健康な成長には出生時の食事が重要であり、腸内細菌叢への影響は関係ない

哉百名

本文へスキップ

マイクロバイオーム

PDFダウンロード

健康な成長には出生時の食事が重要であり、腸内細菌叢への影響は関係ない



マイクロバイオーム 12巻、記事番号：139（2024）この記事を引用する

概要

背景

初乳は新生児にとって最初の母乳である。初乳には微生物叢を形成する化合物が多く含まれ、腸内細菌叢の播種の時期に摂取されることから、初乳は健康な微生物叢の確立に重要であることが示唆されている。また、腸内細菌叢が健康的な成長に重要であるというエビデンスも蓄積されつつある。ここでは、コロストラム、およびコロストラムによって誘導された微生物叢の成長促進への寄与を調べることを目的とした。(2)低栄養の予防に微生物叢が重要であるという証拠は、離乳前から発育不全が始まっている一方で、幼少期または成人の前臨床モデルにおいてのみ実証されている。

研究結果

発育不全における出生時の食事の重要性に取り組むため、我々は、初乳を与えなくなった哺乳期の進んだ母親から新生児に母乳を与えるユニークなマウスモデルを開発した。新生マウスに初乳の代わりに成熟乳を与えると、低レプチンレベル、脂質異常症、全身性炎症、成長ホルモン抵抗性など、慢性的な栄養不良の生物学的特徴を伴う著しい成長遅延が認められた。次に、微生物叢の形成における初乳の役割を調べた。授乳期終了時、コントロールマウスと初乳欠乏マウスでは、腸内細菌叢のα多様性、β多様性、分類群分布に大きな違いが見られた。微生物叢の変化と成長軌道の因果関係を明らかにするために、無菌マウスで実験を繰り返した。初乳の成長に対する有益な効果は、微生物叢がない場合でも維持された。

結論

我々のデータは、初乳が成長障害の予防に重要な役割を果たす可能性を示唆している。また、新生児期の腸内細菌叢の形成と食事との相互作用は、若年成体で報告されているほど、発育中の新生児の成長制御にとって重要ではない可能性が強調された。このことは、成長促進において微生物叢由来のリガンドと同様の効果を発揮する可能性のある初乳の生理活性物質の研究を促進し、新生児に合わせた発育不全予防のためのトランスレーショナルリサーチの新たな道へと導くパラダイムシフトを開くものである。

ビデオ要約

背景

2020年には、世界全体で2億人の5歳未満の子どもが栄養不良になると推定されている[1]。5歳未満児の死亡の約半分は栄養不良に関連しており、その結果、年間300万人以上が死亡し、そのほとんどが低・中所得国（LMIC）に影響を及ぼしている[1]。慢性的な栄養不良は、子どもの死亡率の負担に大きな役割を果たすだけでなく、成長障害（年齢の割に小さい、発育不良）、免疫機能障害、神経発達障害など、2歳までに回復不可能な異常発達を引き起こす [1,2,3] 。そのため、栄養不足を予防するための早期介入策を特定することは、個人とその家族、地域社会、国にとって重要かつ持続的な健康、経済、社会的影響をもたらす喫緊の目標である [1] 。過去10年間で、腸内細菌叢はエネルギー代謝と体重増加を制御することを目的とした戦略の重要な標的となっている。多くの研究から、特定の腸内細菌が肥満を促進し [4]、重度の急性低体重において原因的な役割を果たすことが明らかになっている [2,5]。さらに最近では、幼若期の線形成長における腸内細菌叢の重要性に関する証拠も蓄積されつつある [2,6,7,8,9] 。これらのデータは、離乳後の成長と体重増加の制御における食事と腸内細菌叢の相互作用の重要性を強調しているが、離乳前のこのクロストークの重要性に関する知識には著しいギャップがある。このギャップを埋めることは重要である。なぜなら、発育阻害は生後間もないこの時期に発症するからである[3]。本研究では、腸内細菌叢の播種と形成を通して、健全な成長の促進における初乳の役割を調べることで、この疑問を解決することを目的とした。初乳は、新生児が出生後1時間以内に最初に受け取るべき母乳であり、生後2～3日の間に産生される[10]。我々は、初乳と腸内細菌叢のクロストークが離乳前の健康な成長に重要であるという仮説を立てた。この仮説は、腸がコロニー形成される初乳の摂取時期（出生時）と、成熟乳や粉ミルクのような離乳前食と比較して、IgA、ラクトフェリン、ヒトミルクオリゴ糖のような微生物叢を形成する化合物を多く含む初乳の含有量に基づいている[10,11,12,13,14]。加えて、初乳自体も成熟乳とは異なる微生物叢組成を有しており、通常、哺乳前飼料には存在しない[15,16,17]。したがって、初乳の特異的組成は、微生物叢の順次的確立を含め、新生児の発育年齢に特有のニーズに合致していると考えられる。重要なことは、母乳育児の開始の遅れ、初乳の離脱、および/または授乳前投与が原因で、 LMIC の新生児の 50％以上が初乳を最適に与えられていないということである [18,19]。このことは、初乳が、新生児が低体重にならないようにする微生物叢を確立するために必要なミッシングリンクである可能性を示唆している。この疑問にアプローチするため、我々は初乳欠乏の前臨床モデルを開発し、健全な成長のための初乳の必要性と、成長促進における微生物叢の変化の寄与を評価し始めた。

結果

出生時の初乳欠乏がマウスの成長不全を引き起こす

我々はまず、出生時の食餌が出生後早期の低体重感受性の原因となっているかどうかを明らかにすることを目的とした。ヒトの母乳と同様に、マウスにも異なる泌乳ステージがあり、初乳が最初に分泌され、次いで成熟乳が分泌される[20,21,22,23]（図S1）。したがって、出生直後の仔マウスをすでに泌乳ステージの進んだダムと交配し、その成長を生理的哺育を受けた対照仔マウス（ストレスによる発育変化を考慮して対照ダムとも交配）と比較することで、初乳の成長に対する重要性を評価することができた（図1A）。初乳の代わりに成熟乳を新生児から与えると、8日目と15日目の代表的な写真に示されるように、マウスの発育に深刻な影響を与えた（図1B）。コントロールの仔マウスは離乳前の期間に体重が増加し（図1C）、1日あたりの体重増加率は生後3日目と4日目に25％とピークに達した（図1D）。一方、出生時に初乳を摂取しなかった仔は、この期間に体重増加を促進することができず、生後3日目以降、対照群の仔と比較して有意に低い体重を示した（図1C、D）。群間の体重差は 6 日目からプラトーに達し、その後、初乳なし／成熟乳群 の体重は対照群より 25％低いままであった（図1E）。初乳を投与されなかったマウスは、2 週齢の時点で腹部の幅と体長が有意に減少していた（Fig.1F, G）。成長不全は、大腿骨の短さ（図1H）、皮質骨の厚さ、皮質骨密度、海綿骨量の減少（図1I-K、S1B）によって示されるように、骨発育の低下と関連していた。

図1

出生時の初乳欠乏はマウスの成長不全を引き起こす。A出生時からの初乳欠乏／成熟乳給与の前臨床モデル。仔マウスは出生時、初乳を与え、次いで成熟乳を与える群（コントロール群（黒）、生理的母乳飼育）、または9日前に出産し、初乳を与えず成熟乳を与える群（初乳なし／成熟乳群、No Col／母乳（赤））に飼育された。B8日目と15日目のコントロール群と初乳なし/成熟乳群の代表的なマウスの写真。C体重成長曲線、（D）1日あたりの体重増加率で表した成長率、および（E）対照群に対する体重の割合。E15日目の腹部幅と（F）体長。H15日目にノギスを用いて測定した大腿骨の長さ。15日目の大腿骨のマイクロCT分析により、(I)皮質の厚さ、(J)皮質骨密度、および(K)海綿骨体積を、対象体積全体に占める割合として測定した。データは個体値または平均値±SEMで示した。各群n＝6-13の5実験（A,B,C,D）、各群5-12マウスの4実験（E,F）、各群n＝7-8の1実験（H,I,J）および各群4-6マウスの1実験（K）。Control群とNo Colostrum/Mature milk群の差の統計解析はMann-Whitney検定を用いて行った。*p< 0.05,**p< 0.01,***p< 0.001,****p< 0.0001

フルサイズ画像

低年齢であることに加え、出生時に初乳を欠くマウスは腹部の幅が小さく（図1F）、痩せていることが示唆された。2週齢のマウスのマイクロCT解析では、除脂肪体重（図2A）と白色脂肪組織（WAT）体積（図2B）が有意に減少していた。内臓脂肪（Fig.2C, D, S1C）と皮下脂肪（Fig.S1D）の量は、脂肪細胞の大きさ（Fig.2E, F）と同様に、総体積（Fig. S1C）で補正した後でも、初乳を与えない場合には著しく減少した。脂肪組織の発達障害に加えて、脂肪組織の免疫調節異常も観察された。出生時に初乳を摂取しなかったが、成熟乳を与えたマウスでは、脂肪組織中のCD45+白血球の数が多かった（図2G）。重要なことは、エネルギー代謝の制御に重要なFoxP3+制御性T細胞（Treg）の割合を見ると（図2H）、これらはコントロール群に比べて初乳なし／成熟乳群で有意に減少していたことである。ATホメオスタシスにも関与する2型自然リンパ球の割合は、コントロールマウスと初乳なし/熟乳マウスで同程度であった（データは示さず）。出生時に初乳を欠くマウスの脂質代謝異常は、さらに血中脂質レベルでも観察された。血漿中のトリグリセリド（Fig.2I）と低密度リポタンパク質（LDL）コレステロール（Fig.2J）は、初乳なしで飼育したマウスでは2週齢で増加したが、総コレステロール（Fig. S1E）と高密度リポタンパク質（HDL）コレステロール（Fig.S1F）は両群で同程度であった。最後に、慢性低栄養[24]の他の生物学的特徴、すなわち血漿レプチンの低下（Fig.2K）、血漿中の炎症性サイトカインTumour Necrosis Factor (TNF)-αおよびInterleukin (IL)-6 の増加（Fig.2L, M）を示す低グレードの炎症が、コロストラムなし／成熟乳マウスにも認められた。これらのデータを総合すると、母乳のみ（成熟乳）で育ったマウスの出生時に初乳を欠乏させることは、慢性的な低栄養状態の多くの所見を再現するのに十分であった。哺乳期間終了時、マウスは低体重で年齢の割に小さく、発育と代謝の両面で異常を示した。重要なことは、ヒトで観察されたように[1]、発育異常は不可逆的で、低体重と低身長は成体になっても持続したことである（図S2A-C）。

図2

初乳なしで飼育したマウスは2週齢で栄養不足になる。生後2週間で、初乳ありまたは初乳なしで飼育したマウスのマイクロCT解析により、(A)除脂肪体重と(B)総白色脂肪組織（WAT）体積を示す。C内臓WATを示す代表的なマイクロCTスキャン画像。D内臓脂肪の重量。Eヘマトキシリン・エオジン染色した生殖腺WATの代表画像（倍率400倍、スケールバー50μm）。F生殖腺WATの平均脂肪細胞面積。G脂肪組織1gあたりのCD45 +細胞 (H) CD4 + T細胞中のFoxP3 + Treg細胞の割合。血漿中の(I)トリグリセリド、(J)LDL)コレステロール、(K)レプチン、(L)TNF-αおよび(M)IL-6の濃度。データは平均値と個体値で示した。各群n＝6-8で1回（A、B）、n＝5-10で3回（D）、n＝3-5で3回（F）、n＝6-8で3回（H）、n＝4-6で3回（I、J）、n＝7-9で3回（K、L、M）。各群6-7の2実験（G）。コントロール群と初乳なし／熟乳群との差の統計解析は、Mann-Whitney検定を用いて行った。*p< 0.05,**p< 0.01,***p< 0.001,****p< 0.0001

フルサイズ画像

初乳の欠如は成長ホルモン抵抗性をもたらす

出生時に初乳を奪われたマウスの成長不全は、生後の成長を制御する重要な内分泌機構である体性刺激軸の変化を示唆した [24,25]。成長ホルモン（GH）は下垂体前葉から分泌され、主に肝臓でインスリン様成長因子-1（IGF-1）の産生を刺激する。IGF-1は臓器および全身の成長を促進する。そこで我々は、初乳を与えたマウスと与えないマウスの血漿中の循環GHとIGF-1を測定した。初乳の代わりに出生時に成熟乳を与えると、成長ホルモンの血漿中濃度が高いか正常であること（図3A）、成長ホルモン抵抗性に特徴的な血漿中IGF-1濃度が著しく低下していること（図3B）が示すように、体性刺激軸の活性が著しく変化した［24,25］。

図3

初乳の欠如は成長ホルモン抵抗性を引き起こす。A初乳を与えたマウスと与えないマウスの血漿中の成長ホルモンと（B）インスリン様成長因子1（IGF-1）の経時的変化。データは平均値または平均値±SEMで示した。4日目の実験1回、各群n= 8-9、7日目の実験2回、各群n= 5-8、14日目の実験3回、各群n= 7-8。統計解析はMann-Whitney検定を用いて行った。*p< 0.05,**p< 0.01,***p< 0.001,****p< 0.0001

フルサイズ画像

GH抵抗性の主な要因は低栄養と慢性感染症である [24,25,26]。初乳なし／熟乳群の最初の2日間の体重増加は正常から高体重であったことから、仔ウシはダムから十分に養育されていたことがわかった。このことは、両群の母乳摂取量が同程度であったことからも確認された（Fig. S3A）。次に、初乳欠乏／成熟乳摂取マウスで多量栄養素の摂取が不足しているかどうかを評価した。その結果、1日目に採取した初乳は、それ以降に採取した乳と比較して、脂肪含量が低く、タンパク質含量が高いことがわかった。しかし、成長不全の発症時（3-4日目）には、多量栄養素含量に有意差は見られなかった（コントロール群では3-4日目のミルク、初乳なし群では12-13日目のミルク）（Fig.） 小腸の長さ（Fig. S3B）および絨毛の長さ（Fig. S3C）は、生後 4 日目および 14 日目の初乳ありマウスと初乳なしマウスで同程度であった。糞便中の脂質の割合が両群で同程度であったことから、脂質吸収不良によるエネル ギー損失は除外された（Fig.） 最後に、これらのマウスはSPF（specific-pathogen-free）であり、個々に換気されたケージで飼育されていたので、GH抵抗性の潜在的原因として感染を除外した。

初乳欠乏マウスにおける成長遅延は微生物に依存しない

健康な成長と機能的なGH-IGF-1軸のためには、食餌と腸内細菌叢とのクロストークが重要であることを強調する最近の発表 [2,6,7,8,9] を踏まえて、我々は次に、コロストラムなしマウスにおける体性刺激軸の生後発火の失敗において、腸内細菌叢が原因的な役割を果たしているかどうかを評価した。まず、2週齢のコントロールマウスとコロストラムなしマウスの腸内細菌叢から16S rRNA遺伝子の塩基配列を解析した。全サンプルの塩基配列決定作業は、サンプル中に存在する細菌群集プロフィールを網羅的に網羅するのに十分であった（Fig.） 生リードペアの平均数は56,340、OTUに分類されたリードペアの平均数は35,964であった。Simpson指数およびInvSimpson指数の属レベルのα多様性は、2群間で有意差を示し（図4A）、初乳欠乏群の微生物叢の均等性が対照群より高いことが示された。β多様性は様々な距離パラメータ（GUniFrac α = 0,p= 0.002; Bray-Curtisp= 0.002; Jaccardp= 0.003）を用いて群間で統計学的な差を示し（図4B）、出生時の初乳欠乏が哺乳中の腸内細菌叢の生態系に大きな変化を引き起こしたことを示している。最後に、科と属の分類学的レベルで同定された分類群の分布の棒グラフ分析（図4C）と線形判別分析効果量（LefSe）[27]は、2 群間の分類群の分布に有意差を示し（図4D）、初乳欠乏が微生物の生態系に与える影響をさらに補強した。

図4

初乳は乳児マウスの微生物叢を形成する。初乳あり（黒）と初乳なし（赤）で飼育した生後20日の特定病原体フリー（SPF）マウスの糞便中の微生物叢の16S rRNA遺伝子解析。A）属レベルのα多様性（Simpson、InvSimpson）、（B）運用分類単位（OTU）レベルのβ多様性（GUniFrac a = 0、Bray-Curtis距離およびJaccard距離を使用）。C）科（左パネル）および属（右パネル）の分類学的レベルで最も豊富な15分類群の相対存在量バープロット （D）log(LDA)スコアしきい値を2としたLEfSeクラドグラム。統計解析は、グループあたりn= 6の1実験について、Wilcoxon-Mann-Whitney検定（アルファ多様性）およびPermanova検定（ベータ多様性）を用いて行った。*p< 0.05,**p< 0.01

フルサイズ画像

初乳を与えないマウスと初乳を与えたマウスにおける腸内細菌叢の多様性と組成の違いが、成長障害と因果関係があるかどうかを調べるために、初乳を与えるか与えないで飼育した無菌マウス（GF）の成長パラメータを評価した。初乳欠乏GFマウスは、対照GFマウスと比較して、体重（図5A,B）、体長（図5C）、腹部幅（図5D）、内臓WAT重量（図5E）が減少し、成長遅延を示した。成長不全は対照マウスと比較して25％減少したが、これはコロストラムを欠乏させたSPFマウス（図1D）や、糞便微生物移植（FMT）によってコロニー形成されたGFダムに育てられたコロストラム欠乏マウス（図S5A-B）で観察されたのと同様であった。さらに、初乳欠乏GFマウスもGH抵抗性の状態を示した。血漿中GH濃度は、GFコロストラムなし群では同程度か増加したが（図4J）、IGF-1は有意に減少した（図5F）。これはFMTでコロニー形成したGFマウスでも観察された（図S5F-G）。

図5

初乳欠乏マウスにおける成長遅延は微生物に依存しない。無菌（GF）マウスにおける初乳欠乏（E）離乳前のGFマウスの体重曲線、（F）GFコントロール（黒）および初乳なし（赤）マウスのGFコントロール群に対する体重の割合（G）体長（H）腹部幅（I）内臓WAT重量（J）GFマウスの血漿中の成長ホルモンおよび（K）IGF-1。データは平均値と個体値で示した。各群n=4-12で3回の実験（E、F、G、H）、各群n=9-12で2回の実験（I）、各群n=4-8で1回の実験（J）、n=5-8で1回の実験（K）。統計解析はMann-Whitney検定を用いて行った。*p< 0.05,**p< 0.01,***p< 0.001,****p< 0.0001

フルサイズ画像

これらのデータを総合すると、初乳が確立された腸内細菌叢の組成を形成しているにもかかわらず、新生児の生理的食餌と微生物叢との間のクロストークは、初乳による成長促進には必要ないことがわかる。最近の観察によると、栄養不足の子どもの微生物群集は、離乳期のgnotobioticマウスの成長不全を移行させるのに十分であった[2]。初乳のない成長遅延マウスの微生物叢が成長にも悪影響を及ぼすかどうかを評価するために、コントロールと初乳なしの仔マウスを離乳時にGFマウスと同居させた。GFマウスとNo Colostrumマウスを同居させたところ、GFマウスとControlマウスを同居させた場合と同様の成長結果が得られた（図S6A-B）。

考察

本研究は、マウスが健康な母親から母乳のみで育てられ、病原体が存在しない環境で飼育され、微生物叢が存在しない環境で持続的に飼育されているにもかかわらず、成長ホルモン抵抗性による成長阻害の前臨床モデルを確立した。特にこの研究では、出生時から初乳ではなく成熟乳を与えることが、順調な成長に劇的な悪影響を及ぼすことが示され、有袋類で以前に示されたように、新生児の発育段階に合わせて母乳の組成をダイナミックに変化させることの重要性がさらに強調された [28]。腸内細菌叢の形成に母乳が重要な役割を果たすことは多くの研究で証明されているが [29,30]、泌乳期の重要性を特に取り上げた研究はない。ここで我々は、出生時の初乳給与が腸内細菌叢の生態を決定する上で不可欠であることを示した。しかし、離乳後の健全な成長促進における微生物叢の役割に関する文献が増えつつある一方で [2]、初乳給与に関連する成長効果には微生物叢は必要ないことが予想外に判明した。

GH-IGF-1軸は、小児の直線的な成長を制御する重要な内分泌機構である [24,25]。GHの作用の多くはIGF-1によって媒介され、骨に対する同化作用も含まれる。後天性成長不全の主な原因のひとつはGH抵抗性であり、GHが正常または高値であるにもかかわらずIGF-Iレベルが低い場合である。後天性GH抵抗性の主な原因である栄養摂取量の大幅な不足や感染症 [24,31,32]は、初乳欠乏マウスにおけるGH抵抗性を説明できなかった。我々はさらに、初乳に多く含まれ、ビタミンA、亜鉛、EGF、TGF-βのような調節に関与することが知られている化合物の役割を試験したが、これらの因子はいずれも初乳欠乏マウスの成長を救うことはできず、また対照群ではこれらの因子を中和すると成長不全に陥った（データは示さず）。最近、SchwartzerらとYanらは、体性刺激軸を可能にし、幼若マウスと成体マウスの成長を促進する上で、微生物叢が鍵となることを示した [6,7]。さらに、細菌NOD2リガンドの重要性が、離乳後の成長を促進する鍵であることが示された [9]。成長不全の予防には、食事と腸内細菌叢のクロストークが必要であることは、最近Barrattらによってレビューされたように、エレガントなトランスレーショナルスタディでも示されている [2]。我々の研究は、初乳の成長促進効果が微生物叢とは無関係であることを見出したので、これらの先駆的な知見とは一線を画している。興味深いことに、成長不全の予防に食事と腸内細菌叢のクロストークが必要であることは、離乳後にしか研究されていなかった[2,6,7,8]。発育のこの段階では、安定した微生物叢はまだ確立されておらず [30]、このことが初期段階における微生物叢の役割の小ささを説明し、体性刺激軸に対する初期食の直接的な影響の根底にあるのかもしれない。さらに、初乳にはLactiplantibacillus plantarum NOD2リガンドに類似した内因性リガンドが含まれており、離乳後の成長に必要であることが証明された[9]という仮説も考えられる。我々のデータの解釈とヒト環境への潜在的な移植可能性の限界は、HMOs含量の違いであり、ヒトのミルクと比較してマウスのミルクでは含量と種類が少ない[33]。しかし、このような違いにもかかわらず、初乳給与は微生物叢を形成し、我々のモデルマウスでは生後早期の成長に役割を果たした。したがって、我々のデータは、種を超えて保存されている可能性のある、初期栄養による成長制御における他の生理学的経路を強調している。重要なことは、発育阻害への介入の大半が、生後6ヵ月以降の補完栄養実践の改善を対象としている一方で、生後6ヵ月以前の発育阻害の有病率がすでに高いことを示すデータが蓄積されていることである [3]。驚くべきことに、私たちのデータは、成長促進には生後数日間の早期開始と母乳育児が重要であることを示している。臨床試験でこの問題に取り組んだ研究はごくわずかであり、それらのデータは我々の所見を支持している［35］。

ここで検討された前臨床モデルは、早産児の成長不全という状況において極めて適切である可能性がある。最近行われた2つの臨床試験では、母乳を与えられた超低出生体重児の成長成績が、ドナー母乳（泌乳が進んだ段階で採取されたプール母乳からなる）と比較して改善されたことが明らかにされた［36,37,38］。我々の観察結果は、泌乳ステージと新生児の年齢のミスマッチが、母乳の代わりに（成熟した）ドナー母乳を与えられた新生児の成長遅延に重要な役割を果たしている可能性があるという仮説を支持するものである [28,39]。

我々の研究の限界は、我々が使用したモデルでは、初乳の利益と出生時の成熟乳の有害な影響を切り離すことができないことである。我々は、初乳中のどの因子が成長を促進するのか、および/または成熟乳中のどの因子が成長不全の原因なのかを特定するためのさらなる研究を刺激し、年齢に応じた栄養介入を通じて脆弱な新生児の健全な成長を促進するための新たな道を開くことを期待している。

結論

本研究は、微生物叢とは別に、体性刺激軸の機能を通じて健康的な成長と発達を刷り込むために、出生時の食事が重要であることを明らかにした。この研究により、新生児の最適な成長に必要な生理活性物質の同定につながる新たなトランスレーショナル研究の道が拓かれ、初乳給与の効率的な推進に必要な科学的根拠が得られるものと期待される。これらは、子どもの栄養不足の負担を軽減するための新たな道筋として有望である。

方法

材料と方法

マウス

Harry Perkins Institute for Medical Research（ハリー・パーキンス医学研究所）の個々に換気されたケージに、時間交配した妊娠中のBalb/c系雌マウス（Animal Research Centre, Canning Vale, Australia）を2匹1組で収容した。Gnotobiotic（無菌）BALB/cダムをTranslational Research Institute（オーストラリア、クイーンズランド州）から調達し、SAHMRI前臨床・イメージング・リサーチ・ラボラトリーズの陽圧、高効率微粒子空気（HEPA）フィルター付きアイソレーターに収容した。無菌状態は到着時に確認され、アイソレーターを開放するたびに、好気性および嫌気性条件下で培養するためのスワブと糞便サンプルを採取し（Compathモニタリングサービス）、糞便サンプルから抽出したDNAの16S rRNA遺伝子qPCRによって確認された[40]。すべてのマウスは、オートクレーブ滅菌された市販のペレット状の餌と滅菌水を、日照、湿度、温度を調節しながら自由に摂取できた。使用したすべての実験手順は、Harry Perkins Institute for Medical ResearchまたはSAHMRI Animal Ethics Committeeの承認を受け、施設ガイドラインに従って実施した。

初乳育成モデル

時間交配した妊娠ダムを出産前後に1時間ごとにモニターした。新生仔ウシは出産後1時間以内、最初の授乳の前にダムから取り出した。生まれたばかりの仔ウシは、出産直後のダム（初乳給餌）または9日前に出産したダム（初乳給餌なし）のペアにランダムに分配され、養育された（図1A）。実験期間中、体重とその他の形態計測値を記録した。頭から尻までの長さは、頭の一番高いところから尻の一番低いところまで測った。ペントバルビタールによる致死注射で淘汰した。

脂肪組織のマイクロCTイメージング

Skyscan 1176 MicroCT（Bruker, Kontich, Belgium）を用いて、イソフルランで麻酔した2週齢の子犬のマイクロCTイメージングを行った。イソフルランは0.8L/分の酸素と混合して2.5％に維持した。撮影設定は以下の通り： 電圧50kV、露光時間92ms、電流500μA、フィルターAl 0.5mm厚、ピクセルサイズ35.55μm等方性、回転ステップ0.7°、2フレーム平均、360°スキャン。データはNReconソフトウェア（V1.7.1.0）を用い、以下の設定で再構成された： Smoothing 3、Ring Artifact Correction 8、Beam Hardening Correction 10%、Thresholding 0-0.02、X線減弱係数、Defect Pixel Masking 3%。

白色脂肪組織（WAT）および褐色脂肪組織（BAT）の定量化を含むCT解析は、Bruker CTAnソフトウェアV1.20.8.0を用いて行った。すべてのデータセットについて、上部の基準スライスは尾の付け根とし、下部の基準スライスは頚部の開始点、または前頚部と鎖骨上BATの分離点、または古典的BATの開始点とした。肺の密度はCTデータセットにおける脂肪組織の密度に似ているため、自動WATおよびBAT解析を進める前に、ワークフローの一部として自動解析中にこれらを除去できるように、肺を包含する関心領域（ROI）を作成することが重要であった（開始-気管支への気管の分岐、終了-肺の消失）。

除脂肪体重（LBM）は、体重から全脂肪組織量を差し引くことにより算出した。脂肪組織量は、0.95kg/Lの密度を用いて算出した。

骨測定およびマイクロCT骨解析

解剖した下腿骨（大腿骨）の長さをデジタルキャリパーを用いて測定した。骨は4％のパラホルムアルデヒド-PBSで4℃で一晩固定し、70％エタノールで保存した。その後、脚骨をPBSから取り出し、PBSを染み込ませたキムワイプで包み、5mlの密閉プラスチックボトルに入れ、Skyscan 1176 MicroCT（Bruker, Kontich, Belgium）を用いて個別にスキャンした。撮影設定は以下の通り： 電圧40kV、露光1020ms、電流600μA、フィルター不使用、ピクセルサイズ9μm等方性、回転ステップ0.3°、フレーム平均2、360°スキャン。データはNReconソフトウェア（V1.7.4.6）を使用し、以下の設定で再構成された： Smoothing 1, Ring Artifact Correction 8, Beam Hardening Correction 30%, Threshold values 0.00-0.15 X線減弱係数。骨解析にはBrukerのCTAnソフトウェア（V1.20.8.0, Bruker, Kontich, Belgium）を使用した。海綿骨解析では、関心領域の上端スライスを成長板から骨幹部に向かって0.5mm（オフセット）遠位で特定し、下端スライスを上端スライスから0.5mm（高さ）で定義した。皮質骨の測定では、オフセットは成長板から1.74mmとし、2Dおよび3Dパラメータを測定する関心領域の高さとして1mmを用いた。

脂肪組織学

生殖腺周囲白色脂肪組織は4％パラホルムアルデヒド-PBSで4℃で一晩固定し、70％エタノールで保存した。組織の自動一晩処理はLeika ASP 200 Tissue Processor（ドイツ）で行い、その後組織をパラフィンパックス（Lab Serv、米国）に包埋した。パラフィン切片。(5μm)をSuperfrost™スライド(ThermoFisher, Germany)に固定し、脱脂後、ヘマトキシリン(Lab Supply, Australia)で1.5分間、エオシン(Proscitech, Australia)で45秒間染色した。1サンプルにつき3スライス、400倍の倍率で5枚の高倍率視野を撮影した。脂肪細胞の大きさは、NIS Elementソフトウエアを用いて脂肪細胞周囲をトレースすることにより手動で決定した[41]。個々の脂肪細胞の境界は、Bezier Region of Interestツールを用いてトレースした。HPFあたり20個の脂肪細胞を測定し、サンプルあたり合計300個の脂肪細胞を確保した。ランダム化を確実にするため、左下の脂肪細胞を最初にトレースし、続いてその真上の脂肪細胞をトレースした。画像の境界に触れる脂肪細胞は解析から除外した。

白色脂肪組織免疫細胞の分離

生殖腺周囲脂肪と後腹膜脂肪を秤量し、合わせてDPBS/0.5%BSA中でパルプ状に切断し、0.5%BSAと10mM CaCl2 (Sigma)を加えたDPBS中で、Clostridium histolyticum (Sigma Aldrich C6885)由来の1mg/mlのコラゲナーゼII型で37℃、10分間シェーカーで消化した。EDTAを加えて反応を停止させ、懸濁液を70μmセルストレイナー（ファルコン、BD）、次いで40μmセルストレイナーで濾過し、140 xgで15分間スピンして細胞をペレット化した。

フローサイトメトリー

染色には、WAT細胞（1ウェルあたり最大5×10^6細胞）を96ウェル丸底組織培養プレート（Costar, Corning, USA）にプレーティングし、PBS中の固定可能な生存率染色剤で30分間染色し、死細胞を除いた（LIVE/DEAD Fixable Near-IR Dead Cell Stain kit, Invitrogen, Thermo Fisher Scientific, MD, USA）。洗浄後、細胞を100μlのFACSバッファー（10%FCSと2mM EDTAを含むRMPI）中で、Fcレセプターをブロックする2.4G2を含む関連抗体カクテルとともに4℃で30分間インキュベートした。抗マウス抗体は、特に断りのない限り、BD Biosciencesの以下のものを使用した： CD45-PE (30-F11), CD4-BV650 (RM4-5), CD3-FITC (17A2)(Biolegend, CA, USA), B220-FITC (RA3-6B2)(Biolegend), CD11b-FITC (M1/70), CD90.2-eFluor450 (53-2.1)(Invitrogen, Life Technologies, CA, USA)。細胞を0.1%パラホルムアルデヒドで一晩固定するか、eBioscience FoxP3/Transcription Factor Staining Buffer set (San Diego, CA, USA)を用いて、製造元の指示に従って固定した後、Invitrogen eBioscienceの細胞内染色（FoxP3-PE-Cy7 (FJK-16 s)、GATA3-PerCp-eFluor710 (TWAJ)、ROR gamma (t)-APC(B2D)）を30分間添加した。サンプルは5レーザーBD LSRFortessaフローサイトメーターでFACSDivaソフトウェア（BD Biosciences, New Jersey, USA）を用いて取得し、FlowJo v10.8ソフトウェア（Tree Star, Ashland, USA）を用いて結果を解析した。蛍光スピルオーバーは、FACSDivaソフトウェアでは単一染色コントロールを用いて補正し、FlowJoではデータ解析のために手動で調整した。

血液マーカー

心臓穿刺によりヘパリンチューブ（Sigma）に血液を採取した。血漿中のサイトカインは、High Sensitivity 5-Plex Mouse ProcartaPlex™ Panel（ThermoFisher社製）を用いて分析した。マウスTNF-α非コーティングELISAキット（Invitrogen、ThermoFisher）を、1ウェルあたり50ulでアッセイを実施するようにプロトコルを変更して使用した。成長ホルモンは、Rat/Mouse Growth Hormone ELISA Kit（Millipore）を用いて測定した。インスリン様成長因子(IGF)-1 は、ELISA (Duoset ELISA; R&D Systems)により測定した。簡単に言えば、すべてのインキュベーション量を半分にし、ウェルあたり25ulでアッセイを行った。トリグリセリド(Trig2)、コレステロール(Chol2)、高密度リポ蛋白(HDL)コレステロール(Ultra HDL)、低密度リポ蛋白(LDL)コレステロール(Direct LDL)は、PathWest Laboratory Medicine WA (Perth, WA, Australia)がAlinity c system (Abbott, IL, USA)を用いて定量した。さらに、Cayman Chemical社（米国ミシガン州）のTriglyceride Colorimetric Assay Kitを使用した。レプチン濃度の測定にはBioRad Bioplex Pro Mouse Diabetes 8-plexを用いた。

16S rRNA遺伝子配列決定

本研究で発表されたデータはENAリポジトリに寄託されており、アクセッション番号はPRJEB59835である。DNAは、前述[42]のように、QIAamp DNA Stool kit (Qiagen, Hilden, Germany)を用いて糞便サンプルから抽出した。シーケンシングは、2段階のPCRライブラリー調製後、Illumina® MiSeqテクノロジーを用いて行った[42]。簡単に説明すると、16S rRNA遺伝子のV3-V4超可変領域は、ユニバーサル16Sプライマー（Vaiomer, Toulouse-Labège,France）を用いて最初のPCRステップでDNA抽出物から増幅した。予想されるアンプリコンの長さは350から500塩基対（bp）であった。各サンプルについて、Illumina MiSeq装置で2×300bpペアエンドリードモードでシーケンスする前に、2回目のPCRステップでシーケンスアダプターと多重化インデックスを加えてシーケンスライブラリーを作成した。微生物叢からの標的メタゲノム配列は、Galaxy solution (FROGS v1.4.0)ガイドライン[43]を用いて運用分類学的単位(OTUs)を見つけるために、Vaiomerによって確立されたバイオインフォマティクスパイプラインを用いて解析した。簡単に説明すると、バーコード化されたイルミナのペアリードをデマルチプレックスした後、シングルリード配列をクリーニングし、R1とR2リードのそれぞれ最後の10塩基と50塩基をトリミングし、より長いフラグメントにペアリングした。350ntより短いアンプリコンまたは500ntより長いアンプリコンは除去した。OTUは、固定配列同一性クラスタリング閾値の代わりに凝集距離を使用するFROGS embedded Swarm アルゴリズムの2パスでシングルリンケージクラスタリングにより作成した。SILVA 138.1データベースに対するBLASTによって分類学的割り当てを行い、門から属までの細菌プロファイルを決定した。すべてのサンプルは、図S4に示すように、37,500以上の生配列と5,000以上の品質フィルターをかけた配列で品質管理に合格した。フィルター後の全体のリード数の中央値は56,182で、第1四分位と第3四分位はそれぞれ35,165.50と61,101.75配列であった。

統計

16S rRNAアンプリコン遺伝子のシークエンスグラフィックスと統計解析は、以下のライブラリを用いてカスタムPythonスクリプト（アルファおよびベータ多様性、順序付け、分類学的）を用いて作成した： Scikit-Bio v0.4.2（アルファ多様性とベータ多様性の計算、ベータ多様性の順序付け）、Scipy v1.2.1（階層的クラスタリング計算、アルファ多様性のクラスカル・ワリス検定とウィルコクソン順位和検定）、Plotnine v0.4.0とMatPlotLib v2.2.4（結果のグラフ表示）。多様性分析を実行する前に、グループ間で統計的に有意な差がないことを確認するために、グループ間でOTUに分類された配列数についてWilcoxon-Mann-Whitney検定を実行した（U値=0.923、p値=0.337）。解析に応じて、カウントデータ（αおよびβ多様性）またはTotal Sum Scaling（相対存在量）正規化データ（分類群構成およびLEfSe）を使用した。

16S rRNAアンプリコン遺伝子シーケンス以外のデータについては、GraphPad Prism Software version 9.3.1 (La Jolla, CA, USA)を用い、マン・ホイットニーで解析した。P< 0.05の値を統計的に有意とみなした。

実施した全実験の概要と、各実験で評価した結果は、補足表1にある。

データおよび材料の入手

本研究で発表した16S rRNA遺伝子配列データはENAリポジトリに寄託されており、アクセッション番号はPRJEB59835である。その他はすべて本文、GitHub(https://github.com/vaiomer/Van_Den_Elsen_et_al)、または補足資料で入手できる。

参考文献

  1. WHO. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/malnutrition（2023）。

  2. バラットMJ、アーメドT、ゴードンJI。腸内細菌叢の発達と小児期の低栄養。細胞宿主微生物。https://doi.org/10.1016/j.chom.2022.04.002.Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  3. プレンダーガストAJ、ハンフリーJH。開発途上国における発育阻害症候群。Paediatr Intチャイルドヘルス。2014;34:250-65.https://doi.org/10.1179/2046905514Y.0000000158.Article PubMed PubMed Central GoogleScholar

  4. 鄭Z、張L、ヤンL、チュウH。肥満における腸内細菌叢の重要な役割。フロントEndocrinol（ローザンヌ）。https://doi.org/10.3389/fendo.2022.1025706.Article PubMed Google Scholar

  5. クワシオルコルの不一致マラウイ人双生児ペアの腸内細菌叢。Science. 2013;339:548-54.https://doi.org/10.1126/science.1229000.Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  6. ラクトバチルス・プランタラム株は慢性的な低栄養状態においても乳児マウスの成長を維持する。Science (New York, N.Y 351, 854-857 (2016).https://doi.org/10.1126/science.aad8588

  7. Yan J, et al. 腸内細菌叢はIGF-1を誘導し、骨形成と成長を促進する。Proc Natl Acad Sci U S A. 2016;113:E7554-63.https://doi.org/10.1073/pnas.1607235113.Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  8. 成長ホルモン／インスリン様成長因子-1軸と腸内細菌叢のクロストーク： 微生物内分泌学の新たなフロンティア。Growth Horm IGF Res 53-54, 101333 (2020).https://doi.org/10.1016/j.ghir.2020.101333

  9. Schwarzer M, et al. 微生物を介した腸内NOD2刺激は、栄養不良の乳児マウスの直線的成長を改善する。Science. https://doi.org/10.1126/science.ade9767.Article CAS PubMed Google Scholar

  10. バラードO、モローAL. ヒト乳汁組成：栄養素と生理活性因子。https://doi.org/10.1016/j.pcl.2012.10.002.Article PubMed PubMed Central Google Scholar

  11. マウスの周産期における乳成長因子と小腸成長因子受容体の発現。Pediatr Res. 2016;80:759-65.https://doi.org/10.1038/pr.2016.150.Article CAS PubMed GoogleScholar

  12. Bode, L. Human Milk Oligosaccharides： 構造と機能。第94巻（Karger, 2020）。

  13. He Y, et al. ヒト乳汁オリゴ糖2'-フコシラクトースは、ヒト腸管細胞におけるCD14発現を調節し、LPS誘発炎症を抑制する。Gut. 2016;65:33-46.https://doi.org/10.1136/gutjnl-2014-307544.Article CAS PubMed Google Scholar

  14. 劉 S., He Y, Leone S, Newburg DS. ヒト初乳オリゴ糖は未成熟ヒト腸の主要な免疫学的経路を調節する。Mucosal Immunol. 2014;7:1326-39.https://doi.org/10.1038/mi.2014.20.Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  15. Murphy K, et al. 生後3ヵ月間のヒトの乳汁と乳児の糞便微生物叢の組成： A Pilot Study. Sci Rep. 2017;7:40597.https://doi.org/10.1038/srep40597.Article CAS PubMed PubMed Central GoogleScholar

  16. Cabrera-Rubio R, et al. ヒトミルクマイクロバイオームは授乳期間中に変化し、母親の体重と分娩様式によって形成される。Am J Clin Nutr. 2012;96:544-51.https://doi.org/10.3945/ajcn.112.037382.Article CAS PubMed Google Scholar

  17. Drago L, et al. 2つの異なる地理的地域で採取された初乳と成乳の微生物叢ネットワークと数学的微生物相互作用： イタリア対ブルンジ。ISME J. 2017;11:875-84.https://doi.org/10.1038/ismej.2016.183.Article CAS PubMed Google Scholar

  18. Oakley L, Benova L, Macleod D, Lynch CA, Campbell OMR. 早期母乳育児の実践： 最近の人口動態健康調査の記述的分析。Matern Child Nutr. 2018;14:e12535.https://doi.org/10.1111/mcn.12535.Article PubMed Google Scholar

  19. Perez-Escamilla R, et al. Breastfeeding: crucially important, but increasingly challenged in a market-driven world. ランセット。PubMed Google Scholar

  20. Riley LG, et al. Quackenbush Swiss line 5 mouseの泌乳成績。J Anim Sci. 2006;84:2118-25.https://doi.org/10.2527/jas.2005-609.Article CAS PubMed Google Scholar

  21. Gors S, Kucia M, Langhammer M, Junghans P, Metges CC. 技術ノート：マウスの乳成分-方法論的側面とマウス系統および泌乳日数の影響。J Dairy Sci. 2009;92:632-7.https://doi.org/10.3168/jds.2008-1563.Article CAS PubMed Google Scholar

  22. Knight CH, Maltz E, Docherty AH. マウスの乳量と乳成分：産子サイズと泌乳回数の影響。Comp Biochem Physiol A Comp Physiol. 1986;84:127-33.https://doi.org/10.1016/0300-9629(86)90054-x.Article CAS PubMed GoogleScholar

  23. マウス乳腺におけるヒト由来リポ蛋白質リパーゼの過剰発現は、乳汁中のトリグリセリドの減少および哺乳仔の成長遅延を引き起こす。PLoS One. 2011;6:e20895.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0020895.Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  24. 栄養不良におけるGH抵抗性の決定因子。J Endocrinol。2014;220:R57-65.https://doi.org/10.1530/JOE-13-0477.Article CAS PubMed PubMed Central GoogleScholar

  25. 成長障害の診断と治療における成長ホルモン-インスリン様成長因子-I軸。Endocr Connect. 2018;7:R212-22.https://doi.org/10.1530/EC-18-0099.Article CAS PubMed PubMed Central GoogleScholar

  26. 慢性炎症と成長ホルモン/インスリン様成長因子-1軸。セントEur J Immunol。https://doi.org/10.5114/ceji.2020.103422.Article CAS PubMed Google Scholar

  27. Segata N, et al. メタゲノムバイオマーカーの発見と解説。https://doi.org/10.1186/gb-2011-12-6-r60.Article PubMed PubMed Central GoogleScholar

  28. Nicholas K, Simpson K, Wilson M, Trott J, Shaw D. タマーワラビー：推定されるオートクリンによる乳成分変化を研究するモデル。J Mammary Gland Biol Neoplasia. 1997;2:299-310.https://doi.org/10.1023/a:1026392623090.Article CAS PubMed Google Scholar

  29. van Best N, et al. 新生児のマイクロバイオームを調節すべきか、またその目標は何か？マイクロバイオーム。https://doi.org/10.1186/s40168-022-01281-4.Article PubMed PubMed Central GoogleScholar

  30. Van den Elsen LWJ, Garssen J, Burcelin R, Verhasselt V. 母乳育児による腸内細菌叢の形成： アレルギー予防への入り口？Front Pediatr. 2019;7:47.https://doi.org/10.3389/fped.2019.00047.Article PubMed PubMed Central Google Scholar

  31. Larnkjaer A, Molgaard C, Michaelsen KF. インスリン様成長因子軸と後の健康上の結果に対する早期栄養の影響。Curr Opin臨床栄養メタブケア。https://doi.org/10.1097/MCO.0b013e328351c472.Article CAS PubMed Google Scholar

  32. 早産による代謝内分泌障害は、成長、体組成、新生児転帰に影響を与える。https://doi.org/10.1038/s41390-021-01566-8.Article PubMed GoogleScholar

  33. ヒト糖転移酵素のトランスジェニック発現によるマウス乳汁糖鎖のリモデリング。J Biol Chem. 1995;270:29515-9.https://doi.org/10.1074/jbc.270.49.29515.Article CAS PubMed Google Scholar

  34. Zito A, et al. ヒト乳オリゴ糖は壊死性腸炎において微生物叢とは無関係に腸上皮の再生を促進する。https://doi.org/10.1007/s00383-023-05598-5.Article PubMed Google Scholar

  35. Debes AK, Kohli A, Walker N, Edmond K, Mullany LC. 母乳育児開始までの時間と新生児の死亡率および罹患率：系統的レビュー。BMC Public Health. https://doi.org/10.1186/1471-2458-13-S3-S19.Article PubMed PubMed Central Google Scholar

  36. マイヤーPP。より多くの証拠： 母乳は超低出生体重児のための個別化医療です。Cell Rep Med. https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2022.100710.Article CAS PubMed PubMed Central GoogleScholar

  37. Ford SL, et al. Improved feeding tolerance and growth are linked to increase gut microbial community diversity in very-low-birth weight infants fed mother's own milk compared with donor breast milk. Am J Clin Nutr. 2019;109:1088-97.https://doi.org/10.1093/ajcn/nqz006.Article PubMed PubMed Central Google Scholar

  38. Kumbhare, S. V. et al. 早産児のマイクロバイオームの形成において、強化剤の種類（ヒトまたはウシ）よりも人乳の供給源（母乳またはドナー）の方が重要である。Cell Rep Med, 100712 (2022).https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2022.100712

  39. Meier P, Patel A, Esquerra-Zwiers A. Donor Human Milk Update: Evidence, Mechanisms, and Priorities for Research and Practice. J Pediatr. 2017;180:15-21.https://doi.org/10.1016/j.jpeds.2016.09.027.Article PubMed Google Scholar

  40. Lynn MA, et al. 幼少期の抗生物質曝露後の腸内細菌叢の組成は、その後の人生における宿主の健康と長寿に影響する。https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109564.Article CAS PubMed GoogleScholar

  41. 白色脂肪組織におけるBMP4を介した褐色脂肪様変化は、グルコースとエネルギーの恒常性を変化させる。Proc Natl Acad Sci U S A. 2013;110:E798-807.https://doi.org/10.1073/pnas.1215236110.Article PubMed PubMed Central GoogleScholar

  42. Lluch J, et al. 最適化された16Sメタゲノム配列決定パイプラインを用いた新規組織微生物叢の特性評価。PLoS One. 2015;10:e0142334.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142334.Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  43. Escudie F, et al： Galaxy Solutionを用いたOTUの高速検索。Bioinformatics. 2018;34:1287-94.https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btx791.Article CAS PubMed Google Scholar

参考文献のダウンロード

謝辞

Harry Perkins Institute for Medical ResearchのSimone RossとCaitlin Murray、SAHMRI Preclinical, Imaging and Research LaboratoriesのMariah De VirgilioとSamay Trec、Translational Research InstituteのEmily Dugganの専門知識と研究動物の世話に感謝したい。SAHMRI の Tee Yee Chern 氏と Feargal Ryan 氏には、研究室での作業とデータ解析を手伝っていただいた。また、Cytometry Centre of Microscopy, Characterisation, and AnalysisのCatherine RinaldiとVaiomerのBenjamin Lelouvierのデータ解析の協力にも感謝したい。

資金提供

VV、LE、AR、SM、NDはLarsson-Rosenquist財団の支援を受けた。LEはRaine Priming助成金の支援を受けた。DJLはEMBL Australia Group Leader賞の支援を受けた。

著者情報

著者および所属

  1. Larsson-Rosenquist Centre for Immunology and Breastfeeding, School of Medicine, The University of Western Australia, Perth, WA, AustraliaLieke J. W. van den Elsen, Akila Rekima, Savannah Machado, Nivedithaa Divakara, Alana Middleton & Valerie Verhasselt.

  2. テレソン・キッズ・インスティチュート、パース、西オーストラリア州、オーストラリアLieke J. W. van den Elsen, Akila Rekima, Savannah Machado, Nivedithaa Divakara & Valerie Verhasselt

  3. 南オーストラリア保健医療研究所、アデレード、SA、オーストラリアMiriam A. Lynn, Natalie Stevens & David J. Lynn

  4. ニース大学（フランス、ニース）Charlotte Isnard

  5. ナショナル・イメージング・ファシリティ、顕微鏡特性評価・分析センター、西オーストラリア大学、パース、西オーストラリア州、オーストラリアDiana Patalwala

  6. ヴァイオメール、トゥールーズ・ラベージュ、フランスFlorence Servant

  7. フランス、トゥールーズ、I2MC、Inserm 1297

  8. フリンダース健康医学研究所、フリンダース大学、アデレード、サウスカロライナ州、オーストラリアMiriam A. Lynn, Natalie Stevens & David J. Lynn

貢献

概念化： VV、LvdE、AR、ML、DL 方法論： LvdE、AR、CI、SM、ND、ML、NS、DP、AM、RB、FS プロジェクト監督： VV 原稿執筆： 執筆-原案：LvdE、VV 執筆-校閲・編集：全員

対応著者

Lieke J. W. van den ElsenまたはValerie Verhasseltまで。

倫理宣言

倫理承認と参加同意

使用されたすべての実験手順は、Harry Perkins Institute for Medical ResearchまたはSAHMRI動物倫理委員会の承認を得ており、施設のガイドラインに従って実施された。

出版に関する同意

該当なし。

競合利益

著者FSはVaiomer社に雇用されている。他のすべての著者は、競合する利害関係がないことを宣言している。

追加情報

出版社ノート

シュプリンガー・ネイチャーは、出版された地図の管轄権の主張および所属機関に関して中立を保っている。

補足情報

40168_2024_1852_MOESM1_ESM.pdf

補足ファイル1. 図S1. 初乳を与えたマウスと与えないマウスにおける2週齢時の表現型。(A）マウスの授乳期。様々な時点で採取したマウスの乳汁中の写真と多量栄養素の含有量。(B)代表的なmicroCT骨画像；(C)内臓および(D)皮下(sc)WATの割合。血漿（E）コレステロール（F）高密度リポ蛋白（HDL）コレステロール。データは平均値±SEMで示した。1実験あたり5-12個の牛乳を採取した実験（A）、1グループあたりn=6-8個の牛乳を採取した実験（C, D）、1グループあたりn=3-5個の牛乳を採取した3実験（E, F）統計解析はMann-Whitney検定を用いて行った。*p< 0.05,**p< 0.01

40168_2024_1852_MOESM2_ESM.pdf

補足ファイル2. 図S2. 初乳を与えたマウスと与えないマウスの離乳後の成長。(A)2週以降成体までの体重（各時点n=6-12）。(B）体長と（C）7週齢の内臓白色脂肪組織（WAT）重量。データは個体値または平均値±SEMで示した。各群n=6-12（A）またはn=6（B、C）の1実験からのデータ。統計解析はMann-Whitney検定を用いて行った。**p< 0.01、***p < 0.0001。

40168_2024_1852_MOESM3_ESM.pdf

補足ファイル3. 図S3. 牛乳消費量と腸管吸収能。(A）2時間にわたる牛乳消費量（1実験はn=6/群1日目、2実験はn=5-6/群4日目および14日目）。(B）小腸の長さ（1実験n=6/群4日目、2実験n=5-6/14日目）（C）空腸の絨毛の長さ（1実験n=4-5/群4日目、2実験n=3-6/19日目）、4日目のヘマトキシリン・エオジン染色空腸の代表画像。(D)乾燥糞便中の大腸含量重量と脂質の割合（1実験n=6/群、脂質含量はn=3プール2サンプル、コロストラム群なし）。データは平均値±SEMで示した。統計分析はMann-Whitney検定を用いて行った。*p< 0.05,**p< 0.01,***p< 0.001,****p< 0.0001

40168_2024_1852_MOESM4_ESM.pdf

補足ファイル4. 図S4. リード数。サンプルあたりの生リードペア数（茶）とOTUに分類されたリードペア数（青）。赤線はサンプルあたり37,500リードペアを示しており、これは経験的に、多様性の高いサンプルに存在する細菌群集プロファイルを網羅的にカバーするためのリードペア数として決定された。5,000リードペアの緑線は、OTUに分類されるリードペアの必要最小数を示しています。1実験、n=6/グループ。

40168_2024_1852_MOESM5_ESM.pdf

補足ファイル5. 図S5. 糞便微生物移植（FMT）を用いてコロニー形成し、初乳を与えた場合と与えない場合の無菌マウスの成長と代謝パラメーター。(A)離乳前の体重成長曲線、(B)FMT対照群に対する体重の割合（各群n=10）。(C）体長と（D）腹部幅。E）内臓白色脂肪組織（WAT）重量（F）成長ホルモンおよび（G）インスリン様成長因子-1（IGF-1）を測定するためにFMT仔を20日目に淘汰した。データは平均値、または平均値±SEMで示した。n=10/群（A-E）またはn=7-8/群（F、G）の1実験からのデータ。統計解析はMann-Whitney検定を用いて行った。*p< 0.05,**p< 0.01,***p< 0.001,****p< 0.0001

40168_2024_1852_MOESM6_ESM.pdf

補足ファイル6. 図S6. 初乳ありで飼育された仔ウシと初乳なしで飼育された仔ウシの微生物叢は、離乳後の成長を促進する能力は同程度である。(A)無菌(GF)マウス(同居なし)と、離乳時に初乳あり(GFxControl)または初乳なし(GFxNo colostrum)で飼育したマウスと同居させたGFマウスの体重成長曲線(各群n=6)。(B）4週間飼育後の内臓白色脂肪組織（WAT）重量。データは平均値、または平均値±SEMで示した。n=6/群で1回の実験から得られたデータ。統計解析はMann-Whitney検定を用いて行った。*p< 0.05,**p< 0.01,***p< 0.001,****p< 0.0001

補足ファイル7. 補足表1. 実験デザイン

権利と許可

オープンアクセス本論文は、クリエイティブ・コモンズ表示4.0国際ライセンスの下でライセンスされている。このライセンスは、原著者および出典に適切なクレジットを付与し、クリエイティブ・コモンズ・ライセンスへのリンクを提供し、変更が加えられた場合にその旨を示す限り、いかなる媒体または形式においても、使用、共有、翻案、配布、複製を許可するものである。この記事に掲載されている画像やその他の第三者の素材は、その素材へのクレジット表記に別段の記載がない限り、記事のクリエイティブ・コモンズ・ライセンスに含まれています。この記事のクリエイティブ・コモンズ・ライセンスに含まれていない素材で、あなたの意図する利用が法的規制によって許可されていない場合、あるいは許可された利用を超える場合は、著作権者から直接許可を得る必要があります。このライセンスのコピーを閲覧するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/。クリエイティブ・コモンズ・パブリック・ドメインの権利放棄（http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/）は、データへのクレジット表記に別段の記載がない限り、この記事で利用可能となったデータに適用される。

転載と許可

この記事について

この記事を引用する

van den Elsen, L.J.W., Rekima, A., Lynn, M.A.et al.出生時の食事は腸内細菌叢への影響とは無関係に健康的な成長に重要である。Microbiome 12, 139 (2024). https://doi.org/10.1186/s40168-024-01852-7

引用のダウンロード

  • 2023年6月29日受領

  • 2024年5月30日受理

  • 2024年7月27日発行

  • DOIhttps://doi.org/10.1186/s40168-024-01852-7

この記事を共有する

以下のリンクを共有すると、誰でもこのコンテンツを読むことができます：

提供：Springer Nature SharedIt コンテンツ共有イニシアチブ

キーワード

マイクロバイオーム

ISSN: 2049-2618

お問い合わせ

BMCをフォローする

このウェブサイトを使用することで、当社の利用規約、お客様の米国州プライバシー権、プライバシーステートメント、およびクッキーポリシーに同意したものとみなされます。プライバシーに関する選択/プリファレンスセンターで使用するクッキーの管理。

特に明記されていない限り、© 2024 BioMed Central Ltd. シュプリンガー・ネイチャーの一部です。


いいなと思ったら応援しよう！