В течение первых четырех с половиной месяцев ребенок был только на грудном вскармливании. Вначале, как обнаружили Лей и ее коллеги, микробиом младенца был богат такими видами микроорганизмов, которые облегчают переваривание углеводов молока, в первую очередь бифидобактериями и некоторыми разновидностями лактобактерий. И это было неудивительно. Но еще до того как младенец стал получать молочные смеси или кусочки твердой пищи, появились такие кишечные микроорганизмы, как , которые помогают усваивать сложные углеводы из растительной пищи. Это означало, что кишечная микробиота ребенка была уже подготовлена к переходу на твердую пищу еще , как он съел хотя бы небольшой кусочек такой еды.
Мать ребенка продолжала кормить его грудью до девяти месяцев и постепенно добавляла в его рацион такие детские пищевые продукты, как рисовые хлопья и горох, а затем и еду из своего домашнего рациона. После того как ребенок перешел на твердую пищу, его микробиота снова изменилась: в ней появилось много микроорганизмов, которые ферментируют растительные углеводы.
В первые месяцы жизни ребенка в его кишечнике обитало относительно немного видов микроорганизмов, и такие события, как существенное повышение температуры, введение в рацион гороха или назначение антибиотиков при ушной инфекции, приводило к резким колебаниям состава микробиоты. Тем не менее с каждым месяцем ее состав становился все более разнообразным, и к тому времени, когда мальчику исполнилось два с половиной года, его кишечная микробиота стабилизировалась и стала похожа на микробиоту взрослого человека.
Результаты этого и других похожих исследований показывают, что кишечный микробиом человека, который формируется в первые два с половиной — три года жизни, предназначен оставаться таким на протяжении всей жизни. Образно говоря, организм ребенка как бы комплектует состав симфонического оркестра, в котором каждый вид кишечных бактерий играет на одном инструменте. Вначале этих исполнителей проверяют на профессиональную пригодность. По результатам тестирования одних приглашают в оркестр, других в него не берут, но в любом случае многие места поначалу остаются вакантными. Однако к двум с половиной годам оркестр уже полностью укомплектован, и большая часть исполнителей будет играть в нем пожизненно. В зависимости от обстоятельств и потребляемых продуктов этот оркестр может исполнять различные мелодии.
Решающая роль диеты для формирования диалога между головным мозгом и ЖКТ ребенка
Мы все больше узнаем о связях головного мозга, ЖКТ и микробиома, и я время от времени вспоминаю о той молодой женщине из племени яномамо, которая родила ребенка в венесуэльских джунглях. На протяжении нескольких недель я видел, как она обращалась и общалась со своим ребенком. Когда молодая мать присоединялась к другим деревенским женщинам для сбора еды, младенец при помощи специального плечевого ремня был прижат к ее груди и животу и весь день сосал грудь.
Ребенок казался совершенно здоровым, и на основании того, что я видел сам и узнали с тех пор исследователи, его пищеварительный тракт — и кишечная микробиота — с самого начала жизни были здоровыми. Это был хороший старт: микроорганизмов в его ЖКТ было много, и они были разнообразными. С рождения и на протяжении дальнейшей жизни ребенок подвергался воздействию разнообразных микроорганизмов, обитавших не только в окружающей среде, но и в уникальных компонентах пищи, которую он получал от матери.
Сегодня мы знаем, что питание младенца, в частности грудное молоко, помогает населить его ЖКТ первоначальным составом полезных для здоровья микроорганизмов. Состав грудного молока в значительной степени зависит от того, как питается мать. Недавние исследования показали, что состав диеты кормящей матери во многом предопределяет риск позднейшего развития у ребенка болезней, связанных с обменом веществ и ожирением, так как во многом такое развитие событий закладывается в ходе раннего программирования кишечной микробиоты ребенка. Хотя матери всегда знали, что наилучшей пищей для их младенцев является грудное молоко, механизмы, обеспечивающие эту пользу для здоровья, были выявлены лишь недавно, в ходе исследований кишечной микробиоты. Помимо необходимых для развития ребенка питательных веществ грудное молоко содержит пребиотики — сложные вещества, обладающие способностью кормить определенные группы кишечных микроорганизмов. В частности, оно содержит олигосахариды — сложные углеводы. Их образуют от трех до десяти связанных друг с другом молекул сахара, содействующих росту только полезных бактерий и потому важных для формирования кишечной микробиоты ребенка. Эти углеводы, называемые олигосахаридами грудного молока (ОГМ), являются важным компонентом грудного молока. К настоящему времени уже идентифицировано более 150 различных молекул ОГМ.
Самое интересное с ОГМ состоит в том, что, хотя они произведены женским организмом, кишечник человека не может их переварить. Эти молекулы не разрушаются в кислой среде желудка младенца, они не перевариваются ферментами поджелудочной железы и тонкой кишки и достигают толстой кишки (где обитает подавляющее большинство кишечных микроорганизмов) в исходном виде. Там они питают полезную микробиоту, в частности виды бифидобактерий, которые могут частично разбивать их на короткоцепочечные жирные кислоты и другие метаболиты. Продукты этого разделения создают среду, в которой полезные микроорганизмы растут быстрее, чем потенциальные патогены. Это помогает объяснить тот факт, что в стуле детей, которых не кормят грудью, меньше бифидобактерий, чем у детей на грудном вскармливании. Как указывает Дэвид Миллз из Университета Калифорнии, один из ведущих мировых специалистов по компонентам грудного молока, ОГМ являются единственной пищей, которая развивалась только для одной цели — питания микробиоты младенца. Очевидно, что в ходе эволюции эти молекулы появились специально, чтобы помочь спрограммировать кишечную микробиоту ребенка, одновременно обеспечивая защиту от патогенных бактерий. Одним из условий достижения этой цели является преобладание , которые активно вытесняют патогенные бактерии, замедляя рост числа потенциально вредных бактерий, конкурирующих с полезными микроорганизмами за ограниченный запас питательных веществ. К тому же ОГМ оказывают прямое противомикробное действие на патогены, что проявляется в снижении микробных инфекций, которые обычно поражают ребенка. Таким образом, ОГМ имеют большое значение для развития у ребенка здорового микробиома и для временной защиты от кишечных инфекций, пока микробиом еще недостаточно разнообразен, чтобы эффективно защищать ребенка от инфекций.
В ходе эволюции появился вариант красивого и плавного перехода из почти свободной от микроорганизмов среды в утробе матери в кишащий микроорганизмами мир: сначала для этого используется уникальная микробная среда влагалища матери, которая заселяет стерильный кишечник
