potwierdziło bezpieczeństwo stosowania preparatu wzbogaconego o L. fermentum CECT5716 i GOS długoterminowo.

Badanie GOLF III (1)

Kolejnym etapem badania wpływu synbiotycznego preparatu wzbogaconego o Limosilactobacillus fermentum CECT5716 i GOS na stan zdrowia dzieci jest badanie kliniczne GOLF III opublikowane w 2023 roku w czasopiśmie „The American Journal of Clinical Nutrition”.

Zostało ono prospektywnie zarejestrowane na stronie clinicaltrials.gov pod nazwą „The Combiotic-Study (GOLFIII)” (NCT02221687) i przeprowadzone zgodnie z Deklaracją Helsińską i standardami Dobrej Praktyki Klinicznej w zakresie, w jakim mają one zastosowanie do badań żywieniowych.

To randomizowane, podwójnie zaślepione, kontrolowane badanie interwencyjne objęło 540 zdrowych niemowląt i było prowadzone w ośrodkach badawczych w środkowej Europie. Niemowlęta, których rodzice zdecydowali się nie karmić piersią lub matka nie była w stanie karmić piersią przed włączeniem do badania, zostały przydzielone losowo do 1 z 2 grup (n = 230 preparat kontrolny, n = 230 preparat badany). Niemowlęta w grupie referencyjnej (n = 80) były karmione głównie mlekiem matki.

Dzieci w grupie żywionej preparatem badanym spożywały preparat synbiotycznego mleka modyfikowanego wzbogaconego o L. fermentum CECT5716 i GOS, natomiast dzieci z grupy kontrolnej spożywały preparat standardowego mleka modyfikowanego niewzbogaconego  w pro- i prebiotyki.

Metodyka badania

Mikrobota kałowa niemowląt analizowana była metodą sekwencjonowania amplikonu 16S rRNA w wieku 4, 12 i 24 miesięcy życia dziecka. W pobranych próbkach kału sprawdzano m.in. zawartość metabolitów, takich jak krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, stężenie przeciwciał IgA wydzielniczych, kalprotektyny, a także parametry, takie jak pH czy wilgotność kału.

Wyniki badań

Profile mikrobioty kałowej u wszystkich niemowląt były zależne głównie od wieku dzieci (4 m.ż., 12 m.ż., 24 m.ż.). Nie miało na nią wpływu miejsce pochodzenia próbek, tj. położenie geograficzne ośrodka badawczego.

Duże różnice w różnorodności i składzie bakterii stwierdzono u dzieci w wieku 4 m.ż. w zależności od spożywanego preparatu – badany vs kontrolny. U niemowląt karmionych preparatem wzbogaconym o L. fermentum CECT5716 i GOS, w porównaniu z niemowlętami spożywającymi standardowy preparat bez pro- i prebiotyków, stwierdzono następujące cechy kału: znacząco wyższe stężenia octanu, wydzielniczej IgA i kalprotektyny i wyższą zawartość wody w kale jako marker miękkości stolca oraz niższe pH i stężenie maślanu. W profilu mikrobioty kałowej odnotowano zwiększoną zawartość Bifidobacterium spp. i Lactobacillaceae oraz mniejszą zawartość bakterii, takich jak Blautia spp. czy Ruminococcus gnavus i pokrewne.

Czwarty miesiąc życia określany jako wczesny punkt czasowy charakteryzował się mniejszą α-różnorodnością, której towarzyszyły wysokie względne liczebności Bifidobacterium spp. (gromada Actinobacteriota) i Enterobacteriaceae (gromada Proteobacteria) u prawie wszystkich niemowląt. Względna liczebność tych taksonów zmniejszała się z czasem, czemu towarzyszył stały wzrost α-różnorodności, przechodząc od średnio 35 (4 m.ż.) do 75 (24 m.ż.) obserwowanych gatunków molekularnych (bogactwo) i wyższe względne liczebności Bacteroidota (prawidłowa nazwa; wcześniejsza Bacteroidetes) i Firmicutes (prawidłowa nazwa Bacillota) wraz ze wzrostem wieku. Przedstawione dane zostały potwierdzone przy użyciu uogólnionego liniowego modelu mieszanego uwzględniającego: losowy dobór badanych niemowląt do poszczególnych grup karmionych preparatami mleka modyfikowanego, stałe dane rejestrowane podczas poszczególnych wizyt w czasie (4, 12 lub 24 miesiące), ośrodek badawczy i tryb porodu (cesarskie cięcie lub poród naturalny).

Ze względu na zaobserwowane zależne od wieku różnice w profilach mikrobiologicznych kału opisanych powyżej efekty interwencji synbiotycznej zostały zbadane dla każdego punktu czasowego.

W porównaniu z referencyjnymi profilami mikrobioty niemowląt karmionych mlekiem matki w 4. m.ż. zarówno grupy karmione preparatem kontrolnym, jak i preparatem badanym charakteryzowały się bardziej zróżnicowanym ekosystemem oraz wyższą częstością występowania i względną liczebnością ścisłych beztlenowców należących do rodzajów bakterii Akkermansia, Collinsella i Faecalibacterium. Porównując dwie grupy niemowląt karmionych preparatami mleka modyfikowanego, niemowlęta karmione preparatem badanym charakteryzowały się znacząco wyższą względną liczebnością Bifidobacterium spp. w 4. m.ż. i 12. m.ż. Te poziomy bifidobakterii u niemowląt karmionych preparatem badanym były porównywalne do tych obserwowanych u niemowląt z grupy referencyjnej, tj. karmionych piersią. Względne liczebności Blautia spp. oraz R. gnavus i pokrewnych były niższe w grupie spożywającej preparat badany zawierający pro- i prebiotyki.

Różnice zaobserwowane w 4. m.ż. zanikały wraz z upływem czasu, z wyjątkiem znacząco wyższej względnej liczebności bifidobakterii i Faecalibacterium spp. u niemowląt z grupy karmionej badanym preparatem w 12. m.ż. w porównaniu z niemowlętami z grupy spożywającej preparat kontrolny. Występowanie przedstawicieli z rodzaju Escherichia, które są klinicznie istotnymi bakteriami, było porównywalne u niemowląt karmionych piersią i preparatem mleka modyfikowanego w wieku 4 i 12 miesięcy. Statystycznie istotnie niższą częstość występowania ww. bakterii odnotowano w grupie karmionej mlekiem matki w 24. m.ż.

Przedstawione tutaj dane zostały potwierdzone przy użyciu wyżej opisanego uogólnionego modelu liniowego, dodatkowo uwzględniając termin interakcji między punktami czasowymi wizyty.

Jeśli chodzi o parametry środowiska kału, różnice taksonomiczne związane z interwencją w 4. m.ż. wynikały z obecności gatunków probiotycznych u zdecydowanej większości niemowląt karmionych preparatem badanym (93%), zgodnie z analizą sekwencjonowania amplikonu. To odkrycie i zwiększona względna liczebność Bifidobacterium spp. zaobserwowane przez sekwencjonowanie zostały potwierdzone przez dane ilościowe przy użyciu ukierunkowanych testów qPCR.

Porównując dzieci z grupy karmionej badanym preparatem z grupą spożywającą preparat kontrolny, stwierdzono u nich niższe pH, mniejszą zawartość maślanu oraz wyższy poziom zawartości wody w kale. Tak więc wartości obserwowane w grupie badanej przypominały wartości obserwowane u niemowląt z grupy referencyjnej, tj. karmionych piersią, co można zaobserwować na poniższych wykresach

Warto zauważyć, że mikrobiota dzieci z grupy referencyjnej charakteryzowała się niższą liczebnością Bacteroides i większą liczebnością Firmicutes, Proteobacteria i Bifidobacterium.

Porównując parametry środowiska kałowego u niemowląt urodzonych naturalnie vs cięciem cesarskim, nie stwierdzano znaczących różnic w zawartości octanu, propionianu, pH i zawartości wody w kale. Natomiast zaobserwowano wyższe stężenie maślanu w kale i mniejszą częstość występowania zarówno Bacteroides, jak i Collinsella spp. u niemowląt urodzonych przez cięcie cesarski

Podsumowanie

Zastosowanie synbiotycznego preparatu mleka modyfikowanego wzbogaconego o L. fermentum CECT5716 i GOS wpłynęło na kształtowanie mikrobioty kałowej i środowisko jelit już na etapie 4. m.ż.

Mikrobiota kałowa niemowląt karmionych preparatem badanym charakteryzowała się mniejszą częstością występowania Bacteroides i wyższymi poziomami zawartości Firmicutes, Proteobacteria i Bifidobactrium w stosunku do mikrobioty obserwowanej w grupie dzieci karmionych preparatem kontrolnym, tj. niezawierającym pro- i prebiotyków.

Synbiotyczne mleko modyfikowane dla niemowląt wzbogacone o L. fermentum CECT5716 i GOS wspiera zdrową mikrobiotę jelitową i przyczynia się do kształtowania środowiska jelit podobnego do tego, które występuje u niemowląt karmionych piersią.

Piśmiennictwo

  1. Lagkouvardos I., Intze E., Schaubeck M. i wsp. Early life gut microbiota profiles linked to synbiotic formula effects: a randomized clinical trial in European infants. Am J Clin Nutr 2023; 117(2): 326-339.

  2. Maldonado J., Cañabate F., Sempere L. i wsp. Human milk probiotic Lactobacillus fermentum CECT5716reduces the incidence of gastrointestinal and upper respiratory tract infections in infants. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2012; 54(1): 55-61.

  3. Gil-Campos M., López M.A., Rodriguez-Benítez M.V. i wsp. Lactobacillus fermentum CECT5716 is safe and well tolerated in infants of 1-6 months of age: a randomized controlled trial. Pharmacol Res 2012; 65(2): 231-238.

  4. Maldonado-Lobon J.A., Gil-Campos M., Maldonado J. i wsp. Long-term safety of early consumption of Lactobacillus fermentum CECT5716: a 3-year follow-up of a randomized controlled trial. Pharmacol Res 2015; 95-96: 12-9.