Mikrobiom mleka ludzkiego - Human milk microbiome
Mikroflory ludzkiego mleka , znany także jako ludzkie mleko probiotyków (HMP) odnosi się do mikroflory (Wspólnota mikroorganizmów) usytuowane w ludzkich gruczołów mlecznych i mleka z piersi . Tradycyjnie zakładano , że ludzkie mleko jest sterylne , ale ostatnio zarówno kultura mikrobiologiczna, jak i techniki niezależne od hodowli potwierdziły, że mleko ludzkie zawiera różne społeczności bakterii, które różnią się od innych społeczności drobnoustrojów żyjących w ludzkim ciele .
Mikrobiota mleka ludzkiego, która może być źródłem bakterii komensalnych , mutualistycznych i potencjalnie probiotycznych dla mikroflory jelitowej niemowląt . Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) definiuje „probiotyki” jako „żywych organizmów, które gdy są podawane w odpowiedniej ilości przynoszą korzyści dla zdrowia na komputerze”.
Występowanie
Mleko matki jest naturalnym źródłem bakterii kwasu mlekowego dla noworodka poprzez karmienie piersią i może być uważane za pokarm symbiotyczny . Normalne stężenie bakterii w mleku zdrowych kobiet wynosiło około 103 jednostek tworzących kolonie (CFU) na mililitr. Zbiorowiska bakteryjne mleka były na ogół złożone. Wśród setek operacyjnych taksonomicznych jednostki wykryto w mleku każdej kobiety, tylko dziewięć ( Streptococcus , Staphylococcus , Serratia , Pseudomonas , Corynebacterium , Ralstonia , Propionibacterium , Sphingomonas , a nitrobacteraceae ) były obecne w każdej próbce z każdej kobiety, ale mleko danej osoby społeczność bakteryjna była ogólnie stabilna w czasie. Mleko ludzkie jest źródłem żywych gronkowców, paciorkowców, bakterii kwasu mlekowego , Bifidobacteria , Propionibacteria, Corynebacteria i blisko spokrewnionych bakterii Gram-dodatnich dla jelita niemowlęcia.
Kompozycja
Mleko matki uważano za wolne od bakterii aż do początku XXI wieku, kiedy to po raz pierwszy opisano bakterie kwasu mlekowego w mleku ludzkim pobranym w higieniczny sposób od zdrowych kobiet. W kilku badaniach wykazano, że podczas karmienia piersią dochodzi do przenoszenia szczepów bakteryjnych z matki na niemowlę, należących co najmniej do rodzajów Lactobacillus , Staphylococcus, Enterococcus i Bifidobacterium , co wyjaśnia ścisły związek składu bakteryjnego mikroflory jelitowej niemowlęta karmione piersią z tym, który znajduje się w mleku ich matek. Badania wykazały również, że istnieją podobieństwa między mlekiem ludzkim a florą bakteryjną jelit niemowląt, co sugeruje, że narażenie dietetyczne, takie jak probiotyki z mleka ludzkiego, może mieć udział we wspieraniu mikroflory jelitowej niemowląt i rozwoju odporności.
Bakterie powszechnie izolowane w próbkach mleka ludzkiego obejmują Bifidobacterium , Lactobacillus , Staphylococcus , Streptococcus , Bacteroides , Clostridium , Micrococcus , Enterococcus i Escherichia . Analizy metagenomiczne mleka ludzkiego wykazały, że jest ono zdominowane przez Staphylococcus, Pseudomonas i Edwardsiella . Mikrobiom ludzkiego mleka prawdopodobnie różni się w zależności od populacji i poszczególnych kobiet, jednak badanie przeprowadzone na grupie kobiet z USA zaobserwowało te same dziewięć taksonów bakteryjnych we wszystkich próbkach od wszystkich ich uczestników, co sugeruje wspólny „rdzeń” mikrobiomu mleka. przynajmniej w tej populacji. Zgłaszano, że zbiorowiska bakteryjne ludzkiej siary są bardziej zróżnicowane niż te występujące w dojrzałym mleku.
Trzy szczepy Lactobacilli o właściwościach probiotycznych, które zostały wyizolowane z mleka matki, to L. fermentum CECT5716, L. gasseri CECT5714 i L. salivarius CECT5713, przy czym L. fermentum jest jednym z najliczniejszych szczepów. Uważa się, że wczesne podawanie L. fermentum CECT5716 w mieszance dla niemowląt jest bezpieczne i dobrze tolerowane przez niemowlęta w wieku od jednego do sześciu miesięcy oraz bezpieczne do długotrwałego stosowania.
Początek
Chociaż pochodzenie mikrobiomu ludzkiego mleka nie jest dokładnie znane, zaproponowano kilka hipotez dotyczących jego powstania. Bakterie obecne w mleku kobiecym mogą pochodzić z otaczającej flory skóry piersi lub z mikroflory jamy ustnej niemowlęcia . Wsteczny przepływ wsteczny podczas karmienia piersią lub ssania może również prowadzić do osadzania się bakterii w przewodach sutkowych, co potwierdza obserwacja, że pewien stopień przepływu wstecznego występuje podczas karmienia przy użyciu fotografii w podczerwieni . Alternatywnie, bakterie mogą być translokowane do przewodu sutkowego z przewodu pokarmowego matki drogą jelitowo-sutkową wspomaganą przez komórki dendrytyczne .
Czynniki środowiskowe
Na skład probiotyków mleka ludzkiego może wpływać kilka czynników, takich jak wskaźnik masy ciała matki (BMI), płeć niemowlęcia, sposób porodu i tryb karmienia piersią. Badanie przeprowadzone przez Soto i wsp. wykazało również, że Lactobacilli i Bifidobacteria częściej występują w mleku kobiet, które nie otrzymywały żadnych antybiotyków w czasie ciąży i laktacji.
Oligosacharydy mleka ludzkiego (HMO), główny składnik mleka ludzkiego, są prebiotykami, które, jak wykazano, promują wzrost pożytecznych gatunków Bifidobacterium i Bacteroides .
Zdrowie matki
Stan zdrowia matki związany jest ze zmianami składu bakteryjnego mleka. Wyższy BMI matki i otyłość są związane ze zmianami poziomu gatunków Bifidobacterium i Staphylococcus oraz ogólnie mniejszą różnorodnością bakterii. Zaobserwowano, że mleko kobiet z celiakią ma obniżony poziom Bacteroides i Bifidobacterium. Kobiety zakażone wirusem HIV wykazują większą różnorodność bakterii i większą obfitość Lactobacillus w mleku niż kobiety niezakażone HIV. Zapalenie wymienia powiązano ze zmianami w mikrobiocie mleka ludzkiego na poziomie gromady , mniejszą różnorodnością drobnoustrojów i zmniejszoną liczebnością obowiązkowych taksonów beztlenowych .
Kobiety rodzące w terminie i przedwcześnie wykazują różnice w składzie mikrobiomu mleka, przy czym matki urodzone w terminie wykazują niższą liczebność gatunków Enterococcus i większą ilość gatunków Bifidobacterium w mleku w porównaniu z matkami urodzonymi przedwcześnie.
Przeprowadzono niewiele badań oceniających wpływ diety matki na mikrobiom mleka, ale wiadomo, że dieta wpływa na inne aspekty składu mleka, takie jak profil lipidowy , który z kolei może wpływać na jego skład mikrobiologiczny. Zmienność zawartości tłuszczu i węglowodanów w diecie matki może wpływać na skład taksonomiczny mikrobiomu mleka.
Zarówno skład taksonomiczny, jak i różnorodność bakterii obecnych w mleku kobiecym prawdopodobnie różnią się w zależności od położenia geograficznego matki, jednak potrzebne są badania z bardziej zróżnicowanymi geograficznie uczestnikami, aby lepiej zrozumieć zmienność między populacjami.
Stosowanie antybiotyków przez matkę w okresie okołoporodowym wiąże się ze zmianami w występowaniu Lactobacillus, Bifidobacterium, Staphylococcus i Eubacterium w mleku.
Stwierdzono, że gęstość sieci społecznych diad matka-dziecko jest związana ze zwiększoną różnorodnością bakterii w mikrobiomie mleka matek w Republice Środkowoafrykańskiej .
Sposób dostawy
Sposób podawania może wpływać na skład mikrobiomu mleka ludzkiego. Poródy drogą pochwową są związane z dużą różnorodnością taksonomiczną i wysoką częstością występowania Bifidobacterium i Lactobacillus, a odwrotną tendencję obserwuje się w przypadku porodów przez cesarskie cięcie , jednak nie zaobserwowano również związku między sposobem porodu a mikrobiomem mleka matki.
Etap laktacji
Mikrobiom mleka ludzkiego zmienia się w zależności od etapu laktacji, przy czym w siarze obserwuje się większą różnorodność mikrobiologiczną niż w mleku dojrzałym. Skład taksonomiczny mleka ludzkiego zmienia się również w okresie laktacji, początkowo zdominowany przez gatunki Weissella , Leuconostoc , Staphylococcus, Streptococcus i Lactococcus , a później złożony głównie z Veillonella , Prevotella , Leptotrichia, Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium i Enterococcus.
Wpływy na zdrowie
Uważa się, że karmienie piersią jest ważnym czynnikiem wpływającym na tworzenie się mikrobiomu jelitowego niemowląt . Mikrobiom jelitowy niemowląt karmionych piersią jest mniej zróżnicowany, zawiera większe ilości gatunków Bifidobacterium i Lactobacillus oraz mniej potencjalnych taksonów patogennych niż mikrobiom jelitowy niemowląt karmionych mieszanką. Bakterie mleka ludzkiego mogą zmniejszać ryzyko infekcji u niemowląt karmionych piersią poprzez konkurencyjne wykluczanie szkodliwych bakterii i wytwarzanie związków przeciwdrobnoustrojowych, które eliminują patogenne szczepy. Niektóre Lactobacilli i Bifidobacteria , których wzrost jest stymulowany przez HMO, przyczyniają się do zdrowego funkcjonowania metabolicznego i związanego z odpornością w jelicie niemowlęcia.
Korzyści dla matki karmiącej
Badania naukowe wykazały, że L. fermentum może łagodzić zapalenie gruczołu mlekowego, częstą chorobę zapalną związaną z laktacją, zmniejszając liczbę bakterii Streptococcus, które uważa się za czynnik sprawczy i czynnik ryzyka zapalenia gruczołu mlekowego.
Korzyść dla niemowląt
Dzieci karmione piersią mają mniejszą częstość występowania infekcji niż dzieci karmione mieszanką, w czym może pośredniczyć częściowo modulacja mikroflory jelitowej przez składniki mleka matki. Rzeczywiście, wydaje się, że niemowlęta karmione piersią rozwijają mikroflorę jelitową bogatszą w Lactobacilli i Bifidobacteria ze zmniejszoną liczbą bakterii chorobotwórczych w porównaniu z niemowlętami karmionymi mieszanką. Badania przeprowadzone przez Maldonado i wsp. wykazały, że niemowlęta otrzymujące mieszankę uzupełniającą wzbogaconą w L. fermentum wykazywały zmniejszenie infekcji żołądkowo-jelitowych i oddechowych, zatem podawanie takiej mieszanki może być przydatne w zapobieganiu pozaszpitalnemu zaburzeniu przewodu pokarmowego i górnych dróg oddechowych infekcje u niemowląt.
Probiotyki z ludzkiego mleka mogą również działać jako gatunek pionierski w zwiększaniu kolonizacji „pożytecznych” bakterii i wspieraniu niedojrzałego układu odpornościowego niemowlęcia. Wiadomo, że Lactobacilli i Bifidobacteria mogą hamować wzrost drobnoustrojów chorobotwórczych, takich jak Salmonella typhimurium i Clostridium perfringens, poprzez kolonizację jelita dziecka i konkurowanie o składniki odżywcze, zapobiegając w ten sposób ich adhezji. Kolonizacja jelit przez bakterie komensalne odgrywa również istotną rolę w utrzymaniu homeostazy układu odpornościowego. Bakterie te stymulują odpowiedź T. helper 1 i przeciwdziałają trendowi w kierunku odpowiedzi układu odpornościowego noworodków na T helper 2 , co z kolei zmniejsza częstość występowania procesów zapalnych, takich jak martwicze zapalenie jelit .
Dzieci z objawami kolki prawdopodobnie mają nierównowagę w mikrobiocie jelitowej – analizy próbek kału wykazały wyższą liczbę bakterii z grupy coli i mniejszą liczbę Lactobacilli u niemowląt z objawami kolki w porównaniu z dziećmi bez kolki. Z drugiej strony wykazano, że probiotyki wpływają na motorykę jelit i neurony czuciowe, a także aktywność skurczową jelit i wywierają działanie przeciwzapalne.
Implikacje ewolucyjne
Istnieją pewne oznaki zależności między mikrobiotą mleka a innymi składnikami mleka kobiecego, w tym HMO, komórkami matki i profilami składników odżywczych. Wykazano, że określone rodzaje bakterii są powiązane ze zróżnicowaniem poziomów makroskładników odżywczych mleka, takich jak laktoza , białka i tłuszcze . HMO selektywnie ułatwiają wzrost szczególnie pożytecznych bakterii, zwłaszcza gatunków Bifidobacterium . Ponadto, ponieważ genomy Bifidobacteria są wyjątkowo przystosowane do metabolizowania HMO, które w inny sposób są niestrawne przez enzymy jelitowe niemowlęcia, niektórzy sugerują koewolucję między HMO i niektórymi bakteriami powszechnymi zarówno w mikrobiomach pokarmowych mleka, jak i żołądkowo-jelitowych niemowląt. Ponadto, w porównaniu do innych mleka ssaków, takich jak mleko naczelnych, mleko ludzkie wydaje się być wyjątkowe pod względem złożoności i różnorodności swojego repertuaru oligosacharydów. Mleko ludzkie charakteryzuje się większą ogólną różnorodnością HMO i przewagą oligosacharydów, o których wiadomo, że sprzyjają wzrostowi Bifidobacterium w jelicie niemowlęcia. Uważa się, że mikrobiota mleka odgrywa zasadniczą rolę w programowaniu układu odpornościowego niemowlęcia i zmniejsza ryzyko niekorzystnych skutków zdrowotnych u niemowląt. Różnice w oligosacharydach w mleku między ludźmi a naczelnymi innymi niż ludzie mogą wskazywać na zmienność ekspozycji na patogeny związane ze zwiększoną społecznością i liczebnością grup. Łącznie obserwacje te mogą wskazywać, że społeczności drobnoustrojów mlecznych ewoluowały wraz z ich ludzkim gospodarzem, poparte oczekiwaniem, że drobnoustroje, które promują zdrowie gospodarza, ułatwiają ich własne przenoszenie i proliferację.
Porównania z innymi ssakami
Zarówno mleko ludzkie, jak i mleko makaków zawiera dużą ilość bakterii Streptococcus i Lactobacillus , ale różnią się względną liczebnością tych taksonów. Bakterie obserwuje się najczęściej u zdrowych mleka krowiego obejmują Pseudomonas , Pseudomonas , Sphingomonas , Stenotrophomonas , Psychrobacter , Bradyrhizobium , Corynebacterium , Pelomonas , Staphylococcus , Faecalibacterium , Lachnospiraceae , Propionibacterium , Aeribacillus , Bacteroides , Streptococcus , Anaerococcus , Lactobacillus , Porphyromonas , Comamonas , Fusobacterium i Enterokoki .