Kształtowanie 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 ani rodzaj spożywanego pokarmu.
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 - 4 m.ż, 12 m.ż., 24 m.ż.
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. zmieniały się 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 cesarskie.
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
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.
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.
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.
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.
