新生児の食事は、母乳または粉ミルクを与えられた乳児の異なる年齢での糞便マイクロバイオータとメタボロームプロファイルを変化させる

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Am. J. Clin. Nutr..2020 06;111(6):1190-1202. 5824718. doi: 10.1093/ajcn/nqaa076.

新生児の食事は、母乳または粉ミルクを与えられた乳児の異なる年齢での糞便マイクロバイオータとメタボロームプロファイルを変化させる

Neonatal diet alters fecal microbiota and metabolome profiles at different ages in infants fed breast milk or formula.

Lauren R Brink
Kelly E Mercer
Brian D Piccolo
Sree V Chintapalli
Ahmed Elolimy
Anne K Bowlin
Katelin S Matazel
Lindsay Pack
Sean H Adams
Kartik Shankar
Thomas M Badger
Aline Andres
Laxmi Yeruva

PMID: 32330237 PMCID: PMC7266684. DOI: 10.1093/ajcn/nqaa076.

抄録

背景:

新生児の食事は子供の健康に大きな影響を与え、糞便微生物叢や代謝物の変化を調節する可能性があります。

BACKGROUND: Neonatal diet has a large influence on child health and might modulate changes in fecal microbiota and metabolites.

目的:

目的は、母乳育児（BF）、乳製品ベースの粉ミルク（MF）、または大豆ベースの粉ミルク（SF）を投与された乳児を対象に、異なる年齢における糞便微生物相と代謝物を調査することである。

OBJECTIVES: The aim is to investigate fecal microbiota and metabolites at different ages in infants who were breastfed (BF), received dairy-based milk formula (MF), or received soy-based formula (SF).

方法:

糞便サンプルは、BF、MF、SF の乳児について、3 ヶ月（n=16、12、14）、6 ヶ月（n=20、19、15）、9 ヶ月（n=12、11、12）、12 ヶ月（n=14、14、15）に採取した。9ヶ月まで母乳育児を行い、粉ミルクに切り替えた乳児は、12ヶ月で母乳育児をしなくなったと考えた。微生物学的データは、16S リボソーム RNA シーケンシングを用いて取得した。アンターゲットメタボロミクスは、Q-Exactive Hybrid Quadrupole-Obitrrap質量分析計を用いて実施した。データは、RStudio（バージョン1.1.463）プラットフォーム内のR（バージョン3.6.0）を用いて解析した。

METHODS: Fecal samples were collected at 3 (n = 16, 12, and 14, respectively), 6 (n = 20, 19, and 15, respectively), 9 (n = 12, 11, and 12, respectively), and 12 mo (n = 14, 14, and 15, respectively) for BF, MF, and SF infants. Infants that breastfed until 9 mo and switched to formula were considered as no longer breastfeeding at 12 mo. Microbiota data were obtained using 16S ribosomal RNA sequencing. Untargeted metabolomics was conducted using a Q-Exactive Hybrid Quadrupole-Orbitrap mass spectrometer. The data were analyzed using R (version 3.6.0) within the RStudio (version 1.1.463) platform.

結果:

生後3、6、9ヶ月のBF乳児のα-多様性は最も低く、SF乳児の多様性は最も高く、MFは中間的であった。ビフィズス菌は、SFでは生後1年までの間、BF乳児と比較して2.6～5倍低かった。生後3ヵ月時点では、SF（2％）ではMF（0.4％）、BF（0.08％）よりもRuminococcaceae（ルミノコッカス科）の未同定属が高かった。高血圧児では、酪酸、d-スフィンゴシン、キヌレン酸、インドール-3-乳酸、インドール-3-酢酸、ベタインの濃度がMF、SFに比べて高かった。3月齢では、Ruminococcaceaeはアゼライン酸、ゲンチス酸、イソシトリン酸、セバシン酸、シリンジン酸と正の相関を示した。6月にOscillospiraは3-ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシヒドロ桂皮酸、ベタインと負の相関がありましたが、Bifidobacteriumは5-ヒドロキシトリプタミンと負の相関がありました。生後12ヶ月の時点で、Lachnospiraceaeはヒドロキシフェニル乳酸と負の相関があった。

RESULTS: At 3, 6, and 9 mo of age BF infants had the lowest α-diversity, SF infants had the highest diversity, and MF was intermediate. Bifidobacterium was 2.6- to 5-fold lower in SF relative to BF infants through 1 y of life. An unidentified genus from Ruminococcaceae higher in the SF (2%) than in the MF (0.4%) and BF (0.08%) infants at 3 mo of age was observed. In BF infants higher levels of butyric acid, d-sphingosine, kynurenic acid, indole-3-lactic acid, indole-3-acetic acid, and betaine were observed than in MF and SF infants. At 3 mo Ruminococcaceae was positively correlated to azelaic, gentisic, isocitric, sebacic, and syringic acids. At 6 mo Oscillospira was negatively correlated with 3-hydroxybutyric-acid, hydroxy-hydrocinnamic acid, and betaine whereas Bifidobacterium was negatively associated with 5-hydroxytryptamine. At 12 mo of age, Lachnospiraceae was negatively associated with hydroxyphenyllactic acid.

結論:

乳児の食事は生後1年目の糞便マイクロバイオームとメタボロームに大きな影響を与えます。

CONCLUSIONS: Infant diet has a large impact on the fecal microbiome and metabolome in the first year of life.This study was registered at clinicaltrials.gov as NCT00616395.