Estructura y funcionalidad de la microbiota intestinal en niños nacidos de madres obesas y su efecto sobre el neurodesarrollo durante los primeros meses de vida

Abstract

Infancy is a critical period for organ maturation and growth. Observational studies have provided evidences about how influence of intrinsic and extrinsic factors in the early life can produce disturbances in the pathways that regulate energy expenditure, immune system and other systemic effects, promoting the development of certain diseases and altering the configuration and maturation of gut microbiota. A major challenge in microbial ecology is to identify its functional members and understand how their functional and phylogenetic dynamics ultimately influence human physiology and health. Critically important are the initial stages of microbiota colonization and maturation in the gut because early dysbiosis has been shown to affect human health later in life. Classical studies about the ethiology of obesity focused on dietary disorders and host genetic susceptibility. Recent studies have shown that mothers transmit distinct gut microbial communities to their offspring depending on maternal pre-pregnancy weight, which might favour to obesity development in infancy. Furthermore, studies in rodents provide evidence that the gut microbiota modulates brain development and synaptic related proteins showing that behaviour depends upon three psychoneuroimmune pathways, i.e., immune, hypothalamic pituitary adrenal axis and vagus nerve. Alterations of the gut microbiota impact exploratory and communicative behaviours and cognitive performance. Still, little is known about the association between gut microbiota and neurodevelopment in humans. The present study has been developed within the PREOBE Follow-up framework with the following objectives: Objective 1. To provide biological information on the relative importance of gut microbial taxa in ecosystem functioning, their collective functional pattern and the network topology in relation to host physiology during human early life. Objective 2. To analyse the effect of maternal obesity on the composition and functionality of the gut microbiota in their offspring. Objective 3. To test whether early gut microbioal ecosystem membership and metabolism associate with infant neurodevelopment

La infancia es un período crítico para la maduración y el crecimiento de los órganos. Estudios observacionales han proporcionado evidencias sobre cómo la influencia de factores intrínsecos y extrínsecos en la vida temprana pueden producir alteraciones en las vías que regulan el gasto energético, el sistema inmune y otros efectos sistémicos, promoviendo el desarrollo de ciertas enfermedades y alterando la configuración y maduración de la microbiota intestinal. Un desafío importante en la ecología microbiana es identificar a sus miembros funcionales y comprender cómo su dinámica funcional y filogenética finalmente influye en la fisiología y la salud humana. Especialmente importantes son los periodos iniciales de la colonización y maduración de la microbiota en el intestino, ya que se ha demostrado que una disbiosis temprana puede afectar la salud en la vida adulta. Hasta hace poco los estudios sobre la etiología de la obesidad se habían centrado en los trastornos alimenticios y la susceptibilidad genética del huésped. Sin embargo, recientes estudios han demostrado que las madres transmiten distintas comunidades microbianas intestinales a sus hijos en función del peso materno pregestacional, lo que podría favorecer el desarrollo de la obesidad en la infancia. Además, los estudios en roedores proporcionan evidencia de que la microbiota intestinal modula el desarrollo cerebral y las proteínas sinápticas relacionadas, lo cual muestra que el comportamiento depende de tres vías psiconeuroinmunes, es decir, sistema inmune, eje hipotalámico-hipofisario-adrenal y el nervio vago. Las alteraciones de la microbiota intestinal afectan los comportamientos exploratorios y comunicativos y el rendimiento cognitivo. Aún así, se sabe poco sobre la asociación entre la microbiota intestinal y el neurodesarrollo en humanos. El presente estudio se ha realizado en el marco del Proyecto PREOBE Follow-up, y tiene los siguientes objetivos: Objetivo 1. Proporcionar información biológica sobre la importancia relativa de los taxones microbianos intestinales en el funcionamiento del ecosistema, su patrón funcional colectivo y la topología de la red en relación con la fisiología del huésped durante los primeros años de vida.

Objetivo 2. Analizar el efecto de la obesidad materna en la composición y funcionalidad de la microbiota intestinal en su descendencia. Objetivo 3. Comprobar si la comunidad microbiana intestinal inicial y su metabolismo se asocian con el neurodesarrollo infantil.