Sela és munkatársai a Bifidobacterium longum subsp. infantis vagy rövidebb nevén Bifidobacterium infantis törzsének genom szekvenálását végezték el, illetve jellemezték előfordulását és szerepét a csecsemő bélflórájában. Emellett a tanulmányban a Bifidobacterium adolenscentis teljes genom szekvenálást is elvégezték.

Születést követően az anyatejjel táplált újszülöttekben a gasztrointesztinális traktust gyorsan kolonizálja a bifidobaktériumokban gazdag baktérium kolónia. A Bifidobacterium longum subsp. infantis ATCC15697 törzs teljes genom szekvenálása többek között olyan tulajdonságát világítja meg ennek az egyedülálló törzsnek, amely hasznosítani tud olyan anyatejben jelenlévő oligoszacharidokat (HMO – human milk oligosaccharides), amelyek egyébként a csecsemő számára nem emészthetők.

A stabil bélmikrobióta kolónia kialakulása elengedhetetlen a csecsemő gasztrointesztinális traktusának fejlődésében. Az anyatejjel táplált csecsemők bélflóráját a bifidobaktériumok túlsúlya jellemzi, ezáltal biztosítva a patogén baktériumok kompetitív kizárását.

A B. infantis genom szekvenálása során számos olyan lókuszt határoztak meg, ahol katabolikus gének, extracelluláris kötő fehérjék, permeázok génjei vannak jelen. Ezen gének által meghatározott fehérjék az anyatej oligoszacharidjainak lebontásában részt vehetnek, ezáltal a csecsemő mint gazdaszervezet egy újabb szénforrás hasznosításához adaptálódik. A metabolikus folyamatokat in vivo vizsgálva – metabolomika és a proteomika eszközeivel - olyan központi fermentatív útvonalakat detektáltak, amelyek az anyatej oligoszacharidok hasznosításában vesznek részt.

A különböző Bifidobacterium fajokat (döntően azokat, amelyek a csecsemőkben fordulnak elő) vizsgálva elmondható, hogy nem képesek a HMO hasznosítására, így a Bifidobacterium longum subsp. infantis az oligoszacharid egyedülálló hasznosítási képességével rendelkezik. A B. longum subsp. infantis genomjában a HMO-k lebontásához szükséges glikozidázok és oligoszacharid transzport fehérjék génjei találhatók, amelyek azonosítása molekuláris magyarázatot is ad az anyatejben jelenlévő glükánok előfordulásának sokféleségére. Ez a törzs az anyatejben lévő szénforrások megszerzéséért kompetitív stratégiával rendelkezik a többi fajjal szemben. A HMO lebontási képessége a B.infantis-t a csecsemő bélflórájának fontos alkotójává teszi.

A bifidobaktériumok további hasznos közreműködést mutatnak a fehérjehasznosítás, tehát a nitrogénforrás biztosítása területén is.

A csecsemő posztnatális fejlődésének fehérjeigényét az anyatej önmagában nem elégíti ki, így ez a feladat a gasztrointesztinális rendszerére és a kommenzalizmust alkotó organizmusaira hárul. Érdekes módon a humán anyatej nitrogén tartalmának egy jelentős része (kb.15%) karbamid, amely potenciális hasznosítható nitrogénforrást jelent a csecsemőnek és ezáltal mikrobiótájának is. Az enterocyták az aminosav katabolizmusból származó karbamidot aktívan transzportálják a vékonybélbe. A baktériumban jelenlévő ureáz aktivitásának köszönhetően ez ammóniát szabadít fel a karbamidból, ezt hozzáférhetővé téve a gazdaszervezet anabolikus folyamatai számára. A cikk által vizsgált bifidobaktériumokban is azonosították a bakteriális ureáz enzim gén klaszterét (Blon_0104-Blon_0115), amely alátámasztja a karbamid neonatális nitrogénforrásként való hasznosítását.

Ha létezik olyan struktúrált mikrobióta populáció,amely a csecsemők nagy részére jellemző és sikerül ennek komplexitását felderíteni, akkor a felnőttkori mikrobióta alakulásának dinamikáját és funkcionális változásait is meg lehet határozni.

Evolúciós szempontból megközelítve a B. infantis genomja az anyatejjel táplált emlősök körében nagyobb számban van jelen, és ezt a humán csecsemő szimbiotikus közössége is jól mutatja. Az anyatej összetevőinek részletes tanulmányozása során kiderül, hogy a csecsemő a B. infantis baktérium által további szénforrásokat is tud hasznosítani, ezáltal ellensúlyozva az anya részéről a szoptatással járó energiakiadási többletet. A darwini elmélet szerint az anyatej az emlősök rátermettségét a hozzáadott tápértéknek köszönhetően kétségtelenül megnöveli, azonban nem szabad figyelmen kívül hagyni az anyatejet, mint exogén anyagok közvetítő közegét sem. Az anyatej összetétele és a csecsemő bélflórájának összetétele, azon belül is a B. infantis jelenléte is kialakulása egy újabb lenyűgöző példa a koevolúcióra.

Felhasznált irodalom

1. Sela et al. (2008) The genome sequence of Bifidobacterium longum subsp. infantis reveals adaptations for milk utilization within the infant microbiome, PNAS vol. 105, no.48 18964-18969.