Evoluția microbiomului intestinal la începutul vieții

Microbiomul intestinal uman, o comunitate complexă de microorganisme, joacă un rol esențial în sănătatea umană. Colonizarea intestinului începe la naștere și evoluează în primii ani de viață, fiind influențată de factori de mediu și istoricul natural. Această colonizare urmează modele recurente de succesiune, iar deviațiile de la aceste modele pot fi asociate cu probleme de sănătate. Studiul recent publicat în Nature Communications (2025) a caracterizat modele generalizabile de colonizare microbiană intestinală la începutul vieții.

Metodologie

• Eșantionare și analiză:

  • Au fost analizate peste 3.000 de probe fecale de la 1.827 de sugari sănătoși provenind din 12 țări, incluzând atât medii cu venituri ridicate, cât și scăzute.
  • Probele au fost secvențiate utilizând tehnologia de secvențiere metagenomică pentru a genera date detaliate despre abundențele relative ale speciilor microbiene.

• Model de predicție bazat pe microbiom:

  • Un model de random forest a fost antrenat utilizând diversitatea microbiană (indexul Shannon) și abundența relativă a 149 de specii găsite în cel puțin 5% dintre probe.
  • Modelul a avut o corelație Pearson de 0,8 și o eroare medie pătratică (RMSE) de 2,56 luni comparativ cu valorile reale de vârstă.

• Validare:

  • Modelul a fost validat folosind leave-one-dataset-out cross-validation și un set de date extern, obținând rezultate consistente (RMSE de 1,55 luni).

Rezultate

• Predictori microbiomi ai vârstei:

  • Cele mai importante specii predictibile au inclus:
    • Pozitiv corelate cu vârsta: Anaerostipes hadrus, Faecalibacterium prausnitzii, Blautia wexlerae.
    • Negativ corelate cu vârsta: Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Escherichia coli.
  • Diversitatea microbiană (indexul Shannon) a fost al treilea cel mai important predictor, reflectând creșterea complexității microbiomului odată cu dezvoltarea copilului.

• Modele universale de succesiune:

  • Succesiunea microbiană a urmat tipare similare în toate regiunile geografice studiate, indiferent de statutul socioeconomic.

• Funcții enzimatice asociate cu vârsta:

  • Enzimele implicate în metabolismul dietar au arătat tranziții semnificative:
    • În scădere cu vârsta: Kinaza piridoxal, succinat coenzima A ligază.
    • În creștere cu vârsta: Malat dehidrogenază, coproporfirinogen dehidrogenază.

Implicații

• Model de vârstă a microbiomului:

  • Studiul a dezvoltat un reper normativ pentru evaluarea maturării intestinale precoce, care ar putea fi utilizat pentru a detecta deviațiile de la dezvoltarea sănătoasă.

• Generalizabilitate globală:

  • Modelele de succesiune microbiană identificate au fost robuste în diverse contexte geografice și socioeconomice.

• Limite:

  • Lipsa datelor despre practicile de alimentație și factorii socioeconomici, care ar fi putut îmbunătăți precizia modelului.

Concluzii

Acest studiu subliniază că succesiunea microbiană la începutul vieții urmează tipare consistente la nivel global. Modelele dezvoltate pot servi ca instrumente valoroase pentru evaluarea maturării sănătoase a microbiomului intestinal, contribuind la înțelegerea rolului acestuia în sănătatea pe termen lung.