NapBiome: Ausrichtung auf Darmmikrobiota und Schlafrhythmus zur Verbesserung von Entwicklungs- und Verhaltensergebnissen in der frühen Kindheit (NapBiome)

Die Darm-Hirn-Achse spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung und Entwicklung psychischer und physischer Prozesse. Das erste Lebensjahr ist eine kritische Phase für die Entwicklung des Darmmikrobioms, die mit wichtigen Meilensteinen bei der Festlegung des Schlafrhythmus und der neurologischen Entwicklung einhergeht. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass das Darmmikrobiom Schlaf, Kognition und die frühe neurologische Entwicklung beeinflusst. Bei Früh- und Frühgeborenen können Schwierigkeiten bei der Schlafregulation schwerwiegende Folgen für die Gesundheit des Säuglings und die Bindung zwischen Säugling und seinen Betreuern haben und sogar zu lebensbedrohlichen Folgen wie dem Shaken-Baby-Syndrom führen. Bei Frühgeborenen besteht ein noch höheres Risiko für Schlaf- und neurologische Entwicklungsprobleme. Obwohl sich die Versorgung von Neugeborenen in den letzten Jahrzehnten verbessert hat, steigen die Frühgeburtenraten weiter an und führen zu einer Vielzahl neurologischer Entwicklungsstörungen, die mit aktuellen Therapien nicht behandelt werden können. Angesichts der Bedeutung des Schlafs und des Darmmikrobioms für die Reifung des Gehirns, die neurologische Entwicklung und das Verhalten wird die Identifizierung wirksamer Interventionen innerhalb der Darm-Hirn-Achse zu Beginn des Lebens wahrscheinlich langfristige Auswirkungen auf die Gesundheit und Entwicklung gefährdeter Säuglinge haben.

Die Ziele dieses Projekts bestehen darin, I) den Zusammenhang zwischen dem Darmmikrobiom, Schlafmustern und Gesundheitsergebnissen bei Kindern bis zu zwei Jahren aufzuzeigen; und II) um die Interaktionen zwischen Darmmikrobiom, Gehirn und Schlaf zu nutzen, um neue Interventionsstrategien für gefährdete Säuglinge zu entwickeln. Die Forscher gehen davon aus, dass die Etablierung eines gesunden Darmmikrobioms im frühen Leben sowohl für die kurz- als auch für die langfristige Gesundheit von Kindern von entscheidender Bedeutung ist, da Dysbiose die Schlafregulation, die Gehirnreifung und die neurologische Verhaltensentwicklung beeinträchtigen kann. Die Forscher gehen davon aus, dass die Verabreichung von Synbiotika die Etablierung von Mikrobiota, den Schlafrhythmus und die neurologischen Entwicklungsergebnisse verbessert.

Dieses Projekt integriert eine randomisierte kontrollierte Studie (RCT), Ex-vivo- und In-silico-Experimente mit I) wichtigen Technologieplattformen für die Computermodellierung zur Erfassung der ontogenetischen Normen der Darmmikrobiota; II) neuronale und aktimetrische Quantifizierung multidimensionaler Aspekte des Säuglingsschlafes; III) Atemmetabolomik (Exhalomik) des Wirts- und Mikrobiomstoffwechsels; und IV) Hochdurchsatz-Ex-vivo-Modelle zur Untersuchung von Wirt-Mikrobiom-Interaktionen. Zu den Ergebnissen gehören I) ein Verständnis der altersnormativen Zusammensetzung des Mikrobioms, seiner Variation (zirkadian, interindividuell) und der Faktoren, die die Plastizität des Mikrobioms im gesamten Säuglingsalter beeinflussen; II) umsetzbares Wissen über mikrobielle Spezies und Stoffwechsel, das gezielt eingesetzt werden kann, um die Schlafregulation zu verändern und die Ergebnisse der neurologischen Entwicklung zu verbessern, insbesondere bei gefährdeten Säuglingen (z. B. Frühgeborenen); III) mikrobielle und metabolische Biomarker mit diagnostischem Potenzial für spätere Regulations- und Verhaltensprobleme; und IV) eine Open-Source-Analyse-„Toolbox“ für mikrobielle Multi-Omics, die sofort in anderen Bereichen der Mikrobiom-Wirt-Forschung angewendet werden kann. Um diese Ziele zu erreichen, kombiniert unsere Strategie mehrere Disziplinen und konzentriert sich auf Faktoren, die den größten Einfluss auf die Gesundheit im Säuglingsalter haben: das Darmmikrobiom, die Schlafregulation und die neurologische Entwicklung.

Die Auswirkungen dieses Projekts sind erheblich und weltweit relevant, da es mögliche Behandlungsoptionen zur Unterstützung der neurologischen Entwicklungsgesundheit von Früh- und Reifgeborenen vorantreibt, neue translationale Ansätze zur Bewältigung regulatorischer Schwierigkeiten erforscht und wichtige Informationen für maßgeschneiderte prophylaktische Synbiotika und mögliche Entwicklungen liefert der „Postbiotik“. Darüber hinaus unterstützt die Studie die Untersuchung von Biomarkern für die neurologische Entwicklung und fördert die frühzeitige Prävention von Entwicklungs- und psychischen Erkrankungen.