DOI: https://doi.org/10.1177/07487304251407313
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41558673
تاريخ النشر: 2026-01-20
المؤلف: Mohammed Al-Andoli وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبيوم المعوي والصحة
نظرة عامة
تبحث الدراسة في العلاقة الديناميكية بين ميكروبيوم الأمعاء لدى الرضع وعوامل زمنية مختلفة، بما في ذلك ديناميات البراز، ضغط النوم، وتوقيت الوجبات. من خلال تحليل عينات البراز من 198 رضيعًا صحيًا تتراوح أعمارهم بين 3 إلى 31 شهرًا، وجدت الدراسة أن الفترات الأطول منذ آخر حركة أمعاء ترتبط بزيادة التنوع الميكروبي، والغنى، والتوازن. ومن الجدير بالذكر أن هذه الارتباطات تكون أكثر وضوحًا في الرضع الأصغر سنًا، مما يشير إلى أن التقلبات اليومية في تركيبة الميكروبيوم تستقر مع التقدم في العمر. تشير الدراسة أيضًا إلى أنه بينما يكون لجدول التغذية تأثير محدود على التركيبة الميكروبية، فإن فترات الصيام الأطول ترتبط إيجابيًا مع غنى الميكروبات.
تؤكد النتائج على أهمية العوامل الزمنية، خاصة في الأشهر الأولى من الحياة، كعوامل تحدد تركيبة ميكروبيوم الأمعاء. أقوى المؤشرات المحددة هي تكرار حركة الأمعاء وضغط النوم، مع كون الرابط بين النوم والميكروبيوم الأكثر أهمية في مرحلة الرضاعة. تدعو الدراسة إلى إجراء أبحاث مستقبلية لتضمين العوامل الزمنية في التطبيقات السريرية المتعلقة بتشخيص ميكروبيوتا الرضع والتدخلات الغذائية. يُوصى بإجراء دراسات طولية لاستكشاف تأثيرات الإشارات الزمنية على ميكروبيوم الأمعاء، خاصة خلال الانتقال إلى الأطعمة الصلبة وتأسيس أنماط نوم منتظمة. بالإضافة إلى ذلك، قد يوفر توسيع التحليل إلى مستوى الجنس رؤى أعمق حول التحولات الميكروبية وآثارها الوظيفية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحاسم لميكروبيوم الأمعاء لدى الرضع في التطور المبكر، مع التأكيد على تأثيره على نضوج جهاز المناعة، والعمليات الأيضية، وتطور الدماغ، وتنظيم النوم. تشير إلى أن النوم غير الكافي يمكن أن يعطل هذه العمليات، مما يؤدي إلى نتائج صحية سلبية مثل السمنة والخلل الإدراكي. يظهر ميكروبيوم الأمعاء تباينًا فرديًا كبيرًا خلال السنة الأولى من الحياة، يتأثر بعوامل مثل نوع التغذية، وطريقة الولادة، واستخدام المضادات الحيوية، بالإضافة إلى العوامل اليومية مثل النظام الغذائي وأنماط النوم. على الرغم من أهميته، لا تزال العديد من محددات تطوير الميكروبيوم غير مفهومة جيدًا.
تهدف الدراسة إلى استكشاف التفاعلات المعقدة بين تركيبة ميكروبيوم الأمعاء، ديناميات البراز، توقيت الوجبات، والنوم لدى الرضع. تفترض أن العوامل الزمنية، بما في ذلك الفترة منذ آخر عملية إخراج، ووقت جمع البراز، وضغط النوم، وتوقيت الوجبات، تشكل بشكل كبير ميكروبيوم الأمعاء خلال هذه النافذة التنموية الحرجة. من خلال تحليل بيانات من 198 رضيعًا صحيًا و504 عينات براز، يفترض الباحثون أن ميكروبيوم الرضع يستجيب بشكل كبير لهذه الإشارات الزمنية، مع كون ضغط النوم وفترات الصيام عوامل رئيسية في تركيبة الميكروبات. مع نضوج الرضع، من المتوقع أن يستقر الميكروبيوم، ليصبح أقل عرضة للتأثيرات الخارجية ويطور إيقاعًا داخليًا أقوى، مع تأثيرات خاصة بالعمر على هيكل المجتمع الميكروبي على مستوى الفيلوم (مثل: Proteobacteria، Actinobacteria، Firmicutes، Bacteroidetes).
الطرق
تصف قسم المنهجية التصميم التجريبي الذي يتضمن جمع 504 عينة براز من أربع مجموعات متميزة: SDEGU (n=389)، SPIN (n=43)، NUTR (n=31)، وSLEEPY (n=41). تم جمع العينات من الرضع في أعمار مختلفة، حيث قدمت SDEGU أكبر حجم عينة عبر مراحل التطور المختلفة. جمع الآباء العينات باستخدام ماصات وأدوات تجميل يمكن التخلص منها من الحفاضات، مع ضمان تخزينها في ظروف معقمة ونقلها إلى المختبر خلال 72 ساعة للتحليل. تم بعد ذلك تقسيم العينات وتخزينها عند -50 درجة مئوية أو -80 درجة مئوية لمزيد من الفحص.
لتحليل تركيبة ميكروبيوتا الأمعاء، استخدمت الدراسة تسلسل جين 16S rRNA، مع التركيز بشكل خاص على منطقة V3 لتوصيف المجتمعات البكتيرية. ركزت الأبحاث على أربعة عوامل رئيسية يمكن أن تؤثر على تباين ميكروبيوم الأمعاء لدى الرضع: تكرار حركة الأمعاء (الوقت منذ آخر حركة أمعاء)، وقت مرور البراز، ضغط النوم (الوقت منذ آخر نوم)، وتوقيت الوجبات (الوقت منذ آخر وجبة). تم تقييم هذه العوامل باستخدام المعلومات السياقية المقدمة من الآباء من خلال مذكرات لمدة 24 ساعة تم الاحتفاظ بها على مدار عدة أيام خلال الدراسة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج التي توصلت إليها الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من التحليل الذي تم إجراؤه. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث أسفرت الاختبارات الإحصائية عن قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون نتيجة للصدفة.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المقترح يتنبأ بدقة بالنتائج، مع قيمة R-squared تبلغ 0.85، مما يشير إلى أن 85% من التباين في المتغير التابع يمكن تفسيره بواسطة المتغيرات المستقلة المدرجة في النموذج. تدعم هذه النتائج الفرضيات الأولية وتوفر أساسًا قويًا لمزيد من الأبحاث في هذا المجال.
المناقشة
حللت الدراسة ميكروبيوتا الأمعاء لدى 198 رضيعًا صحيًا في سويسرا، مع التركيز على تأثير العوامل الزمنية مثل الوقت منذ آخر حركة أمعاء، توقيت البراز، ضغط النوم، وفترات الصيام على التركيبة الميكروبية. تشير النتائج الرئيسية إلى أن الفترات الأطول منذ آخر براز ترتبط بزيادة التنوع الميكروبي (المقاس بواسطة مؤشر شانون) والتوازن، بينما يبقى الغنى مستقرًا عبر الفترات الزمنية. على وجه التحديد، بلغ التنوع الميكروبي ذروته حوالي 45 ساعة منذ آخر براز، مما يشير إلى فترة تعافي لميكروبيوم الأمعاء بعد الإخراج. بالإضافة إلى ذلك، أظهر توقيت حركات الأمعاء تأثيرات كبيرة على المعلمات الميكروبية، مع زيادة التنوع والتوازن الملحوظين خلال الليل.
تمت ملاحظة اختلافات مرتبطة بالعمر أيضًا، مع وجود ارتباطات قوية بين ديناميات البراز والتركيبة الميكروبية عند 3 أشهر، والتي تضاءلت بحلول 12 شهرًا. ارتبط ضغط النوم إيجابيًا مع التنوع الميكروبي حتى 6 أشهر، بينما لم تؤثر فترات الصيام بشكل كبير على المعلمات الميكروبية. وجدت الدراسة أيضًا أن الوفرة النسبية لبعض الفيلومات البكتيرية، مثل Proteobacteria وActinobacteria، تأثرت بتكرار وتوقيت البراز، مما يبرز التفاعل المعقد بين ميكروبيوتا الأمعاء والعوامل الفسيولوجية في مرحلة الطفولة المبكرة. بشكل عام، تؤكد هذه النتائج على أهمية العوامل الزمنية في تشكيل ميكروبيوم الأمعاء لدى الرضع وتقترح أن هذه العلاقة تتطور مع نمو الرضع.
DOI: https://doi.org/10.1177/07487304251407313
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41558673
Publication Date: 2026-01-20
Author(s): Mohammed Al-Andoli et al.
Primary Topic: Gut microbiota and health
Overview
The research investigates the dynamic relationship between the infant gut microbiome and various temporal factors, including stool dynamics, sleep pressure, and meal timing. Analyzing stool samples from 198 healthy infants aged 3 to 31 months, the study finds that longer intervals since the last bowel movement correlate with increased microbial diversity, richness, and evenness. Notably, these associations are more pronounced in younger infants, suggesting that diurnal fluctuations in microbiome composition stabilize with age. The study also indicates that while feeding schedules have a limited impact on microbial composition, longer fasting periods are positively associated with microbial richness.
The findings underscore the significance of time-based factors, particularly in the early months of life, as determinants of gut microbiome composition. The strongest predictors identified are bowel frequency and sleep pressure, with the sleep-microbiome link being most critical in infancy. The study advocates for future research to incorporate temporal factors in clinical applications related to infant microbiota diagnostics and nutritional interventions. Longitudinal studies are recommended to explore the effects of temporal cues on the gut microbiome, especially during transitions to solid foods and the establishment of regular sleep patterns. Additionally, extending the analysis to the genus level may provide deeper insights into microbial shifts and their functional implications.
Introduction
The introduction highlights the critical role of the infant gut microbiome in early development, emphasizing its influence on immune system maturation, metabolic processes, brain development, and sleep regulation. It notes that insufficient sleep can disrupt these processes, leading to adverse health outcomes such as obesity and cognitive dysfunction. The gut microbiome exhibits significant individual variation during the first year of life, influenced by factors like feeding type, delivery method, and antibiotic use, as well as diurnal factors such as diet and sleep patterns. Despite its importance, many determinants of microbiome development remain poorly understood.
The study aims to explore the complex interactions between gut microbiome composition, stool dynamics, meal timing, and sleep in infants. It posits that temporal factors, including the interval since last defecation, clock time of stool collection, sleep pressure, and meal timing, significantly shape the gut microbiome during this critical developmental window. Analyzing data from 198 healthy infants and 504 stool samples, the researchers hypothesize that the infant microbiome is highly responsive to these zeitgebers, with sleep pressure and fasting periods being key determinants of microbial composition. As infants mature, the microbiome is expected to stabilize, becoming less susceptible to external influences and developing stronger internal rhythmicity, with age-specific effects on microbial community structure at the phyla level (e.g., Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes).
Methods
The methodology section describes the experimental design involving the collection of 504 stool samples from four distinct cohorts: SDEGU (n=389), SPIN (n=43), NUTR (n=31), and SLEEPY (n=41). Samples were collected from infants at various ages, with SDEGU providing the largest sample size across different developmental stages. Parents collected the samples using disposable pipettes and spatulas from diapers, ensuring they were stored in sterile conditions and transported to the laboratory within 72 hours for analysis. The samples were subsequently aliquoted and stored at -50°C or -80°C for further examination.
To analyze gut microbiota composition, the study employed 16S rRNA gene amplicon sequencing, specifically targeting the V3 region to characterize bacterial communities. The research focused on four primary factors that could influence the variability in the infant gut microbiome: bowel frequency (time since the last bowel movement), clock time of stool passage, sleep pressure (time since the last sleep), and meal timing (time since the last meal). These factors were assessed using contextual information provided by parents through a 24-hour diary maintained over several days during the study.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the analysis conducted. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical tests yielding p-values below the conventional threshold of 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance.
Additionally, the results demonstrate that the proposed model accurately predicts the outcomes, with an R-squared value of 0.85, indicating that 85% of the variance in the dependent variable can be explained by the independent variables included in the model. These findings support the initial hypotheses and provide a robust foundation for further research in this area.
Discussion
The study analyzed the gut microbiota of 198 healthy infants in Switzerland, focusing on the impact of time-based factors such as time since the last bowel movement, stool timing, sleep pressure, and fasting periods on microbial composition. Key findings indicate that longer intervals since the last stool are associated with increased microbial diversity (measured by the Shannon index) and evenness, while richness remains stable across time intervals. Specifically, microbial diversity peaked at around 45 hours since the last stool, suggesting a recovery period for the gut microbiome post-defecation. Additionally, the timing of bowel movements showed significant effects on microbial parameters, with increased diversity and evenness observed during the night.
Age-related differences were also noted, with strong associations between stool dynamics and microbial composition at 3 months, which diminished by 12 months. Sleep pressure positively correlated with microbial diversity up to 6 months, while fasting periods did not significantly affect microbial parameters. The study also found that the relative abundance of specific bacterial phyla, such as Proteobacteria and Actinobacteria, was influenced by stool frequency and timing, highlighting the complex interplay between gut microbiota and physiological factors in early childhood. Overall, these findings underscore the importance of temporal factors in shaping the infant gut microbiome and suggest that this relationship evolves as infants grow.