Preterm infant growth – with a focus on early nutrition and initial gut microbiota

Abstract

Preterm birth is a global health challenge. Even though the survival rates of preterm infants have been increasing, these fragile patients face the risks of significant shortand long-term morbidity. Growth failure is a common clinical problem. Successful nutritional management and early enteral feeding result in improved growth and developmental outcomes. The gut microbiota participates in energy harvest and has been linked to health outcomes in term infants. The colonization process and the contribution of common perinatal exposures on preterm gut microbiota composition remain fairly unknown.

The aim of this study is to focus on the relationship among early nutrition, early gut microbiota composition and growth in preterm infants. First, early nutritional management and its long-term effects on growth outcomes were studied, and an independent association between first-week energy intake and growth outcomes throughout the first two years of life was detected. Then, the early gut microbiota composition of preterm neonates was compared to that of early-term neonates. The preterm gut microbiota composition was characterized as lower diversity with greater individuality compared to term microbiota composition. The contribution of numerous perinatal exposures on the preterm gut colonization process was studied, and the cause of prematurity was found as the sole significant contributor. Finally, an experimental animal model was developed to investigate whether a fecal microbiota transplant would affect growth and metabolism in germ-free mice. The results revealed impaired growth, increased inflammatory activation, and metabolic changes in mice with a very preterm meconium transplant.

In conclusion, early nutritional management, the initial gut microbiota composition and perinatal exposures emerge as potential determinants of preterm infant growth and health and may offer new intervention targets to improve the longterm outcomes of preterm children.

<b>Keskoslapsen kasvu – tarkastelussa varhainen ravitsemus ja kehittyvä suolistomikrobisto</b>

Ennenaikainen syntymä on maailmanlaajuinen kansanterveysongelma. Vaikka keskosten selviämisennuste on parantunut, ovat he edelleen suuressa riskissä sairastua vakaviin sairauksiin lyhyellä ja pitkällä aikavälillä. Kasvuhäiriö on yleinen kliininen ongelma keskoslasten hoidossa. Onnistunut ravitsemushoito ja aikainen suun kautta toteutettu ravitsemus parantavat sekä kasvua että kehitysennustetta. Suolistomikrobisto osallistuu osaltaan ravinnon hyödyntämiseen, ja sen koostumus on yhdistetty moniin terveysvaikutuksiin täysaikaisilla lapsilla. Keskosen suolistomikrobiston muodostumisesta sekä siihen vaikuttavista raskauden ja synnytyksen aikaisista tekijöistä tiedetään varsin vähän.

Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia ennenaikaisena syntyneiden lasten ravitsemuksen, suolistomikrobiston ja kasvun välisiä yhteyksiä. Varhaisen ravitsemuksen pitkäaikaisvaikutuksia kasvutuloksiin selvitettiin, ja ensimmäisen elinviikon ravitsemuksen osoitettiin vaikuttavan lapsen kasvuun kahden vuoden korjattuun ikään asti. Keskoslapsen suolistomikrobiston koostumusta verrattiin täysiaikaiseen lapseen, ja vertailussa havaitsimme keskosen mikrobiston olevan yksipuolisempi sekä hyvin yksilöllinen. Erilaisten varhaisten altisteiden vaikutusta suoliston varhaiseen mikrobikolonisaatioon tutkittiin, ja ennenaikaisen syntymän syy oli tutkimuksessa ainoa mikrobiston koostumukseen vaikuttava tekijä. Lopuksi kokeellisessa eläinmallissa tutkittiin ulosteensiirron vaikutusta koe-eläinten kasvuun ja aineenvaihduntaan. Keskosille tyypillinen kasvuhäiriö, tulehdusvaste ja aineenvaihduntahäiriö saatiin siirrettyä erittäin ennenaikaisen keskosten ulosteensiirrolla steriileissä olosuhteissa kasvaneisiin hiiriin.

Yhteenvetona varhainen ravitsemus, varhainen suolistomikrobisto ja perinataaliset altisteet näyttäytyvät potentiaalisina keskosen kasvuun ja terveyteen vaikuttavia tekijöitä, ja voivat tarjota uuden terveydellisen interventiokohteen.