Олигосахариды грудного молока как фактор формирования микробиологических профилей кишечной микробиоты детей первых месяцев жизни

Резюме

Введение. Формирование кишечной микробиоты в раннем постнатальном периоде является важным этапом онтогенеза, во многом определяющим последующее метаболическое и иммунное развитие ребенка. Олигосахариды, поступающие с грудным молоком и обладающие пребиотическими и иммуномодулирующими свойствами, играют существенную роль в формировании микробного сообщества.

Цель. Оценить формирование таксономического состава кишечной микробиоты у детей первых месяцев жизни на грудном и искусственном вскармливании и интерпретировать особенности ее метаболического потенциала с позиции биологической роли олигосахаридов грудного молока.

Материалы и методы. Проведено проспективное продольное неинтервенционное когортное исследование в параллельных группах. В исследование включены 90 детей: 45 находились на грудном вскармливании, 45 – на искусственном и получали смесь, обогащенную пребиотиками, галактоолигосахаридами и 2’-фукозиллактозой. Наблюдение осуществляли на 30 ± 2, 60 ± 2 и 120 ± 2-й день жизни. Микробиологическое исследование образцов кала проводили на первом и третьем визитах. После контроля качества в окончательный анализ вошли 126 образцов от 64 детей, из них 34 ребенка находились на грудном вскармливании, 30 – на искусственном. Для выявления таксонов, определяющих межгрупповые различия, использовали метод LEfSe.

Результаты. Установлено, что как на 30-й день жизни, так и к возрасту 4 мес. между группами сохранялись отдельные статистически значимые различия в составе кишечной микробиоты. Полученные данные подтверждают, что грудное вскармливание является одним из ключевых факторов раннего становления кишечной микробиоты. При его отсутствии траектории микробной колонизации, таксономическая структура и характер межвидовых взаимодействий в микробном сообществе претерпевают изменения. Тем не менее включение пребиотических компонентов в состав детской смеси служит ключевым фактором стимуляции роста Bifidobacterium. Это позволяет скорректировать вектор развития микробиоты кишечника, приближая его к показателям детей на естественном вскармливании.

Выводы. Таким образом, тип вскармливания оказывает значимое влияние на раннее формирование кишечной микробиоты. Смесь, обогащенная 2’-фукозиллактозой, способствует колонизации кишечника представителями рода Bifidobacterium, увеличение доли которых у детей на искусственном вскармливании может рассматриваться как адаптационный защитный механизм формирующейся микробиоты в условиях отсутствия грудного молока.

Ключевые слова: олигосахариды грудного молока, грудное вскармливание, искусственное вскармливание, кишечная микробиота, 2’-фукозиллактоза, младенцы, Bifidobacterium, Clostridium perfringens

Для цитирования: Оробинская ЯВ, Сугян НГ, Кошечкин СИ, Одинцова ВЕ, Захарова ИН, Макаркин ДВ. Олигосахариды грудного молока как фактор формирования дифференцированных микробиологических профилей кишечной микробиоты детей первых месяцев жизни. Медицинский совет. 2026;20(11):21–30. https://doi.org/10.21518/ms2026-270.

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Введение

В последние годы процесс колонизации кишечника младенцев рассматривается как одно из приоритетных направлений исследований в области педиатрии и здравоохранения. Особое значение придается первым 1000 дням жизни, в течение которых происходит становление кишечного микробиома и закладываются основы его дальнейшего функционирования. В этот период микробное сообщество претерпевает выраженные изменения, связанные как с постнатальной адаптацией организма, так и с переходом от молочного типа питания к более разнообразному рациону [1]. Микробиом кишечника в раннем возрасте характеризуется высокой динамичностью и относительной нестабильностью. В течение первых лет жизни его таксономический состав и функциональный потенциал постепенно изменяются, и уже к подростковому возрасту микробное сообщество достигает наибольшей стабильности и в последующем сохраняет сравнительно постоянную структуру во взрослом возрасте. Это позволяет рассматривать раннюю кишечную колонизацию как важнейший этап онтогенеза, определяющий направление дальнейшего развития микробиоты [2].

Одним из ключевых факторов, влияющих на формирование кишечного микробиома младенца, является грудное вскармливание (ГВ). Его значение определяется не только обеспечением физиологических потребностей ребенка в макрои микронутриентах, но и поступлением широкого спектра биологически активных компонентов, оказывающих влияние на микробную колонизацию, иммунную защиту и созревание кишечного барьера. Доказано, что преимущества исключительно ГВ имеют положительное влияние не только в период младенчества, но и сохраняются в более позднем возрасте [3].

Грудное молоко (ГМ) представляет собой сложную биологическую систему, включающую иммуноглобулины, лактоферрин, цитокины, микроорганизмы и олигосахариды грудного молока (ОГМ), которые в совокупности формируют условия для становления благоприятного микробного профиля кишечника [4].

Среди множества этих компонентов особый интерес представляют именно ОГМ, также известные как гликаны грудного молока, представляющие собой короткие полимеры простых сахаров. По содержанию в зрелом грудном молоке они занимают третье место после лактозы и липидов: их концентрация составляет до 20–25 г/л в молозиве и 5–15 г/л в зрелом молоке [5]. В отличие от большинства пищевых углеводов ОГМ практически не расщепляются ферментами желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) младенца и достигают дистальных отделов кишечника в неизмененном виде. Там они становятся субстратом для ограниченного круга микроорганизмов, обладающих способностью для их утилизации. К числу таких микроорганизмов прежде всего относятся представители рода Bifidobacterium, включая Bifidobacterium longum subsp. infantis, Bifidobacterium longum subsp longum, Bifidobacterium breve и отдельные штаммы Bifidobacterium bifidum. Благодаря этому ОГМ способствуют раннему поэтапному развитию микробиоты [6]. Функциональная роль ОГМ не ограничивается их пребиотическим эффектом. Эти соединения выполняют антиадгезивную функцию, поскольку по своей структуре сходны с гликановыми рецепторами поверхности эпителиоцитов и способны связывать патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, препятствуя их прикреплению к слизистой оболочке кишечника. Кроме того, они участвуют в регуляции иммунного ответа, способствуют созреванию эпителиального барьера, модулируют воспалительные реакции и поддерживают формирование иммунологической толерантности. В связи с этим ОГМ следует рассматривать не только как питательный компонент, но и как один из ключевых регуляторов ранней кишечной микробиоты [7].

Обогащение современных молочных смесей пребиотическими компонентами является высокоэффективной стратегией модуляции кишечной микробиоты у детей на ИВ. Несмотря на природную гетерогенность олигосахаридов грудного молока (более 200 вариантов), включение в адаптированные смеси научно обоснованного комплекса пребиотиков галактоолигосахаридов (ГОС), фруктоолигосахаридов (ФОС) и передового компонента 2’-фукозиллактозы (2’FL) позволяет успешно скорректировать траекторию микробной колонизации. Данная комбинация избирательно поддерживает доминирование рода Bifidobacterium, оптимизирует функционально-метаболический потенциал сообщества и предотвращает преждевременную экспансию зрелых анаэробных таксонов, приближая вектор развития микробиоты к показателям детей на грудном вскармливании [8–10].

Цель – оценить формирование таксономического состава кишечной микробиоты у детей первых месяцев жизни на грудном и искусственном вскармливании и интерпретировать особенности ее метаболического потенциала с позиции биологической роли олигосахаридов грудного молока.

Материалы и методы

Настоящая работа выполнена в рамках проспективного продольного неинтервенционного когортного исследования в параллельных группах. Исследование проводилось на базе кафедры педиатрии имени Г.Н. Сперанского ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Министерства здравоохранения Российской Федерации и ГБУЗ Московской области «Химкинская клиническая больница» в период с декабря 2023 г. по сентябрь 2025 г. В соответствии с протоколом исследования обследование проводилось в динамике с выполнением контрольных визитов на 30 ± 2 день жизни, 60 ± 2 день жизни и 120 ± 2 день жизни. Младенцы были распределены на группы в зависимости от вида вскармливания. Сформированы две сопоставимые группы: первую группу составили дети, находившиеся на ГВ (n = 45), вторую – дети, находившиеся на ИВ и получавшие детскую молочную смесь, обогащенную пребиотиками (ГОС 1,54 г на 100 г сухого продукта) и содержащую олигосахарид грудного молока (2’-FL 0,156 на 100 г сухого продукта) (n = 45). Таким образом, общее количество детей, включенных в исследование на исходном этапе, составило 90 человек. Расчет суточного объема питания у детей, находившихся на искусственном вскармливании, осуществлялся индивидуально с учетом возраста и массы тела ребенка с использованием калорийного метода.

Клиническое наблюдение за детьми проводилось в течение первых четырех месяцев жизни. На каждом этапе оценивались общее состояние ребенка, характер вскармливания, а также наличие факторов, потенциально способных оказать влияние на формирование кишечной микробиоты. Образцы биологического материала (образцы кала) отбирались дважды – во время первого и третьего визитов. Полученный материал использовался для последующего анализа качественного и количественного состава кишечной микробиоты, а также для оценки ее динамики в зависимости от типа вскармливания.

Всего контроль качества этапов сбора материала и пробоподготовки прошли 165 образцов. После проведения контроля качества секвенирования в дальнейший анализ были допущены 163 образца. Для изучения динамики кишечной микробиоты были отобраны образцы от детей, у которых одновременно соблюдались следующие условия: оба образца кала, полученные на первом и третьем визитах, успешно прошли контроль качества, а в период наблюдения отсутствовали нежелательные явления, не связанные с типом вскармливания и потенциально способные повлиять на состав кишечной микробиоты, в частности острые респираторные вирусные инфекции. Указанным критериям соответствовали 126 образцов, полученные от 64 детей. В окончательный анализ были включены 34 ребенка, находившихся на грудном вскармливании, и 30 детей, находившихся на искусственном вскармливании. С учетом способа родоразрешения в окончательной выборке 9 детей родились путем кесарева сечения, 55 детей – через естественные родовые пути.

Исследование кишечной микробиоты проводилось на основании анализа образцов кала, полученных на запланированных этапах наблюдения. Для оценки различий в микробном составе между исследуемыми группами выполнялся анализ дифференциальной представленности бактериальных таксонов на каждом визите наблюдения. С целью определения микроорганизмов, в наибольшей степени обусловливающих межгрупповые различия в структуре микробного сообщества, применялся метод NearestBalance. Этот подход позволяет учесть относительную природу данных, т. е. то, что секвенирование позволяет оценить только относительные представленности бактерий, а не их абсолютное количество. С его помощью среди всех бактерий были выделены две группы, баланс между которыми сильнее всего связан с типом вскармливания.

Исследование выполнено в соответствии с принципами биомедицинской этики, действующими нормативными требованиями и утвержденным протоколом исследования. Протокол исследования был одобрен Локальным этическим комитетом Департамента здравоохранения города Москвы ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Министерства здравоохранения Российской Федерации, протокол №12 от 10.10.2023 г.

Результаты и обсуждение

Микробиом человека и его организм следует рассматривать как сформировавшуюся в результате коэволюции, взаимной адаптации и функциональной интеграции на протяжении сотен тысяч лет единую систему. ЖКТ человека заселен богатым и разнообразным микробным сообществом, формирование которого начинается сразу после рождения и продолжается в течение всей жизни. В ранее проведенном исследовании было показано, что ГВ ассоциировано с меньшим микробным разнообразием кишечника у младенцев [11]. Также известно, что кишечник новорожденных в значительной степени заселяется микроорганизмами, способными утилизировать ОГМ, в т. ч. представителями рода Bacteroides. Это позволяет предположить, что состояние кишечного микробиома в раннем неонатальном периоде может определяться не столько общим бактериальным разнообразием, сколько преобладанием отдельных таксонов, адаптированных к использованию компонентов ГМ, в частности Bacteroides и Bifidobacterium. Однако данное положение требует дальнейшего изучения [12].

Результаты нашего исследования при первом визите показали различия в представленности ряда бактериальных видов между группами детей, находившихся на грудном и искусственном вскармливании (рис. 1).

Рисунок 1. Бактерии, которые вносят основной вклад в различия между группами на 1-м визите
Figure 1. Bacteria contributing the most to differences between groups at Visit 1

У детей, находившихся на ИВ, более высокими значениями характеризовались Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Veillonella parvula, Bifidobacterium longum, Flavonifactor plautii и Bacteroides uniformis. На данном этапе наибольший вклад в микробный профиль группы ИВ вносили Escherichia coli и Enterococcus faecalis, что может свидетельствовать о более выраженном представительстве факультативно-анаэробных микроорганизмов и ранних колонизаторов кишечника у детей на ИВ, получающих искусственные смеси к первому месяцу жизни. В ранее опубликованных исследованиях также сообщалось о большем видовом богатстве и разнообразии кишечной микробиоты, а также о тенденции к увеличению ее бактериального разнообразия у младенцев, которых кормили из бутылочки [13]. Примечательно, что даже частичное введение прикорма может приводить к формированию у детей на ГВ такого состава кишечной микробиоты, который в большей степени приближается к профилю детей, находящихся на ИВ [14]. По литературным данным, кишечная микробиота детей, находящихся на ИВ, как правило, характеризуется более высоким разнообразием, большей представленностью факультативных анаэробов и более широким спектром таксонов, включая Escherichia coli, Clostridium difficile, Bacteroides и Prevotella. Установлено, что Escherichia coli (E. сoli) участвует в антибактериальной защите за счет продукции колицинов – бактериоцинов белковой природы, способных подавлять рост близкородственных бактериальных штаммов, снижая конкуренцию за питательные субстраты и экологические ниши. Это дает понять, что присутствие комменсальных штаммов E. coli в составе кишечной микробиоты младенцев может рассматриваться как один из факторов колонизационной резистентности, способствующий ограничению избыточного роста потенциально нежелательных микроорганизмов. E. coli в большинстве случае – типичный представитель кишечной микробиоты, следовательно, ее ранняя колонизация необязательно имеет патологическое значение, а, напротив, может быть связана с формированием стабильного микробного сообщества и становлением защитных функций микробиоты [15, 16].

В группе ГВ на первом визите относительно более высокая представленность была отмечена для Haemophilus parainfluenzae. Несмотря на то что в предыдущих исследованиях не была установлена связь между присутствием Haemophilus influenzae в кишечном микробиоме и развитием респираторных инфекций, показано, что представители данного рода могут колонизировать кишечный тракт без проявлений патогенного потенциала [17, 18]. Другой, особый интерес вызывают представители рода Staphylococcus, в частности Staphylococcus hominis и Staphylococcus aureus (S. аureus). По данным литературы, отдельные штаммы S. аureus способны персистировать в кишечной микробиоте младенцев в течение нескольких месяцев, при этом их содержание в образцах кала может оставаться достаточно высоким. Установлено, что около половины штаммов S. аureus, выделенных из кишечной микрофлоры младенцев, являются токсин-продуцирующими, однако, по-видимому, это не сопровождается неблагоприятным влиянием на состояние здоровья детей [19]. Полученные данные могут косвенно свидетельствовать о протективной роли ОГМ в поддержании микробного гомеостаза кишечника. В частности, S. аureus способен переходить от состояния комменсального колонизатора к инфекционному патогену, что определяется характером взаимодействия между кишечным барьером, иммунными клетками, составом микробиоты и степенью сохранности кишечной стенки [20]. В исследовании S. Jepsen показано, что отдельные структуры гликозилированных соединений способны существенно модифицировать активацию, дифференцировку и функциональное состояние макрофагов, полученных из моноцитов, в ответ на воздействие S. аureus. Наиболее выраженный эффект продемонстрировала 6’-сиаллилактоза (6’-SL): ее действие сопровождалось изменением экспрессии поверхностных маркеров макрофагов, что соответствовало формированию активированного М1-подобного фенотипа. Кроме того, при совместном воздействии 6’-SL и S. aureus по сравнению с изолированным воздействием S. аureus отмечалось повышение продукции провоспалительных цитокинов ФНО-α, IL-6, IL-8, IFN-γ и IL-1β. Также макрофаги, обработанные 6’-SL, характеризовались изменением пролиферативной активности и повышенной экспрессией ключевого транскрипционного фактора, ассоциированного с М1-поляризацией. В совокупности эти результаты свидетельствуют о том, что отдельные компоненты ГМ способны усиливать иммунный ответ на S. аureus, не индуцируя воспалительную реакцию в отсутствие самого патогена. Это позволяет предположить их значимую роль в поддержании противоинфекционной защиты в раннем младенческом возрасте [21]. Согласно данным исследования Erika Lindberg, основным источником штаммов S. аureus, выявляемых у новорожденных, преимущественно является кожная микрофлора родителей. Установлено, что 90% штаммов S. аureus, обнаруженных в кале младенцев на 3-и сут. жизни, и 75% штаммов, выявленных у детей в возрасте до 1 мес., были идентичны штаммам, присутствовавшим на коже родителей через 3 дня после родов. Авторы также показали, что S. аureus выявлялся на сосках матери почти так же часто, как и в ее носовых ходах (22 и 30% соответственно). Примечательно, что у ребенка, рожденного путем кесарева сечения, уже на третьи сутки жизни в фекалиях был обнаружен S. аureus, идентичный штамму, выделенному с сосков матери [22]. В этом аспекте важную роль играет контакт «кожа к коже» в первый час после рождения, или т. н. золотой час. Его реализация способствует раннему прикладыванию к груди, становлению лактации, а также первичной микробной инокуляции новорожденного материнскими микроорганизмами [23]. Следует отметить, наибольшая частота носительства S. аureus выявлялась у младенцев в возрасте от 29 дней до 6 мес. и составляла 13,86%. Считается, что это связано с функциональной незрелостью иммунной системы и, как следствие, с более высокой восприимчивостью младенцев к колонизации S. аureus [24]. Эти результаты согласуются с данными других исследований, согласно которым частота носительства S. аureus у детей максимальна в первые 6 мес. жизни и в дальнейшем постепенно снижается с возрастом. Имеются также сведения о возможности передачи метициллин-резистентного Staphylococcus aureus от матери ребенку при ГВ. Вместе с тем бактерии, присутствующие в ГМ, включая Lactobacillus и S. aureus, могут участвовать в формировании иммунной системы ребенка [25, 26]. Следует подчеркнуть, что кишечная колонизация S. аureus чаще наблюдается у детей, находящихся на ГВ, по сравнению с детьми, получающими ИВ, что согласуется и с результатами нашего исследования: у детей на ИВ S. аureus не выявлялся (рис. 2) [27].

Рисунок 2. Распространенность Staphylococcus aureus на 1-м и 3-м визите в зависимости от типа вскармливания
Figure 2. Prevalence of Staphylococcus aureus at Visits 1 and 3 depending on feeding type

Анализ распространенности Staphylococcus aureus на первом визите продемонстрировал статистически значимые межгрупповые различия с противоположной направленностью. В группе ГВ данный микроорганизм выявлялся у 20,6% детей (95% ДИ: 10,3–36,8), при этом в группе ИВ он не был обнаружен ни в одном из исследованных образцов (0%; 95% ДИ: 0–11,4, p = 0,0119, p.adj = 0,0476; табл. 1).

Поэтому выявление кожно-ассоциированных стафилококков у детей на ГВ может рассматриваться не как изолированный микробиологический феномен, а как часть физиологического континуума, включающего ранний контакт матери и ребенка, успешное начало грудного вскармливания и его продолжительности и последующую передачу материнской микробиоты через кожу и ГМ, в то же время отсутствие Staphylococcus aureus у детей на ИВ можно рассматривать в качестве положительного маркера в условиях ограниченного количества защитных факторов питания по сравнению с ГВ.

Выявление Veillonella ratti и Veillonella dispar (V. dispar) среди таксонов, ассоциированных с ГВ, имеет не только таксономическое, но и функциональное значение. Представители рода Veillonella, включая V. dispar, относятся к числу типичных обитателей кишечника и ротовой полости младенцев. Показано, что они могут поступать в организм ребенка с ГМ, входить в состав микробиома ГМ и участвовать в становлении кишечной микробиоты, в частности в утилизации промежуточных продуктов бактериальной ферментации [28]. Представители рода Veillonella являются грамотрицательными облигатными анаэробами, использующими лактат в качестве основного энергетического субстрата. Их присутствие и относительная численность тесно связаны с активностью лактат-продуцирующих микроорганизмов, прежде всего Bifidobacterium и Streptococcus. При ГВ ОГМ селективно стимулируют рост Bifidobacterium, которые в процессе ферментации этих гликанов образуют ацетат и лактат. Последний, в свою очередь, служит субстратом для лактат-утилизирующих бактерий, включая Veillonella. Таким образом, уже в первый месяц жизни у детей, находящихся на ГВ, можно предполагать формирование ранних трофических цепей, в которых ОГМ выступают первичным субстратом для Bifidobacterium, а продукты их метаболизма поддерживают рост других комменсальных анаэробов. Подобная метаболическая организация свидетельствует о постепенном созревании микробного сообщества и формировании функциональных взаимодействий между его участниками. Одной из основных форм такого взаимодействия является перекрестное питание метаболитами [29]. При данном типе межмикробных отношений один микроорганизм-продуцент выделяет метаболиты, которые затем используются другим микроорганизмом-консументом. Кросс-метаболизм обеспечивает более эффективное использование доступных питательных веществ в общей среде и расширяет метаболические ниши, доступные взаимодействующим бактериям [30]. Вместе с тем, по данным исследования K. Fehr et al., данный потенциально благоприятный эффект может снижаться в случаях, когда ребенок получает сцеженное грудное молоко [31]. Что касается ИВ, в наших результатах среди ассоциированных с данным типом питания таксонов преобладала только Veillonella parvula. Полученные данные частично согласуются с результатами исследования F. Guaraldi et al., согласно которым даже незначительное добавление молочной смеси к ГМ сопровождается сдвигом микробиоты в направлении, характерном для ИВ, для которого типично большее таксономическое разнообразие [32]. В частности, при таком типе питания увеличивается представленность Clostridium, Streptococcus, Bacillus subtilis, Bacteroides vulgatus и Veillonella parvula [32].

Обнаружение Clostridium perfringens представляет интерес в контексте анализа факторов, влияющих на становление ранней кишечной микробиоты. Полученные в нашем исследовании данные свидетельствуют о том, что способ родоразрешения может оказывать влияние на особенности ранней колонизации кишечника новорожденных данным микроорганизмом (рис. 3).

Рисунок 3. Распространенность Clostridium perfringens у детей, рожденных естественным путем и путем кесарева сечения
Figure 3. The prevalence of Clostridium perfringens in caesarean-born infants compared to vaginally-born infants

В настоящем исследовании частота выявления данного микроорганизма у детей первого месяца жизни была выше в группе, рожденной путем кесарева сечения (КС), по сравнению с детьми, рожденными через естественные родовые пути (ЕР): 55,6% против 27,3% соответственно. Одновременно отсутствие Clostridium perfringens чаще регистрировалось у детей после ЕР (72,7%) по сравнению с детьми после КС (44,4%). Несмотря на отсутствие статистически значимых различий (p = 0,124; p.adj = 0,496), выявленная тенденция представляет клиническую значимость. Она согласуется с современными представлениями о том, что у детей, рожденных путем КС, процесс первичного микробного заселения кишечника отличается от такового у детей после ЕР [33]. При вагинальном родоразрешении новорожденный контактирует с материнской вагинальной микробиотой, что способствует более физиологичному формированию раннего микробиоценоза. В случае КС этот путь передачи микроорганизмов ограничен, в результате чего состав микробиоты может смещаться в сторону бактерий, ассоциированных с окружающей средой, госпитальной флорой и условно-патогенными таксонами [34]. Таким образом, результаты исследования позволяют предположить, что КС ассоциировано с тенденцией к более частому выявлению Clostridium perfringens в кишечной микробиоте детей первого месяца жизни, что согласуется с результатами других научных обзоров (табл. 2) [35–37].

По мере взросления младенцев уже к третьему визиту в группе ГВ в качестве наиболее характерных таксонов определялись Bifidobacterium bifidum (B. bifidum), Veillonella ratti, Clostridium perfringens, Haemophilus parainfluenzae, Lacticaseibacillus paracasei, Bifidobacterium breve и Veillonella dispar. При этом наибольший вклад в различия между группами вносили B. bifidum и Veillonella ratti, что подчеркивает сохранение специфического микробного профиля, ассоциированного с ГВ (рис. 4).

Рисунок 4. Бактерии, которые вносят основной вклад в различия между группами на 3-м визите
Figure 4. Bacteria contributing the most to differences between groups at Visit 3

Представленность Bifidobacterium bifidum уже на первом визите в группе ГВ, а также увеличение ее относительного содержания и сохранение в составе доминирующей ассоциации к третьему визиту свидетельствуют о быстром заселении кишечника младенцев Bifidobacterium в первые недели жизни и их последующем прогрессирующем нарастании. Вероятно, этому в значительной степени способствуют бифидогенные свойства ОГМ. Особое значение придается 2’-FL, наиболее распространенному ОГМ, который играет важную роль в становлении кишечной микробиоты и иммунной системы младенцев [38]. Вместе с тем механизмы, посредством которых ОГМ реализуют благоприятное влияние на здоровье ребенка через модуляцию кишечного микробиома, остаются изученными не в полной мере. Экспериментальные данные подтверждают значимость 2’-FL в регуляции микробного сообщества кишечника. Показано, что у взрослых мышей, получавших 2’-FL, возрастало содержание таксонов, ассоциированных с благоприятным состоянием кишечной экосистемы, в т. ч. представителей родов Bifidobacterium и Lactobacillus; при этом микробиота, модифицированная под влиянием 2’-FL, также оказывала защитный эффект в отношении колита [39]. С использованием Bifidobacterium infantis как модели бактерии, утилизирующей 2’-FL, были идентифицированы секретируемые метаболиты, включая пантотеновую кислоту, которая способствовала защите кишечного барьера от окислительного стресса и сопровождалась уменьшением выраженности воспалительных изменений [39]. Кроме того, анализ метаболических путей показал, что ряд нарушений, характерных для фекальной микробиоты пациентов с язвенным колитом, частично восстанавливался на фоне применения 2’-FL в экспериментальной модели [39].

Полученные нами результаты согласуются и с данными метагеномных исследований, согласно которым в раннем возрасте в составе микробиоты выявляется высокая представленность ограниченного числа видов Bifidobacterium, прежде всего B. breve, с последующим увеличением доли таксонов, характерных для более зрелого микробиома, таких как B. longum и B. adolescentis [40]. Это наблюдение представляется важным и в контексте сопоставления различных типов вскармливания, поскольку в состав современных молочных смесей нередко включают Bifidobacterium или сложные олигосахариды, в частности ГОС, с целью частичного воспроизведения функциональных свойств ГМ. В этой связи заслуживают внимания результаты исследования N. Heppner et al., в котором показано, что детская смесь, обогащенная ГОС, способствовала сохранению высокого уровня Bifidobacterium, что согласуется и с полученными нами данными [41].

В группе ИВ основной вклад в межгрупповую дифференциацию на видовом уровне вносили Bifidobacterium longum и Akkermansia muciniphila (A. muciniphila). Последняя представляет собой хорошо изученную анаэробную бактерию, специализирующуюся на деградации муцина и ассоциированную с поддержанием здоровья человека. С учетом структурного сходства между слизистыми гликанами и свободными ОГМ особый интерес представляет способность A. muciniphila утилизировать ОГМ. В исследовании I. Kostopoulos et al. показано, что A. muciniphila способна расти на человеческом молоке и расщеплять его компоненты, представленные олигосахаридами [42]. Протеомный анализ продемонстрировал экспрессию ферментов, обеспечивающих деградацию ключевых гликанов, в т. ч. α-L-фукозидаз, β-галактозидаз, экзо-α-сиалидаз и β-N-ацетилгексозаминидаз. Указанные ферменты участвуют в расщеплении таких структур, как 2’-FL, LNT, лактоза и LNnT. Гидролиз гликанов хозяина создает условия для метаболического взаимодействия A. muciniphila с другими комменсальными микроорганизмами, что, вероятно, способствует формированию устойчивой микробной экосистемы кишечника. Таким образом, способность A. muciniphila использовать компоненты человеческого молока может обеспечивать ее выживание в кишечнике в раннем возрасте, колонизацию слизистого слоя в первые годы жизни и, как следствие, участие в поддержании барьерной функции слизистой оболочки и метаболического гомеостаза. С учетом этих данных выявление данного таксона в группе ИВ, вероятно, может быть связано с добавлением 2’-FL в состав молочной смеси, использованной в настоящем исследовании [42]. Вместе с тем в литературе представлены и дополнительные данные относительно клинического значения A. muciniphila, т. к., согласно данным L. Jiang et al. [43], у детей с ожирением по сравнению с контрольной группой отмечалось более низкое относительное содержание Akkermansia muciniphila и более высокое содержание представителей родов Ruminococcus, Agathobacter и Collinsella. И в целом было показано, что у детей с ожирением по сравнению с детьми с нормальной массой тела выявлены более низкие показатели α-разнообразия кишечной микробиоты и меньшая относительная численность доминирующих пробиотических микроорганизмов при одновременном увеличении доли родов, ассоциированных с метаболическими нарушениями, усилением воспалительных процессов и снижением интенсивности обмена веществ [43]. Bifidobacterium longum – одна из доминирующих бактерий в микробиоте младенцев, преобладала у детей на ИВ. В отношении части других микроорганизмов к третьему визиту структура межгрупповых различий существенно изменялась, что свидетельствует о различии траекторий созревания кишечной микробиоты в зависимости от типа вскармливания (рис. 4). В то же время на 3-м визите большинство микроорганизмов не было ассоциировано с конкретным типом вскармливания.

Анализ суммарной представленности семейства Bifidobacteriaceae в образцах не выявил достоверных различий между группами, при этом частота встречаемости (наличие в образце) Bifidobacteriaceae и на 1-м и на 3-м визитах была выше у детей на ИВ (рис. 5).

Рисунок 5. Суммарная представленность семейства Bifidobacteriaceae в образцах младенцев на грудном и искусственном скармливании на двух визитах
Figure 5. Bacteria contributing the most to differences between groups at Visit 3

На 1-м визите Bifidobacteriaceae выявлялись у 70,6% детей на грудном и у 83,3% детей на ИВ; к 3-му визиту частота их обнаружения увеличилась до 79,4 и 96,7% соответственно. Следовательно, доля детей без представителей данного семейства снизилась с 29,4 до 20,6% в группе ГВ и с 16,7 до 3,3% в группе ИВ. В целом Bifidobacteriaceae широко выявлялись в обеих группах, при этом более высокая частота их обнаружения отмечалась у детей на ИВ как на 1-м, так и на 3-м визите.

Сопоставление групп между собой показывает, что уже на первом визите тип вскармливания ассоциирован с различиями в составе кишечной микробиоты, однако к третьему визиту эти различия становятся более структурированными и биологически интерпретируемыми. Для детей на грудном вскармливании более характерно сохранение профиля, включающего B. bifidum, B. breve, Lacticaseibacillus paracasei и представителей рода Veillonella, что может соответствовать микробиоте, формирующейся под влиянием грудного молока и его биоактивных компонентов [44, 45]. Напротив, у детей на искусственном вскармливании к третьему визиту отмечается более выраженная представленность B. longum, A. muciniphila, Bacteroides spp. и других таксонов, ассоциированных с метаболическим разнообразием и усложнением микробной экосистемы. Следовательно, выявленные различия отражают не только вариации в наличии отдельных микроорганизмов, но и различные направления постнатального созревания кишечного микробиома [46]. Более высокая доля и частота выявления B.longum у детей на искусственном вскармливании при наличии 2’-Fl в составе смеси согласуются с данными других исследований и подтверждают бифидогенный эффект данного олигосахарида. Высокий уровень бифидобактерий рассматривается как благоприятный признак становления кишечной микробиоты и ассоциируется с многочисленными положительными эффектами для здоровья младенца [47].