Maito on muutakin kuin vauvojen ruokaa. Rintamaito on kehittynyt tuottamaan tuhansia erilaisia ​​molekyylejä, mukaan lukien kasvutekijät, hormonit ja vasta-aineet sekä mikrobit.

Elizabeth Johnson, Cornellin yliopiston molekyyliravitsemusasiantuntija, tutkii pikkulasten ruokavalion vaikutuksia suoliston mikrobiomiin. Nämä tutkimukset voivat sisältää vihjeitä vaikeisiin kansanterveyskysymyksiin niin lapsille kuin aikuisillekin. Tässä The Joy of Why -podcastin jaksossa toinen juontaja Steven Strogatz haastattelee Johnsonia mikrobikomponenteista, jotka tekevät äidinmaidosta yhden luonnon ihmeellisimmistä bionesteistä.

Kuuntele Apple Podcastit, Spotify,  Kääntää tai suosikki podcasting-sovelluksesi, tai voit suoratoista se osoitteesta Quanta.

Jäljennös

[Teematoistot]

STEVEN STROGATZ: Maito on niin kodikas, tuttu aine, että se saattaa tuntua liian tavalliselta salaisuuksiin. Todellisuudessa maito ja imetys ovat kuitenkin poikkeuksellisia biologisia innovaatioita, joita tutkijat vielä yrittävät ymmärtää.

Tiedetään hyvin, että rintamaito voi auttaa varmistamaan imettävien imeväisten terveyden, mutta nämä hyödyt eivät johdu pelkästään maidon ravintosisällöstä. Sen lisäksi, että maito on ravinnonlähde, se myös suojaa bakteereilta, stimuloi vauvan kehitystä ja mahdollistaa äidin ja vauvan kaikenlaisia ​​kemiallisia keskusteluja. Rintamaito sisältää tuhansia erilaisia ​​molekyylejä, mukaan lukien kasvutekijöitä, hormoneja, vasta-aineita ja mikrobeja. Kaikki nämä toimivat yhdessä tarjotakseen ihmisvauvoille sen, mitä he tarvitsevat kasvaakseen ja kehittyäkseen normaalisti. Mutta miten, tarkalleen?

Olen Steve Strogatz, ja tämä on "The Joy of Why", podcast Quanta-lehti, jossa juontajatoverini Janna Levin ja minä tutkimme vuorotellen joitain matematiikan ja luonnontieteiden tämän hetken suurimmista vastaamattomista kysymyksistä.

Tässä jaksossa keskustelemme molekyylibiologin kanssa Elizabeth Johnson maidon mysteereistä ja siitä, kuinka olemme kehittyneet niin riippuvaisiksi tästä kaikkivoivasta, täysin luonnollisesta aineesta.

[Teema päättyy]

Liz on molekyyliravitsemuksen apulaisprofessori Cornellin yliopistossa ravitsemustieteiden osastolla ja Howard Hughes Medical Instituten Freeman Hrabowski -stipendiaatti. Hän on erikoistunut genomiseen ja metabolomiin lähestymistapoihin tutkiessaan ravinnon vaikutukset suoliston mikrobiomiin, joka on erityisen kiinnostunut pikkulasten ravinnosta ja imeväisten suoliston mikrobiomista. Liz, tervetuloa "The Joy of Why".

ELIZABETH JOHNSON: Kiitos, että sait minut, Steve.

STROGATZ: Ilo on minun puolellani. Olen erittäin iloinen nähdessäni sinut. Mielestäni se ei ole aivan relevanttia, mutta en voi olla sanomatta, että olemme melkein naapureita. Välillämme on yksi talo. Liz on erittäin hyvä ystäväni ja arvostettu kollegani.

JOHNSON: Joo, ei, mielestäni se on hyvä huomio.

STROGATZ: Hyvä on, nyt kun paljastaminen on poissa tieltä, sallikaa minun vain tunnustaa, etten tiedä maidosta tieteellisenä aiheena ensimmäistäkään asiaa. Olin järkyttynyt, kun tein vähän tutkimusta tälle esitykselle siitä, kuinka monta pulmapeliä on vielä jäljellä. Pienenä lapsena, kun tulin kotiin koulun jälkeen, minulla oli maitoa ja keksejä; ehkä söisin maapähkinävoita ja hyytelöä. Joten tämän ajattelutavan perusteella maito on vain toisenlainen ruoka. Puhutaanpa siitä ensin ruuasta. Mitkä ovat maidon perusravintokomponentit?

JOHNSON: Asiayhteys, josta puhut, oli samalla tavalla kuin minä ajattelin maidosta. Ei sillä, että se olisi ollut vauvojen ruokaa, vaan että se oli vain ruokaa, joka maistui aika hyvältä.

Kun vanhenet ja ymmärrät, kuinka erikoistuneita maidot voivat olla, varsinkin kun sinulla saattaa olla vauva, joka tarvitsee maitoa, ja alat ajatella äidinmaitoa, silloin huomaat, että maidossa on enemmän kuin ajattelin sitä syödessäni. keksejä ja maitoa lapsena.

Mitä se todella on, se koostuu asioista, joita tarvitaan vauvojen ruokinnassa lyhyen aikaa. Ja se on hyvin tyypillinen piirre kaikille nisäkkäille, jotka käyttävät maitoa vauvansa ruokkimiseen. Ja kun ajattelee, mitä siinä todella on, siinä on sokereita, eli hiilihydraatteja. Rasvoja on. On proteiineja. Siellä on mineraaleja. Ja äidinmaidossa ja monissa muissa maidoissa on muita tekijöitä, kuten immuunitekijät ja muut solut ja nukleiinihapot ja muut vastaavat, jotka eivät myöskään ole vain kasvua, vaan myös kehitystä tuon ajanjakson aikana ajasta. Joten kun otat kylmän lasillisen maitoa, se oli todella suunniteltu tekemään paljon enemmän kuin se tekee juuri nyt.

STROGATZ: Joten olet avannut oven tähän suurempaan rooliin, joka maidolla voi olla, että se on paljon enemmän kuin ruokaa. Se on kaikkea, mistä olet koskaan lukenut biologian oppikirjastasi, eikö niin? Entsyymejä, hormoneja, vasta-aineita, kantasoluja, mikrobeja, asioita, jotka eivät edes ole aivan ihmisiä?

JOHNSON: Aivan juuri niin. Ja se on loistava ravinnonlähde. Ajattelet jotain, joka mahdollistaa ihmisen nopeimman kasvun ja kehityksen kohdun ulkopuolella, eikö niin?

Mutta sitten luulet, että täällä on myös tämä todella loistava tilaisuus kommunikaatioon, eikö niin? Suuri osa siellä olevasta tiedosta voidaan siirtää rintaruokinnan kautta. Ja tämä on erittäin tärkeä asia, jonka unohdamme, kun ajattelemme sitä pelkkänä kulutustuotteena tai vain energian tarpeeseen.

STROGATZ: Voitko tässä olevien tietojen perusteella antaa esimerkin millaisia ​​tietoja? Onko se kaksisuuntaista viestintää? Puhuvatko he kumpikin toisilleen?

JOHNSON: Kyllä, on todisteita siitä, että se voi olla kaksisuuntaista. Vauvan syljessä voi olla sylkitietoja. Voit kuvitella, onko siellä virusta tai muita hiukkasia, jotka saattavat olla vuorovaikutuksessa rintarauhasen tai rinnan kanssa. Ja sitten myös mitä tahansa, mitä laitetaan maitoon maitokanavien kautta - eli imetys on maidon tuotantoa ja sitten maidon ulostuloa - joten kaikki mitä sieltä irtoaa, on jotain, jonka vauva mahdollisesti kuluttaa ja sitten solut ja elimet. vauva voi sitten käsitellä sen. Ja osan siitä voimme kutsua tiedoksi.

Ne voivat olla pieniä molekyylejä tai muita kemiallisia signaaleja, jotka ovat todella tärkeitä kasvulle ja kehitykselle kyseisenä ajanjaksona. Yritämme edelleen ymmärtää, mitä ne ovat, koska haluamme ymmärtää, ovatko ne välttämättömiä terveydelle? Mitä tapahtuu, kun et näe joitain näistä signaaleista, ja miten ajattelemme vauvojen ruokkimista optimaalisella tavalla tämäntyyppisillä tiedoilla?

STROGATZ: Aloitetaan tutkia jotain niistä. Puhutaanpa esimerkiksi ihmisten välisistä vaihteluista. On selvää, että ainesosat eivät olisi täsmälleen samat henkilöstä toiseen. Ehkä rasvapitoisuus muuttuisi tai siirtyvät vasta-aineet ovat erilaisia. Mutta vaihteleeko maito vielä enemmän ihmisestä toiseen? Sanotaanko ajan kuluessa, imetyksen aikana?

JOHNSON: Oi, ehdottomasti. Tunnetuin esimerkki tästä on ternimaito. Tämä on "ensimmäinen maito", joka on erittäin proteiinipitoista, tiheää maitoa. Se näyttää kullalta, se on kuin nestemäistä kultaa ja sitä on hyvin pieniä määriä. Ja se on elämän ensimmäisinä hetkinä sitä ravintoa, jota vauva saa.

Mutta sitten seuraavien 5–7 päivän aikana maidon kypsyminen tapahtuu, jolloin tästä erittäin proteiinipitoisesta aineesta muuttuu vetiseksi, sokeripitoisemmaksi maidoksi, joka saattaa olla maito, joka ylläpitää kasvua seuraavien kuukausien ajan. . Ja niin tapahtuu tämä biologinen prosessi, joka on ominaista imetykseen.

Mutta sinun kannaltasi, en usko, että meillä on edes käsitystä siitä, kuinka paljon maitoa voi vaihdella yksilöiden välillä päivittäin. Ja se on jotain, mitä laboratorioni yrittää tehdä. Kuten jos katsot vain maitoa joka ikinen imetyspäivä, onko se hyvin samankaltainen vai muuttuuko se moniin elämäntapahtumiin, joita voi tapahtua ensimmäisen kuuden kuukauden aikana?

On tehty todella hämmästyttäviä tutkimuksia, jotka osoittavat, että ruokavaliolla on vaikutusta. Joten maitoon joutuvat tietyt asiat voivat olla riippuvaisia ​​siitä. Ja voit kuvitella, että siinä on joitain alueellisia erityispiirteitä, joiden ansiosta tiettyjen populaatioiden maidot näyttävät samanlaisilta kuin muut populaatiot. Näet edelleen vaihteluita, ei vain yksilöiden välillä, vaan myös yksittäisiä ajallisia vaihteluita päivän mittaan. Siellä on myös syötteen aika. Joten on "etumaito" ja on "takamaito".

STROGATZ: En tunne näitä termejä. Esi- ja takamaito?

JOHNSON: Kyllä, kun vauva tarttuu, se voi kestää viidestä 30 minuuttiin tai jopa pidempään. Ja koko ruokinnan aikana maidon makroravinteiden koostumus voi muuttua. Ruokinnan alussa olevalla maidolla tulee olemaan erilainen makroravinnekoostumus, ja se on etumaito, kuin takamaidossa, joka tulee ruokinnan lopussa. Kutsun sitä aina "luonnon mielenkiintoisimmaksi biofluidiksi", koska sen ymmärtämisessä on niin monia komplikaatioita. Mutta jos kohtelemme niitä oikein, opimme itse asiassa paljon tietoa.

STROGATZ: Oi se on hienoa. En voi ajatella, mikä muu bioneste voisi kilpailla sen kanssa. Veri on monimutkaista, luulisin, mutta maito voi olla mestari.

JOHNSON: Joo. Tykkään puhua maidosta. Ihmisten terveyden ymmärtämisen kannalta maidossa kiehtovaa on se, että kaikki mitä tarvitset ihmisvauvan ruokkimiseen, on tässä yhdessä aineessa, jonka voimme mitata. Ja voimme katsoa, ​​eikä meidän tarvitse arvailla, vastaukset ovat siellä. Ja sitten meillä on mahdollisuus purkaa jotkin näistä vastauksista, kun opimme analysoimaan maitoa ja ymmärtämään oikeita kysymyksiä.

Mutta se on hyvin erilaista kuin se, miten sinä ja minä ruokimme itseämme, jossa teemme omia päätöksiämme, ja saatamme tehdä hyviä ja huonoja päätöksiä, ja niillä voi olla hyviä tai huonoja seurauksia terveyteemme. Mutta kun ajattelemme vauvaiässä ja ajattelemme äidinmaitoa, hyvä on olemassa ja meidän on vain ymmärrettävä miksi.

STROGATZ: Mainitsit siis aiemmin hoitajan ruokavaliosta. Ja itse asiassa, kun puhun tästä, sanon tässä "hoitaja" sisällyttääkseni äidit, mutta pidetään myös mielessä muut ihmiset - sairaanhoitajat, rintamaidon luovuttajat, trans-ihmiset, kaikki, jotka saattavat tarjota maitoa.

JOHNSON: Yleensä sanon omaishoitajat tai imettävät vanhemmat. Kun katsot perheyksiköitä, siellä tapahtuu paljon. Joten on todella tärkeää ottaa huomioon kaikki, mitä tänä aikana tapahtuu, kun ajattelemme vauvojen ruokkimista ja kaikkia niitä monia ihmisiä, jotka ruokkivat vauvoja.

STROGATZ: Tässä ruokavaliokysymyksessä, kuinka hoitajan ruokavalio vaikuttaa heidän tuottaman maidon koostumukseen?

JOHNSON: Luulen, että yritämme edelleen ymmärtää, miten se toimii. Voit siis ajatella tätä makromittakaavassa. Laboratoriossani keskitymme maidon rasvaosaan. Äidinmaidossa se on kiehtova osa maidosta tutkittavaksi, koska se on todella vastuussa kaikista kaloreista. Se on myös vastuussa monista pienistä molekyyleistä ja kemiallisista signaaleista, joita ei ole kvantifioitu ja jotka ovat erittäin tärkeitä.

Ja kun ajattelemme maidon erityyppisiä rasvoja, ne voivat tulla monista eri paikoista. Ne voidaan joko syntetisoida rintarauhasessa. Ne voivat tulla kierrosta. Mutta ne, jotka tulevat liikkeestä, voivat liittyä suoraan siihen, mitä kyseinen äiti tai imettävä vanhempi todellisuudessa kuluttaa, koska se voi muuttaa maidon rasvarakenteiden profiilia.

Ehkä jotkut tunnetuimmista olisivat, jos syöt paljon rasvaista kalaa, monityydyttymättömiä rasvahappoja, omega-3-rasvahappoja ja muuta sellaista. Sinulla voi olla erilaisia ​​profiileja maidossa olevien ravintoaineiden kulutuksesta ruokavaliossa.

Joten me opimme – ja jotkut ihmiset tekevät erittäin hienoa työtä – haluamme lopullisen "tiedämme mitä söit". Tiedämme, että se päätyi maitoon, ja tiedämme, että se on asia, joka altistuu vauvalle. Ja uskon, että kun saamme työkalut tämän tekemiseen yhä paremmin, voimme paremmin ymmärtää, kuinka syömämme vaikuttaa siihen, miten syntetisoimme maitoa.

STROGATZ: Mielenkiintoista. Joo, en ollut oikeastaan ​​ajatellut, kuinka se on koko kehon tuotantoyritys. Se ei ole vain maitorauhanen. Mainitsit verenkierron, mutta tietysti ruokavalion. Muita asioita, joita meidän tulisi pitää mielessä?

JOHNSON: Imetykseen vaikuttavat monet tekijät, jotka tekevät siitä vaikean tai helpon, kuten vanhemman terveys. Se, mitä tapahtuu infektioiden tai muiden sairauksien tai häiriöiden aikana, voi myös vaikuttaa siihen, mitä maitoon tulee.

Ja saat myös paremman käsityksen ravintoaineista, mutta entä jos otat Tylenolia tai jos teet tiettyjä muita asioita? Pyrimme vielä ymmärtämään paljon, mutta mielestäni siinä on hienoa se, että meillä on joitain suunnitelmia näiden kysymysten esittämisestä, ja nyt se vain kysyy niitä.

STROGATZ: Mainitsit siis, että suuri osa työstäsi laboratoriossasi liittyy rasvapitoisuuteen. Ja erityisesti, on olemassa molekyyli tai molekyyliluokka, josta en ollut koskaan kuullut ennen kuin yritin valmistautua puhumaan sinulle tästä. Sanonko oikein? "Sfingolipidit?"

JOHNSON: Kyllä, sanoit oikein. Aioin sanoa, aiotteko sanoa oikein? Joo!

[STROGATZ nauraa]

JOHNSON: Jos tämän tarkoituksena on, että useammat ihmiset tietävät sfingolipideistä, se olisi hienoa. Sillä on sellainen aavistusnimi, mutta se on itse asiassa lipidien luokka, joka osallistuu moniin kehon prosesseihin. Ne ovat osa solukalvoa. Ne voivat toimia rakenteellisina molekyyleinä, ja ne voivat toimia myös signalointimolekyyleina. Mutta mikä meille on siistiä sfingolipideissä, on se, että ne ovat maidon rasvaosassa. Tietyt hyödylliset mikrobit tuottavat niitä, ja meissä ihmisissä on myös monia signalointireittejä, jotka voivat todella hyväksyä nämä signaalit. Joten kun ajattelemme, kuinka ruokavalio, mikrobiomi ja isännän vuorovaikutukset tukevat terveyttä, tämä on itse asiassa ehkä yksi metaboliiteista tai kemiallisista signaaleista, jotka voivat antaa meille joitain vihjeitä.

STROGATZ: Sana itsessään on hieman epämiellyttävä ja pelottava. Sfingolipidit. Miksi kutsuisit heitä niin?

JOHNSON: Kyllä, luulen, että kaikki johtui siitä, kuinka vaikeaa näitä lipidejä oli alun perin tutkia. He saivat tämän maineen olevan hyvin vaikeasti tavoitettavissa ja arvoituksellinen kuin Sfinksi. Ja niin se jumissa, vaikka nyt on paljon yksinkertaisempaa mitata joitain näistä lipideistä.

Ja kun yhä useammat ihmiset pääsevät käyttämään kykyä mitata sfingolipidejä, he huomaavat, kuinka ne todella liittyvät biologiamme niin moniin puoliin. Ja ne ovat mekaanisesti todella tärkeitä monissa prosesseissa, joita yritämme ymmärtää. Kun opit sanan ja opit sfingolipideistä, et voi saada niitä pois elämästäsi. Näet heidät kaikkialla missä menet, joten sinun on kerrottava minulle, onko se totta.

STROGATZ: Sillä näyttää olevan niin monipuolinen tai monipuolinen rooli. Sanoit, että voit käyttää sitä rakennuspalikoina, kuten rakenneosina. Sitä voidaan käyttää tiedon välittämiseen. Sitä voidaan käyttää solukalvojen rakentamiseen, mainitsit?

JOHNSON: Solukalvot, todella tärkeä osa solua. Ja mielestäni voidaan myös sanoa, että tiettyjä sfingolipidien rakenteita voidaan käyttää kemiallisina signaaleina solujen välillä ja jopa mikrobien ja kehon solujen välillä. Ja sitä olemme siis todella yrittäneet pohtia siinä tapauksessa, että mistä tiedämme, mihin jokin ruokavaliosta menee.

Laboratorioni on todella yrittänyt miettiä, miten tiedämme mitkä ravintoaineet ovat vuorovaikutuksessa mikrobiomin kanssa, jotta tiedämme mitkä ovat tärkeitä mikrobeja, joihin ruokavalio vaikuttaa, ja mitä sitten näiden vuorovaikutusten seuraukset? Meillä on siis näitä mikrobeja, jotka saattavat ottaa vastaan ​​ja muuttaa näitä ravintoaineita. Mitä ne tekevät ja miten se vaikuttaa terveyteemme? Ja mielestäni se on todella tärkeää vauvan kontekstissa, koska suuri osa maidosta on molekyylejä, jotka ovat vuorovaikutuksessa lapsen suoliston mikrobiomin kanssa.

Olet arvioinut, että lähes 10 % äidinmaidon kuivamassasta on tarkoitettu kommunikointiin suolen mikrobiomin kanssa. Ja yritämme selvittää, onko olemassa enemmän molekyylejä, jotka tekevät niin? Ja mitä seurauksia on, jos sinulla ei ole joitain noista tapahtuvista kemiallisista signaaleista? Niillä on oltava jonkinlainen hyödyllinen tehtävä, saatat olettaa.

STROGATZ: Palaamme heti tämän viestin jälkeen.

[Tauko mainoksen lisäämistä varten.]

STROGATZ: Tervetuloa takaisin "The Joy of Why".

Joten jos kuulen oikein, naiivein näkemys oli maito ruokana. Nyt näemme, että maito ei ole vain ruokaa vahvojen hampaiden ja luiden rakentamiseen ja muuta sellaista. Kuulen sinulta, että nämä sfingolipidit ovat vain esimerkki maidon hienoista molekyyleistä. Ne voisivat olla keino äiti puhua näille bakteereille jotka muodostavat mikrobiomin.

JOHNSON: Ehkä, joo, sitä yritämme selvittää. Eikä vain sfingolipidejä. Olemme myös tarkastelleet ehkä joidenkin ihmisten suosikki- tai vähiten suosikkiravintoaineita, kolesterolia. Ovatko ne vuorovaikutuksessa mikrobiomin kanssa, kun kulutamme näitä lipidejä? Ja miten tämä osa terveyteemme määräytyy sen mukaan, mitä syömme?

Ja niin olemme todella siinä vaiheessa, että yritämme selvittää, kuka on tärkeä ja miksi he ovat tärkeitä tällaisessa järjestelmässä. Joten mitkä bakteerit ovat merkittäviä terveydellisten vaikutusten kannalta ja miksi? Mitkä ovat mekanismit?

Joten, jos voin näyttää sinulle jotain?

STROGATZ: Ai, haluatko näyttää minulle jotain?

JOHNSON: Voinko näyttää sinulle jotain, Steve? Koska luulen, että se, mitä olemme yrittäneet tehdä, on tehdä siitä niin, että voit todella nähdä tämän tapahtuvan.

JOHNSON: Joten katsomme tässä kuvaa mikrobiomista. Ja mikrobiomi on kokoelma mikrobeja, ja tässä tapauksessa tämä on bakteereja. Hyvin pieniä asioita siis. Ja tämä kuva on otettu mikroskoopilla, joka meillä on laboratoriossa.

Ja mitä näet, on, että jotkut mikrobit ovat sinisiä ja jotkut mikrobit ovat punaisia. Ja ne, jotka ovat punaisia, ovat sellaisia, joille me itse asiassa pystyimme lisäämään ravintoaineen etiketin. Tässä tapauksessa se on kolesteroli. Ja tämä kolesteroli kului. Ja sitten voimme seurata sitä etikettiä. Ja etiketti muuttuu punaiseksi. Joten jokainen mikrobi, jonka näet punaisena, on imenyt kolesterolia. Ja kukaan, joka on sininen, ei ole kiinnostunut kolesterolista tuolloin.

STROGATZ: Puhutko etiketistä radioaktiivisen leimauksen merkityksessä?

JOHNSON: Sama käsite, mutta tämä on fluoresenssi. Joten punainen on punainen fluoresenssi. Ja se on meille tärkeää, koska sen avulla voimme todella tunnistaa mikrobit, jotka ovat vuorovaikutuksessa syömäsi kanssa, verrattuna niihin, jotka eivät ole.

STROGATZ: Todella siistiä. Haluan vain korostaa tätä, koska niin suuri osa biologiasta on vaikeasti havaittavien asioiden näkemistä, mutta siitä on ollut valtava apu neurobiologiassa ja nyt ilmeisesti myös ravitsemuksessa, että jotain, mikä oli näkymätöntä, voit - näillä merkintätempuilla. nyt seuraa ja katso mitä tapahtuu.

JOHNSON: Joo, siksi he jakavat Nobel-palkinnon näistä asioista, koska se auttaa minun kaltaisiani ihmisiä esittämään kysymyksiä, joita haluamme kysyä. Se näyttää todella yksinkertaiselta, mutta se antaa meille pienen vihjeen siitä, että olemme menossa oikeaan suuntaan. Ja sitten voimme kysyä monia asioita, jotka eivät ehkä riipu fluoresoivasta signaalista, mutta antavat meille mahdollisuuden päästä joihinkin siihen liittyviin kemiallisiin reitteihin. Ja sitten meillä on koneisto, jolla voimme erottaa ne fyysisesti ja tunnistaa kaikki punaiset mikrobit.

Ja siksi saatat ajatella, että tämä on triviaalia, mutta tämä itse asiassa auttaa meitä todella aloittamaan joidenkin kysymysten perustan, joista puhumme. Ovatko nämä ravintoaineet tärkeitä mikrobiomille? Jos niitä kulutetaan ja niitä muutetaan, niillä on ainakin jonkinlainen vaikutus.

STROGATZ: Okei, koko asia mikrobiomin kanssa, ehkä se ei ole niin uutta sinulle. Mutta monille meistä julkisuudessa emme ole oikeastaan ​​ajatellut mikrobiomia ennen, en tiedä, viimeisen vuosikymmenen tai kahden tai jotain.

JOHNSON: Mikrobiomin tutkimisessa ja sen opettamisessa täällä Cornellissa on siistiä se, että kun astut luokkaan, ihmiset uskovat sinua, kun astut sisään. He sanovat, että "mikrobiomi on tärkeä". Sinun ei tarvitse myydä sitä. "Suoliston terveyteni on koko terveyteni." Kun kysyn luokan oppilailta: "Kuinka moni teistä on ottanut probioottia?" tai "Kuinka monta olette tehneet, kuinka moni teistä on syönyt prebioottia?", kaikki kädet nousevat.

Joten on tunne, että se on erittäin tärkeä, mutta mikä on erityisen tärkeää? Millä syömillämme on nämä vaikutukset? Ja niin se kertoo meille… Tiedätkö, Steve, en tiedä, oletko koskaan ottanut probioottia?

STROGATZ: Luulen että minulla on. Tunnen sen enimmäkseen, koska annan niitä usein koiralleni Murraylle.

JOHNSON: Joo. Kun Murray ottaa näitä probiootteja ja muita sellaisia ​​asioita, miten päätämme, mikä niistä on hyödyllinen? Jotta voimme antaa vastaukset, meidän on aloitettava perusteista, kuten - en halua yksinkertaistaa sitä liikaa, mutta: mitkä ovat hyvät mikrobit ja missä konteksteissa ne toimivat terveyttä tukevia vai ei? Ja jos haluamme tietää, että käyttämämme probiootti toimii meille, meidän on mielestäni tiedettävä joitain näistä hyvin erityisistä vuorovaikutuksista molekyyli- ja biokemiallisella tasolla.

STROGATZ: Lasketaanko nyt, että syön jogurttia?

JOHNSON: Se laskee. Sinulla on probiootti, prebiootti. Ravitsemustieteissä todella ajatellaan, kuinka ruokavalio ja mikrobiomi liittyvät hyvin toisiinsa, koska joskus voi olla mikrobeja, mutta ne tarvitsevat tiettyjä ravintoaineita selviytyäkseen suolistossa, ja jos sitä ei tarjoa, ei ole mitään järkeä. ottaa sitä probioottia mahdollisesti.

Ja sitten on myös ravintoaineita, joita saatat ottaa, ja saatat ajatella, että niillä on suotuisa vaikutus, mutta jos sinulla ei ole mikrobeja, jotka todella vaikuttavat tuohon ravintoaineeseen, et myöskään saa sitä terveysvaikutus. Kuuluisa tapaus olisi ravintokuitu.

Joten kysymme usein "kuka ja mitä he tekivät?" Ja se itse asiassa antaa meille paljon tietoa siitä, mikä voi olla tärkeää terveyden edistämisen kannalta, kun ajattelemme ruokavalion mikrobiomivuorovaikutuksia.

STROGATZ: Joten puhuessani kuidusta, haluan vaihtaa hieman toiseen tutkimukseen, joka on saatu laboratoriostasi ja joka liittyy vauvan sairauden diagnosointiin heidän kakkansa perusteella [nauraa], jos voin sanoa sen noin.

JOHNSON: Olet oikeassa, Steve. Olet vanhempi. Olet katsonut muutamia vaippoja vuosien varrella. Ja olivatko he kaikki saman näköisiä? Ei, he eivät olleet.

Ja kun puhumme vauvojen ruokkimisesta ja vauvojen hoitamisesta, yksi suurista asioista on, että he eivät aina kerro sinulle tarvitsemansa tavalla, jonka sinä voit ymmärtää. Mutta näissä vaipoissa on runsaasti tietoa, jotka ovat pohjimmiltaan mikrobeja ja aineenvaihduntatuotteita. Ja jos ymmärrämme, mitä täällä tapahtuu, meillä voi olla vihjeitä siitä, kuinka vauvan terveys muuttuu reaaliajassa. Sitten ehkä terapia voi olla herkempi, jos meillä on enemmän tietoa siitä, mikä on terve vaippa verrattuna siihen, mikä ei niin terve vaippa on.

Olemme kaikki ehkä googlettaneet: "Onko vihreä kunnossa? Mitä täällä tapahtuu?" Se on itse asiassa yksi suosituimmista vanhempien hauista. Ja me ajattelemme, että voimme kohdistaa siihen hieman enemmän kurinalaisuutta, koska meillä on työkalut, joiden avulla voimme itse asiassa määrittää, onko tämä kunnossa vai eikö tämä ole okei? Hienoa on, että et ole koskaan hukassa näytteiden suhteen. Joten ryhmämme ja monet muut ryhmät ympäri maailmaa ovat todella kyenneet kysymään näitä kysymyksiä "miten ymmärrämme pikkulasten terveyden?" mikrobiomin kehittymisen kautta ensimmäisten elinkuukausien aikana.

STROGATZ: Millaista tutkimusta sinä tarkalleen tekisit? Joten keräät kakkaa ja mitä sitten tekisit analysoidaksesi sen?

JOHNSON: Voimme eristää mikrobin ja sitten voimme käyttää DNA-sekvensointia ymmärtääksemme, mikä mikrobien luokitus on. Ja sitten voimme myös tarkastella kaikkia pieniä molekyylejä tai kemikaaleja, jotka ovat myös siellä. Joten se on ehkä yhdistelmä asioita, jotka sulatettiin, asioita, joita ei sulatettu, suolistosoluja. Voimme myös mitata sen ja yrittää tulkita, mitä se voi tarkoittaa vauvan kontekstissa.

Yksi kuuluisimmista esimerkeistä on, että tietyissä pikkulasten maksasairaudissa he lopettavat sapen muodostumisen. Ja niin, jos voit mitata sapen ja se on siellä, niin hienoa, ja jos mittaat sapen, mutta sitä ei ole siellä, se on osoitus siitä. Myös uloste muuttuu täysin eri väriksi, kun sappi ei ole siellä. Mutta jokapäiväisessä elämässämme puuttuu todennäköisesti paljon tietoa, koska emme ole vielä pystyneet purkamaan sitä.

STROGATZ: Selvä. Joten kuulostaa siltä, ​​että voisimme viettää monia esityksiä itse mikrobiomista. Mutta halusin palata maitoon, koska täällä on niin monia kiehtovia asioita keskusteltavana kanssasi. Kuinka kauan on tyypillinen aika ruokkia tällä tavalla? Milloin on aika siirtyä muihin ravintoaineisiin?

JOHNSON: Se on hyvä kysymys, koska mielestäni sen suuntaaminen on hyvä. Joten Maailman terveysjärjestön ja CDC:n suositukset olisivat yksinomaan äidinmaidolla kuuden kuukauden ajan. Ja sitten lisäelintarvikkeiden käyttöönotto. Eri ihmisillä on erilaisia ​​tapoja tehdä se. Mutta silti maidon pitäminen lapsen pääkalorilähteenä jonkin aikaa, ja sitten lehmänmaidon käyttöönotto mahdollisesti yhden vuoden iässä. Ja sitten myös kannustaminen äidinmaidon ruokkimiseen, jos se toimii sinulle. Joten ei todellakaan ole aikaa, jolloin sinun on välttämättä lopetettava se.

Mutta luulen, että aiot kysyä minulta biljoonan dollarin kysymyksen: Mitkä ovat äidinmaidolle altistumisen pitkäaikaiset terveysvaikutukset verrattuna äidinmaidonkorvikkeelle? Pysähdynkö allergisesta astmasta viidessä vuodessa syöttämällä vauvan maitoa tänään? Vai onko olemassa kehitysprosesseja, jotka ovat todella ajasta riippuvaisia, erittäin tärkeitä ja voivatko ne johtaa elinikäiseen terveyteen? Ja voisimmeko todella määrittää, mitä ne ovat niin, että ne ovat kaikissa pikkulasten ravinnon muodoissa? Ajattelen tätä paljon, sitä mikä on tärkeää.

Jopa vanhempana ajattelet: "Jos pudotin ne heidän päähänsä eilen, oliko se tärkeää? Vai eikö ollut?" Tai "Ei, he nuolivat sen maasta! Oliko se tärkeää?" Mistä asioista minun on todella huolehdittava sen suhteen, luonko heille oikean ympäristön menestyäkseni tulevaisuudessa?

Ja vastaus on luultavasti, kuten, vauvat ovat hyvin kestäviä, joten olemme ehkä huolissamme enemmän kuin meidän pitäisi.

STROGATZ: Ja onko liian aikaista vastata näihin pitkän aikavälin vaikutuksia koskeviin kysymyksiin? Onko aihe liian nuori vai onko meillä jo jotain vihjeitä?

JOHNSON: Luulen, että siinä on joitain vihjeitä. Tarkoitan, että on epidemiologisia tutkimuksia, joissa on korrelaatioita ruokintatavan ja tulosten välillä tai jopa mikrobiomikoostumuksessa, joka perustuu ruokintatapaan ja tuloksiin. Mutta mielestäni se on liian aikaista, koska nuo tutkimukset ovat erittäin vaikeita tehdä. Joissakin tutkimuksissa todella haastavaa on se, että vauvojen ruokinta on erittäin vaikeaa.

Se ei yleensä ole kuin äidinmaito vs. korvike tai tämä vastaan ​​tuo. On eri aikoja, kuten olet ehkä mennyt kolmeen kuukauteen tai olet ehkä mennyt kuusi kuukautta, tai voi olla yksinomainen ruokinta yhden kuukauden ajan.

Siellä on niin paljon vaihtelua, että meidän on otettava huomioon, jos haluamme todella vastata näihin kysymyksiin oikein. Ja sitten meidän on kyettävä seuraamaan kohortteja erittäin intensiivisesti pitkän aikaa, jotta voimme päästä käsiksi joihinkin näistä kysymyksistä. Se vaatii paljon resursseja.

STROGATZ: Entä jos puhumme muunlaisesta nisäkäsmaidosta laajemmassa kontekstissa kuin vain ihmisen maidosta? Esimerkiksi monet meistä juovat lehmänmaitoa koko ajan, ja kuinka erilaista se on? Tekeekö joidenkin muiden eläinten maito työtä, jota ihmisen maito ei, ja päinvastoin?

JOHNSON: Kyllä, luulen, että niissä on joitain yhtäläisyyksiä, mutta niissä on paljon eroja. Jos ajattelee maidon toimintaa, se on tuon lajin vauvan kasvattaminen, ja lehmät ja vauvat ovat erikokoisia ja niillä on erilaiset kasvureitit. Joten voit kuvitella, että se voi heijastua maidosta.

Joten kun ajattelet lehmänmaitoa, enemmän proteiinia eteenpäin, verrattuna äidinmaitoon, erittäin hiilihydraatteja eteenpäin. On olemassa kaikenlaisia ​​erilaisia ​​​​strategioita ravinteiden siirtoon eri eläinmaidon lajeissa. Mutta lehmänmaidossa on monia asioita, jotka ovat äidinmaidon rakennuspalikoita. Joten kun ajattelemme lehmänmaidon käyttöä vaihtoehtona, siinä voi olla paljon järkeä.

STROGATZ: Joten tyypillisesti juomme pastöroitua maitoa. On ihmisiä, jotka eivät tee, eikö niin? Luulen, että ero on siinä, että jos se on pastöroitu, olet tappanut kaikki tai useimmat mikrobit, jotka ovat mukana matkassa. Sinulla saattaa olla vielä joitain ravintoaineita.

JOHNSON: Ja siellä on pastöroitua ihmisen luovuttajamaitoa. Joten on koko ajatus siitä, miten ajattelemme luovuttajamaidosta ja ovatko ne eläviä tekijöitä luovuttajamaidossa ja myös asioita, jotka voivat denaturoitua lämmössä. Molekyylit voivat muuttaa konformaatiotaan erilaisissa pastörointimenetelmissä. Siellä on paljon todella älykkäitä ihmisiä, jotka ajattelevat, mitä seurauksia tästä on.

STROGATZ: Toinen asia, josta olen varma, että monet kuuntelijoistamme ovat mielessä, liittyy laktoosi-intoleranssiin. Luin jostain, että aikuisten ihmisten kyky hajottaa laktoosia, joka on tietysti pääasiallinen sokeri eläinmaidossa, on suhteellisen moderni ominaisuus. Vasta jotain 6,000 vuotta sitten aloimme pystyä siihen. Historiallisesti vain pikkulapsilla oli laktaasientsyymi, jonka avulla he pystyivät sulattamaan rintamaitoa.

Joten luulisin kysymykseni, jos 10,000 XNUMX vuotta sitten aikuiset eivät voineet juoda maitoa ollenkaan, mutta nyt useimmat meistä voivat muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta, onko meillä aavistustakaan, mikä sai tämän muutoksen aikaan? Luulemmeko, että on olemassa jokin geneettinen mutaatio, joka oli suotuisa ja alkoi levitä?

JOHNSON: Joo. Ymmärtääkseni laktaasi on vastasyntyneen promoottorin alla. Joten tämä on geeni, joka ilmentyy varhaisvaiheessa, ja sitten se sammuu. Mutta sitten sinulla voi olla mutaatio, joka ei sulje sitä pois. Ja tämä voi mahdollistaa laktaasin ilmentymisen aikuisikään asti. Jotkut ihmiset ovat tehneet todella hyvää työtä tämän erityisen kyvyn leviämisen hyväksi, joka perustuu tämän mutaation genetiikan jäljittämiseen. Jotkut mikrobisi voivat myös metaboloida laktoosia. Tuo se takaisin suoliston mikrobiomiin, miten se liittyy laktaasin pysyvyyteen ja vastaavaan.

STROGATZ: Mielenkiintoista. Käsititte jo tätä hieman, mutta toit esiin maidon ja korvikkeen. Varmasti monet vanhemmat tai huoltajat ajattelevat tätä. Antaako tutkimuksesi meille tietoa tästä tärkeästä keskustelusta?

JOHNSON: Kyllä, luulen, että jos tulet laboratoriooni, Steve, olemme analysoineet kaikenlaisia ​​kaavoja, jotka voimme saada käsiimme. Puhumme äidinmaidonkorvikkeesta yhtenä asiana, mutta on olemassa monia erilaisia ​​formulaatioita. Joten laboratoriossamme määritämme saamamme maidon määrän ja määritämme myös minkä tahansa hoitajan mahdollisesti käyttämän reseptin.

Ja näet hyvin selvästi erot ravintoprofiileissa eri tyyppisten korvikkeiden välillä sekä myös äidinmaidonkorvikkeen ja äidinmaidon välillä, ja todella yrittää ymmärtää, onko olemassa olennainen ravintoainejoukko, jolle mikrobiomi tulee altistua. Kaikki mitä annat vauvalle, mittaamme sen laboratoriossa.

Miksi aiheesta puhuminen on niin vaikeaa, johtuu siitä, että kaikki arvioivat. Kuten pidin tämän puheen Pew-kokouksessa, ja sen jälkeen ihmiset ovat kuin: "Mikä kaava? Mitä minä tein?" "Soitin vaimolleni ja sanoin hänelle, että teemme kaiken väärin!" Ja en halua, että se on viesti. Haluan viestin olevan enemmän siitä, että ihmiset tekevät asiat oikein. Ja halusimme vain lisätietoja.

STROGATZ: Tiedän, että tässä on vaakalaudalla tärkeitä kysymyksiä lääketieteen, väestön, kansanterveyden ja kaikenlaisten asioiden kannalta. Mutta mikä tuo sinulle iloa tutkimuksessasi pelkästään tiedemiehenä olemisen ilon kannalta?

JOHNSON: Oho, niin monia asioita. Saa esittää kysymyksiä, jotka ovat mielestämme kiinnostavia. Ja sitten myös työskentely sen tutkijaryhmän kanssa, jonka kanssa työskentelen. Nähdä luovuuden ja myös joustavuuden, koska nämä kysymykset ovat vaikeita.

[Teematoistot]

Kuva, jonka halusin näyttää sinulle, päivä, jolloin saimme sen kuvan, seisoimme ympäriinsä ja katsoin tietokoneen näyttöä ja minä sanoin: "Onko tämä se? Onko tämä sitä mitä luulemme sen olevan?" Tällainen jännitys todella ohjaa paljon työtä, joka liittyy siihen, mitä teemme.

STROGATZ: Sepä hienoa. Kiitos paljon. Joten olemme puhuneet Cornellin molekyylibiologin Liz Johnsonin kanssa. Kiitos vielä kerran, Liz, tästä oivaltavasta keskustelusta maidosta ja mikrobiomista.

JOHNSON: Kiitos paljon, Steve, että sain minut.

[Teematoistot]

STROGATZ: Kiitos kuuntelemisesta. Löydät lisää sisältöä – mukaan lukien Lizin kuvan fluoresenssimerkinnöistä mikrobiomissa – osoitteessa Quanta Magazine dot org [quantamagazine.org].

Jos nautit "The Joy of Why" -kappaleesta etkä ole vielä tilannut, paina tilaus- tai seuraa-painiketta, jossa kuuntelet. Voit myös jättää ohjelman arvostelun – se auttaa ihmisiä löytämään tämän podcastin.

"The Joy of Why" on podcastilta Quanta-lehti, toimituksellisesti riippumaton julkaisu, jota tukee Simonsin säätiö. Simons Foundationin rahoituspäätöksillä ei ole vaikutusta aiheiden valintaan, vieraisiin tai muihin toimituksellisiin päätöksiin tässä podcastissa tai Quanta-lehti.

"The Joy of Why" on tuottanut PRX Productions; tuotantotiimi ovat Caitlin Faulds, Livia Brock, Genevieve Sponsler ja Merritt Jacob. PRX Productionsin vastaava tuottaja on Jocelyn Gonzales. Morgan Church ja Edwin Ochoa tarjosivat lisäapua.

alkaen Quanta-lehti, John Rennie ja Thomas Lin tarjosivat toimituksellisia ohjeita Matt Carlstromin, Samuel Velascon, Nona Griffinin, Arleen Santanan ja Madison Goldbergin tukemana.

Teemamusiikkimme on APM Musicilta. Julian Lin keksi podcastin nimen. Jakson kuvataide on Peter Greenwood ja logomme ovat Jaki King ja Kristina Armitage. Erityinen kiitos Columbia Journalism Schoolille ja Bert Odom-Reedille Cornell Broadcast Studiosilla.

Olen isäntäsi, Steve Strogatz. Jos sinulla on meille kysymyksiä tai kommentteja, lähetä meille sähköpostia osoitteeseen [sähköposti suojattu].