Czy mleko matki może odżywiać mikroorganizmy manipulujące umysłem?

Ludzkie mleko wydaje się być prostym koktajlem przeznaczonym do żywienia dzieci, jednak okazuje się, że jest czymś znacznie więcej. Zawiera również składniki odżywiające korzystne bakterie jelitowe, a także pewne substancje wpływające na zmianę zachowania u dziecka. Matka karmiąca piersią nie tylko żywi swoje dziecko – buduje również jego wewnętrzny świat i przy okazji manipuluje nim.

Autor: Ed Yong 8 kwietnia 2015

Dla Katie Hinde, biologa ewolucyjnego z Harvard University, która specjalizuje się w mleku, te wszystkie mechanizmy są ze sobą powiązane. Badaczka podejrzewa, że substancje znajdujące się w mleku kobiecym, poprzez kształtowanie społeczności mikrobów w dziecięcych jelitach, mogą wpływać na jego zachowanie w sposób korzystny dla matki.

Ta prowokująca do myślenia, i jak na razie nie potwierdzona hipoteza, nie jest wcale tak do końca odległą wizją. Wraz z doktorantką, Cary Allen-Blevins oraz naukowcem z University of Massachussetts zajmującym się żywnością – Davidem Sela, Hinde przedstawiła swoją wizję w artykule łączącym neuronaukę, biologię ewolucyjną i mikrobiologię.

Praca zaczyna się od omówienia licznych składników mleka matki, wśród których znajdują się cukry złożone zwane oligosacharydami. Wszystkie ssaki je wytwarzają, ale organizm człowieka posiada ich wyjątkową różnorodność. Zidentyfikowano ponad 200 HMO (ang. human milk oligosaccaride – oligosacharydy ludzkiego mleka), i stanowią one trzeci pod względem zawartości składnik mleka, zaraz po laktozie i tłuszczu.

Postulated HMO effects. HMOs may benefit the breast-fed infant in multiple different ways. (A) HMOs are prebiotics that serve as metabolic substrates for beneficial bacteria (green) and provides them with a growth advantage over potential pathogens (purple). (B) HMOs are antiadhesive antimicrobials that serve as soluble glycan receptor decoys and prevent pathogen attachment. (C) HMOs directly affect intestinal epithelial cells and modulate their gene expression, which leads to changes in cell surface glycans and other cell responses. (D) HMOs modulate lymphocyte cytokine production, potentially leading to a more balanced Th1/Th2 response. (E) HMOs reduce selectin-mediated cell–cell interactions in the immune system and decrease leukocyte rolling on activated endothelial cells, potentially leading to reduced mucosal leukocyte infiltration and activation. (F) HMOs provide Sia as potentially essential nutrients for brain development and cognition. (Center photo taken from author's personal collection). Human milk oligosaccharides: Every baby needs a sugar mama. Human milk oligosaccharides: Every baby needs a sugar mama. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3406618/
Prawdopodobny wpływ HMO (ang. human milk oligosaccaride – oligosacharydy ludzkiego mleka). HMO mogą mieć pozytywny wpływ na niemowlęta karmione piersią. (A) HMO są prebiotykami, które służą jako metaboliczne substraty dla korzystnych bakterii (zielone) i zapewniają im możliwość wzrostu pośród potencjalnych patogenów (fioletowy). (B) HMO wykazują właściwości antyadhezyjne względem bakterii, służą jako rozpuszczalne wabiki dla receptora glikanowego oraz zapobiegają przyleganiu patogenów. (C) HMO wpływają bezpośrednio na komórki nabłonka jelit – zmieniają ekspresje ich genów, co prowadzi do zmian glikanów powierzchniowych oraz innych reakcji komórki. (D) HMO modulują wytwarzanie cytokin przez limfocyty, co może prowadzić do bardziej zrównoważonej odpowiedzi Th1/Th2. (E) HMO redukują interakcje między komórkami immunologicznymi za pośrednictwem selektyny oraz zmniejszają toczenie się leukocytów na aktywowanych komórkach śródbłonka, co potencjalnie prowadzi do zmniejszenia nacieku limfocytów w błonie śluzowej oraz aktywacji. (F) HMO dostarczają kwas sialowy (Sia) uznawany za potencjalnie istotny składnik odżywczy w rozwoju mózgu i procesach poznawczych. Źródło: Bode L. Human milk oligosaccharides: every baby needs a sugar mama. Glycobiology. 2012 Sep; 22(9):1147-62.

Jednak organizm dziecka nie jest zdolny do trawienia tych cukrów. Stanowią one pożywienie dla bakterii, zwłaszcza z rodzaju Bifidobacteria i Bacteroides. Szczególnie jeden szczep – Bifidobacterium longum infantis – może konkurować z pozostałymi, dzięki temu że posługuje się unikalnym „genetycznym zestawem sztućców”, który umożliwia trawienie HMO wyjątkowo skutecznie.

Pytanie, dlaczego organizm matki miałby trudzić się wytwarzaniem tych cukrów? Produkcja mleka jest dość kosztownym procesem – kobieta zamienia część swojego ciała w płynną substancję odżywczą. Oczywiście, dzięki temu karmi swoje rozwijające się dziecko, lecz w takim razie dlaczego organizm nie miałby spożytkować całej energii na wypełnienie mleka jedynie substancjami przyswajalnymi przez niemowlę? Po co „dokarmia” również mikroby? „Dla mnie to oczywiste, że dokarmianie mikrobów jest inwestycją, która przynosi znaczące korzyści”, twierdzi Hinde. Autorka badania rozumie przez to, że wytworzenie właściwej społeczności mikrobów przynosi korzyści wykraczające poza standardowe odżywianie.

B. infantis i inne pokrewne gatunki, zajmując przestrzeń i pochłaniając dostępne składniki odżywcze, utrudniają w ten sposób rozwój mikrobom chorobotwórczym. HMO odstrasza niepożądanych najeźdźców bardziej bezpośrednio. Wiele patogenów rozpoczyna inwazję od rozpoznania cząsteczek cukrów znajdujących się na powierzchni komórek jelitowych. HMO przypomina te cukry, a więc działa jako pływająca przynęta, który odciąga patogeny z dala od jelit. Mleko matki wpływa na selekcję mikroorganizmów – wspiera korzystne mikroby oraz zapobiega kolonizacji patogennymi. Mówiąc inaczej, mleko wyposaża organizm małego człowieka we właściwy zestaw bakteryjnych pionierów.

Niezwykle istotnym jest, aby ta pierwsza społeczność mikrobów była właściwa, ponieważ to właśnie one kierują rozwojem układu immunologicznego, tworząc zrównoważoną pulę strażników zdolnych do wykrywania i reagowania na patogeny, ale równocześnie nie szalejących w przypadku kontaktu z nieszkodliwymi rzeczami jak pyłki czy kurz.

Istnieje coraz więcej dowodów, głównie na myszach, mówiących o tym, że flora jelitowa może kształtować wczesny rozwój układu nerwowego. Bakterie potrafią komunikować się z mózgiem poprzez nerw błędny – coś na kształt długiej linii telefonicznej przesyłającej wiadomości pomiędzy mózgiem a jelitami. Uwalniają także sygnały chemiczne, czyli substancje takie jak dopamina i serotonina – dzięki nim mogą wpływać na zachowanie zwierząt. Niektóre badania wykazały, że myszy dorastające w sterylnym otoczeniu zachowują się odmiennie od myszy normalnie skolonizowanych: na ogół są mniej lękliwe i podejmują większe ryzyko. Inne odkrycia mówią, że pewne mikroby mogą obniżać lęk u normalnych, zdrowych gryzoni.

Ta cecha wpływania na umysł może być naprawdę użyteczna dla matki. Rodzicielstwo jest kosztowne. Pochłania czas i energię. To w interesie dziecka leży wykorzystanie tak wiele z tego wysiłku, jak to możliwe, by mieć najlepszy możliwy start w życiu. Jednak mamy muszą obdarzyć uwagą wszystkie swoje dzieci, zarówno te już obecne, jak i te przyszłe. Jeśli poświęcą zbyt wiele wysiłku na jedno, mogą nie być w wystarczająco dobrej formie, aby wychować ich więcej. Jeśli uda im się odstawić swoje obecne dziecko wcześniej, szybciej mogą mieć kolejne.

Pamiętajcie, że nie są to świadome decyzje. Nie próbuję przedstawić matek jako istot zimnych i kalkulujących. Jednak to ważne, aby pamiętać, że z suchego, ewolucyjnego punktu widzenia, mamy i dzieci mają pewien konflikt interesów. Mówiąc prościej, niemowlęta mają tendencję do domagania się większego nakładu, niż jest to idealne dla matki, a ewolucja wyposażyła niemowlę w sposoby zdobywania tej inwestycji – pomyśl o uśmiechach, płaczu, przytulaniu się, napadach złości. Również matki powinny mieć środki zaradcze, by zyskiwać przewagę w tych nieuniknionych konfliktach.

Science Magazine
Oligosacharydy zawarte w ludzkim mleku mogą mieć wpływ na mikrobiotę jelit — a w konsekwencji na zdrowie i dobre samopoczucie niemowlęcia. Źródło: Katie Hinde, Zachery T. Lewis, Mother’s littlest helpers, Science 26 June 2015: Vol. 348 no. 6242 pp. 1427-1428 

Hinde uważa, że HMO mogą działać jako jeden z nich. Jeśli te cukry mogą żywić konkretne drobnoustroje i jeśli pewne mikroby mogą zmienić zachowanie dziecka, to organizm matki może potencjalnie zmieniać zawartość HMO mleku, aby wpływać na dzieci. Niemowlęta mogą stać się mniej wymagające. Mogą być mniej aktywne i poświęcać więcej energii na rozwój, niż na zabawę i odkrywaniu otoczenia. Mogą być mniej lękliwe i wcześniej stać się samodzielne.

Ponownie, to także nie jest wydumane. Hinde wykazała w swoich badaniach, że mleko młodszych matek małpich zawiera mniej kalorii, ale więcej kortyzolu – hormonu związanego ze stresem. Dzieci, które piją mleko z kortyzolem, są bardziej nerwowe i mniej ciekawskie. Szybciej też rosną. Być może jest to ze sobą powiązane. Kortyzol może być sposobem organizmu matki aby zakomunikować: “Nie trać cennych kalorii w moim mleku; skup się na rośnięciu”. I, może, HMO także przekazują podobną informację za pośrednictwem mikrobowych posłańców.

“Podoba mi się ta praca – mówi John Cryan z University College Cork. „Jeszcze mocniej podkreśla znaczenie interakcji mikrobiota-mózg we wczesnym życiu dla zdrowia i rozwoju dziecka oraz ustawia HMO jako pozytywnych kierowców takich interakcji. To istotnie jest bardzo prawdopodobne”.

Prawdopodobne, a co ważniejsze, sprawdzalne. Naukowcy mogliby sprawdzić, czy różne zestawy HMO wspierają wzrost bakterii, które mogą wpłynąć na mózg. Jaki rodzaj sygnalizujących związków chemicznych wytwarzają te mikroby? Czy wpływają na części mózgu, które kontrolują emocje i motywacje? Czy te wpływy prowadzą do zauważalnych zmian w zachowaniu dziecka? „Wówczas moglibyśmy spojrzeć wstecz na to, które HMO naprawdę wpływają na założenie i utrzymanie tych konkretnych kolonii bakterii”, mówi. Jeśli zasiedlisz tymi konkretnymi mikrobami myszy pozbawione bakterii i podasz im te konkretne HMO, co się stanie?

“Możemy też spojrzeć na zróżnicowanie i obfitość tych HMO w różnych sytuacjach” mówi Hinde. „Zwycięstwo” w konflikcie ewolucyjnym między rodzicem a dzieckiem może mieć większe znaczenie dla matek, które żyją w środowisku obciążonym ryzykiem, gdzie brakuje pożywienia lub gdzie muszą przeznaczać dużo energii na walkę z chorobami lub na unikanie drapieżników. Podobnie dla młodszych matki, które same jeszcze rosną, może okazać się to dla nich bardziej korzystne, aby zachować więcej energii dla swojego organizmu.

„Prawdopodobnie przez jakiś czas pozostanie to tylko hipotezą”, przyznaje Hinde. „U ludzi występują setki szczepów bakterii i setki oligosacharydów. Zrozumienie, co każdy z nich robi, zajmie lata badań, nie mówiąc już o złożonych interakcjach”. Jak jednak pisze w swoim artykule: „Perspektywa ewolucyjna pozwala nam docenić istotne napięcia między matką a niemowlęciem i uznać, że mikrobowa ekologia niemowlęcia jest potencjalnym miejscem do negocjacji w tym konflikcie i do utrzymania koordynacji. Wśród wielu, wielu bakterii w jelitach niemowlęcia, może czaić się najmniejszy pomocnik matki”.

Poza tym, jak dodaje Hinde, „Mikroby są teraz bardzo gorącym tematem.”

Więcej o mleku, mikrobach i mamach będzie w mojej książce ‚I CONTAIN MULTITUDES’, która ukaże się w przyszłym roku (w 2016 roku).


Źródło
Na podstawie
Reklamy

4 uwagi do wpisu “Czy mleko matki może odżywiać mikroorganizmy manipulujące umysłem?

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s