I UnveilMe-prosjektet har vi undersøkt hvordan samspillet mellom morsmelk, mikrobiota og immunforsvar former barnets helse i det første leveåret.
Fra morsmelk til butyrat
En hovedobservasjon i UnveilMe var at butyrat viste seg å være nøkkelmetabolitten i overgangen til en mer «voksen» mikrobiota. UnveilMe-data viste at nivået av butyrat nesten tredoblet seg mellom seks og tolv måneder – men kun når ammingen ble avsluttet i denne perioden. For tidlig avvenning eller svært langvarig amming ga lavere nivåer. Dette peker på en optimal «vindusperiode», og det var et av de mest sentrale funnene i prosjektet.
UnveilMe bidro også til å vise at butyrat ikke produseres av én enkelt bakterie, men gjennom samarbeid i komplekse nettverk. Arter som Eubacterium rectale og Ruminococcus gnavus ble identifisert som sentrale aktører i slike kryssende næringskjeder. Dette er et viktig bidrag til forståelsen av hvordan tarmfloraen fungerer som et økosystem, snarere enn en samling enkeltarter.
En annen viktig innsikt fra UnveilMe var koblingen mellom tarmflora og immunutvikling. Vi fant at sammensetningen av mikrobiota ved seks måneders alder kunne forutsi immunstatus ved tolv måneder. Dette understreker at mikrobielle metabolitter – spesielt SCFA-er – fungerer som signalstoffer som former immunsystemet i en kritisk utviklingsfase.
I tillegg viste eksperimentelle modeller at bakterier som Bacteroides caccae kan samspille direkte med tarmceller, og til og med påvirke hvordan gener i epitelet aktiveres. Dermed peker UnveilMe på en dyp biologisk dialog mellom vert og mikrober.
Rollen til morsmelk og slimstoffer
Et annet sentralt funn var at morsmelkens sukkerstoffer og slimlaget i tarmen kunne virke som viktige «næringsnisjer» som bestemmer hvilke bakterier som kan kolonisere tarmen. UnveilMe viste at slike nisjer legger grunnlaget for at mors bakterier kan overføres og etablere seg hos barnet. Vi identifiserte Bacteroides caccae som en av de viktigste bakteriene som overføres fra mor til barn.
Konklusjon
Prosjektet har identifisert kritiske tidspunkter – særlig mellom seks og tolv måneder – hvor overgangen fra morsmelk til fast føde legger grunnlaget for produksjon av gunstige stoffer som butyrat og for modning av immunforsvaret.
Our main finding relates to the association between breastfeeding and the development of short-chain fatty acids in the infant gut. Both early cessation and prolonged continuation of breastfeeding were linked to reduced butyrate levels at one year of age. We also identified an association between estimated microbiome age and short-chain fatty acids.
This project introduces a new paradigm in human host–microbe interactions, highlighting the potential role of the microbiota as essential in the development development during early life.
The knowledge gained in UnvelMe help bridge the gap between our ancient coevolution with bacteria and modern urban living, preventing the loss of microorganisms essential for health and well-being.
Humans have evolved as an integral part of the microbial world, and we cannot live without bacterial services. We exploit microbial metabolic capacities in order to produce short chain fatty acids (SCFA), and other essential metabolites. SCFAs are key metabolites for humans, being the main energy source for gut epithelial cells, immune modulation, and glucose production.
Microbial exposure during infancy represents a crucial part of a human life, as it is essential for immunological and developmental programming. SCFAs represent the main microbial metabolites that affect infant maturation and immunological development. Recent evidence suggests that there are age-related windows of opportunities for microbial and SCFA exposure during infancy. If these are not met, the result may be aberrant, lifelong cognitive and immunological disorders. This paricularily relates to the two main SCFAs butyrate and propionate.
The primary hypothesis in this application is that a shift in the propionate to butyrate ratio during infancy is important for proper immunological- and developmental maturation. This project will address the gut microbiota/SCFA in the transition from an infant- to and adult-like composition and the function. We will focus on SCFAs due to their essential role in gut and immunological maturation. We will further focus on the key SCFA metabolites propionate and butyrate, and the main metabolic pathways of formation. Our analytical approach will first be to establish correlation patterns between SCFA and the microbiota composition and function at different age categories (WP1). Then we will use prior knowledge about metabolic pattern associations to derive mechanistic models related to SCFA metabolism in the infant gut (WP2). Finally, we will test the mechanistic models by in vitro and in vivo experimental studies (WP3-WP5).
The project main deliverable will be a mechanistic understanding of SCFAs and microbiota during human infant development/maturation.
