GUTMOM is een Europees onderzoeksconsortium binnen het JPI (Joint Programming Initiative) programma genaamd ‘Healthy Diet for a Healthy Life’ (HDHL). Dit GUTMOM project is maart 2018 van start gegaan en heeft vier jaar gelopen tot juni 2022 (drie jaar plus een jaar budgetneutrale extensie ivm de COVID-19 crisis). In het door ZonMw gefinancierde GUTMOM projectdeel als toegekend aan Radboudumc, is er onderzocht of we darmbacteriën en metabolieten kunnen identificeren die gerelateerd zijn aan maternale obesitas in de mens, en die invloed hebben op de cognitieve ontwikkeling van nakomelingen in de eerste levensfase van het kind. Naast dit voor Radboudumc verantwoordelijk werkpakket is er door Radboudumc bioinformatische ondersteuning geboden in de andere werkpakketten van het project, in de vorm van biomedische data analyse en biologische interpretatie van deze data. In parallel heeft er binnen het project ontwikkeling plaatsgevonden van een state-of-the-art bioinformatische pipeline voor de verwerking, visualisatie en statistiek van microbiota marker-gen sequencing data, en welke vervolgens op GUTMOM data is toegepast. Deze methodologische workflow is beschikbaar voor andere academische groepen en wordt ook na het GUTMOM project verder doorontwikkeld tezamen met de Wageningen Universiteit en Universiteit Utrecht. De GUTMOM website, opgezet door ons team in het Radboudumc: www.gutmom.eu
De hoofdstudie voor Radboudumc binnen het GUTMOM project betreft een geboortecohort uit Italië waarbij het darmmicrobioom van 91 pasgeborenen is onderzocht op meerdere leeftijdspunten over een periode van drie jaar na geboorte, en waarbij deze bacteriën vervolgens gekoppeld worden aan cognitieve functies van de ouders en kinderen. We hebben geen directe of sterke correlaties van cognitie met samenstelling van het darmmicrobioom kunnen vaststellen, maar wel doen we andere zeer interessante observaties ten aanzien van het functioneren van het darmmicrobioom. Zo is er een dag en nacht verschil in de samenstelling van het darmmicrobioom direct na geboorte (meconium) en in de perioden daaropvolgend. Verder vinden we dat kinderen waarvan de moeder tijdens zwangerschap overgewicht had een andere samenstelling van het microbioom hebben. Ondanks dat we geen directe link tussen darmmicrobiota en cognitieve functies van de kinderen hebben kunnen vaststellen per leeftijdsfase, zien we wel dat een bepaalde cognitieve vaardigheid bij drie jaar oude kinderen meetbaar iets hoger is bij kinderen waarvan de moeder tijdens de zwangerschap een gezond gewicht had. Tot slot zien we ook specifieke bacteriën in de eerste ontlasting van pasgeborenen, te weten Bifidobacterium en Veillonella, die voorspellend lijken te zijn voor de ontwikkeling van cognitieve vaardigheden later in het leven bij vijf jaar oude kinderen. Al deze bevindingen dienen onafhankelijk gereproduceerd te worden door andere onderzoeksgroepen, en er zal verder vervolgonderzoek nodig zijn om zowel de relevantie als de waarde van deze resultaten te bevestigen. Toch, een belangrijke conclusie van het project is dat de geobserveerde associaties tussen darmbacteriën en (de latere ontwikkeling van) cognitie, bij bevestiging, mogelijk nieuwe perspectieven zouden kunnen bieden op het gebied van preventie dan wel behandeling van stoornissen in de neurologische ontwikkeling bij kinderen. De bevindingen van deze studie hebben wij met onze Italiaanse en Spaanse onderzoekspartners in detail gerapporteerd en met alle data vrijgegeven in een wetenschappelijke publicatie: Guzzardi & Ederveen et al., Brain Behav Immun., Feb 2022: Maternal pre-pregnancy overweight and neonatal gut bacterial colonization are associated with cognitive development and gut microbiota composition in pre-school-age offspring.
De vroege levensfase is fundamenteel voor de ontwikkeling van de hersenen en microbiota. Darmmicrobiota beïnvloeden de hersenfuncties. Maternale obesitas beïnvloedt de ontwikkeling van de darmmicrobiota, en is een belangrijke voorspeller voor cognitieve disfunctie bij de nakomelingen. Cognitieve achteruitgang in de loop van het leven is een steeds groter probleem, voornamelijk als gevolg van de vergrijzing van de bevolking, en vanwege de toenemende prevalentie van (omgevings)factoren die hieraan bijdragen (obesitas, ongezonde voeding). We veronderstellen dat de negatieve effecten van maternale obesitas op de cognitieve functie bij de nakomelingen deels worden bewerkstelligd door de microbiota en zijn metabolieten. Dit biedt zodoende de mogelijkheid voor non-invasieve risico analyse, en voor risico reductie via het aanbieden van op maat gemaakte voeding en diëten vanaf de eerste levensfasen. In dit project zullen we twee bestaande cohorten van kinderen gebruiken, om de darmbacteriën en metabolieten te identificeren die gerelateerd zijn aan maternale obesitas en de cognitieve ontwikkeling van nakomelingen in de vroege, peuter/kleuter en schoolgerechtigde leeftijd. We zullen diermodellen gebruiken om oorzaak-gevolg-mechanismen te onderzoeken, en om aangepaste voedingsinterventies te ontwikkelen om de effecten van maternale obesitas op de darmmicrobiota tegen te gaan, met als doel om cognitie van het nageslacht te verbeteren. GUTMOM bestaat uit 6 academische partijen, een gespecialiseerde subcontractor, en een industriële private partner die project cofinanciering verstrekt. Dit project omvat tevens kennisoverdracht en trainingsactiviteiten voor jonge wetenschappers. Gegevensbeheer zal de FAIR-beginselen nastreven, en het onderzoek zal bijdragen aan het toekomstige Kennisplatform voor Voeding, Darmmicrobiota en Gezondheid (Knowledge Platform on Diet, Intestinal Microbiomics and Health).
De voorlopige werktitel van het WP01 project is: On the interrelation of maternal obesity, early life cognition and the infant intestinal microbiome. Deze studie betreft een geboortecohort uit Italië waarbij het darmmicrobioom van 91 pasgeborenen is onderzocht op meerdere leeftijdspunten over een periode van 3 jaar na geboorte, en waarbij deze bacteriën vervolgens gekoppeld worden aan cognitieve functies van de ouders en kinderen. We hebben (nog) geen sterke correlaties van cognitie met samenstelling van het darmmicrobioom kunnen vaststellen, maar wel doen we andere zeer interessante observaties ten aanzien van het functioneren van het darmmicrobioom. Zo is er een dag en nacht verschil in de samenstelling van het darmmicrobioom direct na geboorte (meconium) en in de perioden daaropvolgend. Verder vinden we dat kinderen waarvan de moeder tijdens zwangerschap overgewicht had een andere samenstelling van het microbioom hebben, maar een directe link daarmee met cognitieve functies van de kinderen kunnen we vooralsnog niet vaststellen. Deze bevindingen zijn we op dit moment samen met onze Italiaanse onderzoekspartner aan het opschrijven ter wetenschappelijke publicatie, welke we deze zomer verwachten in te kunnen sturen. Al deze onderzoeksdata inclusief de relevante beschrijving daarvan (metadata) zal ook volledig worden vrijgegeven volgens de FAIR principes.
Projectsamenvatting
De vroege levensfase is fundamenteel voor de ontwikkeling van de hersenen en microbiota. Darmmicrobiota beïnvloeden de hersenfuncties. Maternale obesitas beïnvloedt de ontwikkeling van de darmmicrobiota, en is een belangrijke voorspeller voor cognitieve disfunctie bij de nakomelingen. Cognitieve achteruitgang in de loop van het leven is een steeds groter probleem, voornamelijk als gevolg van de vergrijzing van de bevolking, en vanwege de toenemende prevalentie van (omgevings)factoren die hieraan bijdragen (obesitas, ongezonde voeding). We veronderstellen dat de negatieve effecten van maternale obesitas op de cognitieve functie bij de nakomelingen deels worden bewerkstelligd door de microbiota en zijn metabolieten. Dit biedt zodoende de mogelijkheid voor non-invasieve risico analyse, en voor risico reductie via het aanbieden van op maat gemaakte
voeding en diëten vanaf de eerste levensfasen. In dit project zullen we twee bestaande cohorten van kinderen gebruiken, om de darmbacteriën en metabolieten te identificeren die gerelateerd zijn aan maternale obesitas en de cognitieve ontwikkeling van nakomelingen in de vroege, peuter/kleuter en schoolgerechtigde leeftijd. We zullen diermodellen gebruiken om oorzaak-gevolg-mechanismen te onderzoeken, en om aangepaste voedingsinterventies te ontwikkelen om de effecten van maternale obesitas op de darmmicrobiota tegen te gaan, met als doel om cognitie van het nageslacht te verbeteren. GUTMOM bestaat uit 6 academische partijen, een gespecialiseerde subcontractor, en een industriële private partner die project
cofinanciering verstrekt. Dit project omvat tevens kennisoverdracht en trainingsactiviteiten voor jonge wetenschappers.
Gegevensbeheer zal de FAIR-beginselen nastreven, en het onderzoek zal bijdragen aan het toekomstige Kennisplatform voor Voeding, Darmmicrobiota en Gezondheid (Knowledge Platform on Diet, Intestinal Microbiomics and Health).