Las bacterias intestinales promueven la maduración del sistema inmunológico en parte a través de la producción de metabolitos microbianos. El desarrollo del microbioma intestinal infantil sigue patrones predecibles, comenzando con la transmisión de microbios de la madre al nacer. Además de la maduración del sistema inmunitario, los metabolitos microbianos también influyen en el desarrollo cognitivo temprano.
Los investigadores han descubierto un nuevo modo de transmisión microbiana vertical de madre a hijo, donde los microbios en el intestino materno compartieron genes con los microbios en el intestino infantil durante el período perinatal que comienza inmediatamente antes del nacimiento y se extiende hasta las primeras semanas después del nacimiento. Esta transferencia horizontal de genes permitió que las cepas microbianas maternas influyeran en la capacidad funcional del microbioma infantil, en ausencia de transmisión persistente de las propias cepas microbianas.
Los investigadores rastrearon el desarrollo conjunto de microbiomas y metabolomas desde el final del embarazo hasta el año de edad utilizando datos multiómicos longitudinales de una cohorte de 70 díadas de madre e hijo. Descubrieron la transferencia entre especies de madre a hijo a gran escala de elementos genéticos móviles, que frecuentemente involucraba genes asociados con adaptaciones relacionadas con la dieta.
Los metabolomas intestinales infantiles fueron menos diversos que los metabolomas maternos, pero presentaban cientos de metabolitos únicos y asociaciones de microbios y metabolitos que no se detectaron en las madres. Los metabolomas y las firmas de citocinas séricas de los lactantes que recibieron fórmula regular, pero no ampliamente hidrolizada, fueron distintos de los de los lactantes alimentados exclusivamente con leche materna.
El embarazo se asoció con un aumento de los compuestos esteroideos, incluidos los derivados de hormonas gonadales y los productos intermedios de la biosíntesis de ácidos biliares, varios de los cuales se relacionaron de forma independiente con la intolerancia a la glucosa. Aunque los metabolomas intestinales infantiles eran menos diversos que los metabolomas maternos, los investigadores detectaron más de 2500 características metabolómicas exclusivas de los niños. Además, identificaron numerosas asociaciones específicas para bebés de especies bacterianas y metabolitos fecales, incluidos neurotransmisores e inmunomoduladores.
Los autores dicen que el microbioma materno puede dar forma al microbioma intestinal infantil a través de la transferencia horizontal de genes , además de la transmisión vertical clásica de cepas y especies. Además, la identificación de perfiles metabolómicos distintivos y de interacciones entre microbios y metabolitos en el intestino infantil constituye una plataforma para un estudio más profundo de las contribuciones microbianas al desarrollo infantil .
Una limitación del estudio fue que los investigadores no consideraron los cambios en la dieta y el estilo de vida entre el embarazo y el posparto, lo que puede haber afectado las alteraciones del microbioma y el metaboloma . En estudios futuros, planean explorar más a fondo los vínculos entre las bacterias y los metabolitos e investigar la producción metabólica bacteriana específica de la cepa utilizando bacterias aisladas in vitro.
Este análisis integrador a gran escala fue publicado hoy en la revista Cell.