Melk is meer dan alleen voedsel voor baby's. Moedermelk is geëvolueerd om duizenden verschillende moleculen af ​​te geven, waaronder groeifactoren, hormonen en antilichamen, maar ook microben.

Elizabeth Johnson, een moleculair voedingsdeskundige aan de Cornell University, bestudeert de effecten van het dieet van zuigelingen op het darmmicrobioom. Deze onderzoeken kunnen aanwijzingen bevatten voor lastige vragen op het gebied van de volksgezondheid, zowel voor kinderen als voor volwassenen. In deze aflevering van de podcast “The Joy of Why” interviewt co-presentator Steven Strogatz Johnson over de microbiële componenten die moedermelk tot een van de meest wonderlijke biovloeistoffen in de natuur maken.

Luister verder Apple Podcasts, Spotify,  TuneIn of je favoriete podcasting-app, of je kunt stream het van Quanta.

Afschrift

[Themaspelen]

STEVEN STROGATZ: Melk is zo'n huiselijke, vertrouwde substantie dat het misschien te gewoon lijkt om mysteries te bevatten. Maar in werkelijkheid zijn melk en borstvoeding buitengewone biologische innovaties die onderzoekers nog steeds proberen te begrijpen.

Het is bekend dat moedermelk de gezondheid van zuigelingen kan helpen garanderen, maar die voordelen zijn niet alleen maar het gevolg van de voedingswaarde van melk. Melk is niet alleen een voedingsbron, maar biedt ook bescherming tegen ziektekiemen, stimuleert de ontwikkeling van het kind en zorgt ervoor dat moeder en baby allerlei soorten chemische gesprekken kunnen voeren. Moedermelk bevat duizenden verschillende moleculen, waaronder groeifactoren, hormonen, antilichamen en microben. Al deze werken samen om menselijke baby's te voorzien van wat ze nodig hebben om normaal te groeien en zich te ontwikkelen. Maar hoe precies?

Ik ben Steve Strogatz, en dit is 'The Joy of Why', een podcast van Quanta Magazine, waar mijn co-presentator Janna Levin en ik om beurten enkele van de grootste onbeantwoorde vragen in wiskunde en wetenschappen van vandaag onderzoeken.

In deze aflevering praten we met een moleculair bioloog Elisabeth Johnson over de mysteries van melk, en hoe we zijn geëvolueerd om zo afhankelijk te zijn van deze almachtige, volledig natuurlijke substantie.

[Thema eindigt]

Liz is assistent-professor moleculaire voeding aan de Cornell University in de afdeling Voedingswetenschappen en een Howard Hughes Medical Institute Freeman Hrabowski Scholar. Ze is gespecialiseerd in genomische en metabolomische benaderingen voor het bestuderen van de effecten van voeding op het darmmicrobioom, met bijzondere belangstelling voor kindervoeding en het darmmicrobioom van kinderen. Liz, welkom bij ‘De vreugde van het waarom’.

ELIZABETH JOHNSON: Bedankt dat je mij hebt, Steve.

STROGATZ: Graag gedaan. Ik ben erg blij om je te zien. Ik denk niet dat het precies relevant is, maar ik kan het niet laten om te zeggen dat we bijna buren zijn. Er staat één huis tussen ons in. Liz is mijn zeer goede vriendin en gewaardeerde collega.

JOHNSON: Ja, nee, ik denk dat dat een goed punt is om te maken.

STROGATZ: Oké, dus nu die openbaarmaking uit de weg is, wil ik bekennen dat ik helemaal niets weet over melk als wetenschappelijk onderwerp. Ik was geschokt toen ik voor deze show wat onderzoek deed naar hoeveel puzzels er nog over zijn. Als ik als klein kind thuiskwam na school, had ik melk en koekjes; Misschien heb ik pindakaas en jam. Dus vanuit die manier van denken is melk gewoon een ander soort voedsel. Laten we het er eerst over hebben als voedsel. Wat zijn de fundamentele voedingsbestanddelen van melk?

JOHNSON: De context waarin je het hebt, was dezelfde manier waarop ik over melk dacht. Niet dat het voedsel voor baby's was, maar dat het gewoon eten was, iets dat best lekker smaakte.

Naarmate je ouder wordt en je beseft hoe gespecialiseerd melk kan zijn, vooral als je een baby hebt die melk nodig heeft, en je begint aan moedermelk te denken, dan besef je dat er meer aan de hand is dan ik dacht toen ik die kreeg. koekjes en melk als kind.

Wat het werkelijk is, is samengesteld uit dingen die nodig zijn voor de voeding van baby's voor een korte periode. En het is een zeer karakteristieke eigenschap van alle zoogdieren, die melk gebruiken om hun baby's te voeden. En dus als je nadenkt over wat er werkelijk in zit, zitten er suikers, dus koolhydraten. Er zijn vetten. Er zijn eiwitten. Er zijn mineralen. En in moedermelk, en in veel andere soorten melk, zijn er andere factoren, zoals immuunfactoren en andere cellen, en nucleïnezuren en dergelijke, die ook niet alleen voor de groei zijn, maar ook voor de groei. de ontwikkeling in die periode van tijd. Dus als je een koud glas melk oppakt, is het echt ontworpen om veel meer te doen dan het nu doet.

STROGATZ: Dus je hebt nu de deur geopend voor deze grotere rol die melk kan spelen, dat het veel meer is dan alleen voedsel. Het is alles waar je ooit over hebt gelezen in je biologieboek, klopt dat? Enzymen, hormonen, antilichamen, stamcellen, microben, dingen die niet eens echt menselijk zijn?

JOHNSON: Ja precies. En het is een geweldige voedingsbron. Je denkt aan iets dat de snelste groei en ontwikkeling van een mens buiten de baarmoeder mogelijk maakt, toch?

Maar dan denk je dat er hier ook een geweldige kans ligt op het gebied van communicatie, toch? Veel van de informatie die er is, kan worden overgedragen via borstvoeding. En dit is iets heel belangrijks dat we vergeten als we erover nadenken als een consumentenproduct of gewoon iets dat voor energiebehoeften dient.

STROGATZ: Kunt u ons, door middel van de informatie hier, een voorbeeld geven van wat voor soort informatie? Is er sprake van tweerichtingscommunicatie? Praten ze allemaal met elkaar?

JOHNSON: Ja, er zijn aanwijzingen dat het twee kanten op kan. Er kan speekselinformatie in babyspeeksel zitten. Je kunt je voorstellen dat er een virus of andere deeltjes aanwezig zijn die mogelijk een wisselwerking hebben met de borst of de borst. En dan ook wat er via de melkkanalen in de melk terechtkomt – borstvoeding is dus de productie van melk en vervolgens het uitstoten van melk – dus wat er ook in wordt uitgestoten, is iets dat het kind potentieel gaat consumeren, en dan de cellen en de organen. van het kind kan dat dan verwerken. En een deel daarvan kunnen we informatie noemen.

Het kunnen kleine moleculen zijn of andere chemische signalen die gedurende die periode heel belangrijk zijn voor de groei en ontwikkeling. We proberen nog steeds te begrijpen wat die zijn, omdat we willen begrijpen: zijn ze noodzakelijk voor de gezondheid? Wat gebeurt er als je sommige van deze signalen niet ziet, en hoe denken we erover om baby's op de meest optimale manier te voeden met dit soort informatie?

STROGATZ: Laten we een aantal daarvan gaan onderzoeken. Laten we het bijvoorbeeld eens hebben over de variatie van persoon tot persoon. Het spreekt voor zich dat de ingrediënten niet precies hetzelfde zouden zijn van persoon tot persoon. Misschien zou het vetgehalte veranderen, of zijn de antilichamen die worden overgedragen anders. Maar varieert melk nog meer dan dat van persoon tot persoon? Zeg maar, in de loop van de tijd, in de loop van de borstvoeding?

JOHNSON: O, zeer zeker. Het bekendste voorbeeld hiervan is biest. Dit is een ‘eerste melk’, een zeer eiwitrijke, dichte melk. Het ziet eruit als goud, het is als vloeibaar goud en het is verkrijgbaar in zeer kleine hoeveelheden. En dat is, in de eerste momenten van het leven, de voeding die de baby krijgt.

Maar dan is er de komende vijf tot zeven dagen de rijping van melk, waarbij je van deze zeer eiwitrijke substantie overgaat naar een waterige, meer suikerachtige soort melk die de melk zou kunnen zijn die de groei de komende paar maanden zal ondersteunen. . En dus vindt er een biologisch proces plaats dat kenmerkend is voor borstvoeding.

Maar wat jouw punt betreft, ik denk niet dat we zelfs maar een idee hebben van hoeveel melk er van dag tot dag kan variëren tussen individuen. En dat is iets dat mijn laboratorium probeert te doen. Als je bijvoorbeeld elke dag van de lactatie alleen maar naar melk kijkt: lijkt het dan erg op elkaar, of verandert het in veel van de levensgebeurtenissen die kunnen plaatsvinden tijdens de eerste zes maanden van het leven?

Er zijn een aantal werkelijk verbazingwekkende onderzoeken geweest die aantonen dat voeding invloed heeft. Dus de specifieke dingen die in de melk terechtkomen, kunnen daarvan afhankelijk zijn. En je kunt je voorstellen dat daar enkele regionale bijzonderheden aan verbonden zijn, waardoor de melk van bepaalde populaties meer op elkaar zou kunnen lijken dan die van andere populaties. Je zult nog steeds variaties zien, niet alleen tussen individuen, maar er is ook sprake van individuele temporele variatie gedurende de dag. Er is ook tijd van de feed. Er is dus een ‘voormelk’ en er is een ‘achtermelk’.

STROGATZ: Ik ken die termen niet. Voormelk en achtermelk?

JOHNSON: Ja, als een baby aanslaat, kan die voeding vijf tot dertig minuten duren, of zelfs langer. En in de loop van dat voer kan de samenstelling van de macronutriënten van melk veranderen. De melk aan het begin van het voer zal een andere samenstelling van macronutriënten hebben, en dat is de voormelk, dan de achtermelk, die aan het einde van het voer komt. Ik noem het altijd “de meest interessante biovloeistof van de natuur” omdat er zoveel complicaties zijn bij de manier waarop we het begrijpen. Maar als we daar op de juiste manier mee omgaan, leren we juist heel veel informatie.

STROGATZ: Oh dat is geweldig. Ik kan niet bedenken welke andere biovloeistof daarmee zou kunnen concurreren. Bloed is ingewikkeld, denk ik, maar melk kan de kampioen zijn.

JOHNSON: Ja. Ik vind het leuk om een ​​woord te gebruiken voor melk. Wat fascinerend is aan melk, in termen van het begrijpen van de menselijke gezondheid, is dat alles wat je nodig hebt om een ​​menselijke baby te voeden, in deze ene substantie zit die we kunnen kwantificeren. En we kunnen ernaar kijken en we hoeven niet te raden, de antwoorden zijn er. En we hebben dan de mogelijkheid om een ​​aantal van die antwoorden te decoderen naarmate we beter worden in het analyseren van melk en het begrijpen van de juiste vragen die we moeten stellen.

Maar het is heel anders dan hoe jij en ik onszelf voeden, waar we onze eigen beslissingen nemen, en we misschien goede en slechte beslissingen nemen en die goede of slechte gevolgen kunnen hebben voor onze gezondheid. Maar als we tijdens de kindertijd aan moedermelk denken, is het goede daar en hoeven we alleen maar te begrijpen waarom.

STROGATZ: U had het dus eerder over het dieet van de verzorger. En terwijl ik hier toch bezig ben, zeg ik hier 'verzorger' om moeders mee te bedoelen, maar laten we ook andere mensen in gedachten houden: voedsters, moedermelkdonoren, transgenders, iedereen die melk levert.

JOHNSON: Ik zeg meestal verzorgers of een zogende ouder. Als je naar gezinseenheden kijkt, is er veel aan de hand. Het is dus heel belangrijk om heel betrokken te zijn bij alles wat er gebeurt in deze periode waarin we nadenken over het voeden van baby's en de vele mensen die baby's voeden.

STROGATZ: Wat betreft deze kwestie van voeding: welke invloed heeft het dieet van de verzorger op de samenstelling van de melk die zij produceren?

JOHNSON: Ik denk dat we nog steeds proberen te begrijpen hoe dat precies werkt. Je kunt dit dus op macroschaal bedenken. In mijn lab richten we ons op de vetfractie van melk. In moedermelk is het een fascinerend deel van de melk om te bestuderen, omdat het in werkelijkheid verantwoordelijk is voor alle calorieën. Het is ook verantwoordelijk voor veel kleine moleculen en chemische signalen die niet zijn gekwantificeerd en die uiterst belangrijk zijn.

En als we dus nadenken over de verschillende soorten vetten die in melk zitten, kunnen ze van veel verschillende plaatsen komen. Ze kunnen ofwel in de borst worden gesynthetiseerd. Ze kunnen uit de circulatie komen. Maar degenen die uit de bloedsomloop komen, kunnen direct verband houden met wat de betreffende moeder of zogende ouder feitelijk consumeert, omdat dat het profiel kan veranderen van welke vetstructuren in melk aanwezig zijn.

Misschien wel een van de meest bekende zou zijn, laten we zeggen, als je veel vette vis, meervoudig onverzadigde vetzuren, omega-3-vetzuren en dat soort dingen eet. Je kunt verschillende profielen hebben van die in melk, gebaseerd op de consumptie van die voedingsstoffen in de voeding.

Dus we leren – en sommige mensen doen buitengewoon goed werk – dat we een definitief ‘we weten wat je hebt gegeten’ willen. We weten dat dit in de melk is terechtgekomen en we weten dat dit hetgene is dat aan de baby zal worden blootgesteld. En ik denk dat als we de middelen krijgen om dit steeds beter te blijven doen, we beter kunnen begrijpen hoe wat we eten invloed heeft op de manier waarop we melk synthetiseren.

STROGATZ: Interessant. Ja, ik had er niet echt over nagedacht dat het een productie-inspanning voor het hele lichaam is. Het is niet alleen de borstklier. Je had het over de bloedsomloop, maar natuurlijk over voeding. Andere zaken waar we rekening mee moeten houden?

JOHNSON: Er zijn veel factoren die een rol spelen bij het geven van borstvoeding en die het moeilijk of gemakkelijk maken, zoals de gezondheid van de ouder. Wat er gebeurt in tijden van infectie of andere ziekten of aandoeningen kan ook van invloed zijn op wat er in de melk terechtkomt.

En krijg ook een beter beeld van niet alleen voedingsstoffen, maar wat als u Tylenol neemt of wat als u bepaalde andere dingen doet? Er is veel dat we nog steeds proberen te begrijpen, maar ik denk dat het mooie ervan is dat we een aantal blauwdrukken hebben over hoe we die vragen moeten stellen, en dat we ze nu alleen nog maar stellen.

STROGATZ: U zei dus dat veel van uw werk in uw laboratorium te maken heeft met het vetgehalte. En in het bijzonder is er een molecuul of een klasse moleculen waar ik nog nooit van had gehoord totdat ik mezelf probeerde voor te bereiden om hierover met je te praten. Zal ik het goed zeggen? “Sfingolipiden?”

JOHNSON: Ja, je zei het goed. Ik wilde zeggen: ga je het goed zeggen? Ja!

[STROGATZ lacht]

JOHNSON: Als het doel hiervan is dat meer mensen kennis maken met sfingolipiden, zou dat geweldig zijn. Het heeft zo'n onheilspellende naam, maar het is eigenlijk een klasse lipiden die betrokken zijn bij veel processen in het lichaam. Ze maken deel uit van het celmembraan. Ze kunnen fungeren als structurele moleculen, maar ook als signaalmoleculen. Maar wat voor ons cool is aan sfingolipiden, is dat ze in de vetfractie van melk zitten. Ze worden geproduceerd door bepaalde nuttige microben, en er zijn ook veel signaalroutes in ons als mensen die deze signalen daadwerkelijk kunnen accepteren. Dus als we nadenken over hoe voeding, microbioom en gastheerinteracties de gezondheid ondersteunen, is dit misschien wel een van de metabolieten of chemische signalen die ons enkele van die aanwijzingen kunnen geven.

STROGATZ: Het woord zelf is een beetje onaangenaam en intimiderend. Sfingolipiden. Waarom zou je ze zo noemen?

JOHNSON: Ja, ik denk dat dat allemaal voortkwam uit hoe moeilijk deze lipiden oorspronkelijk waren om te bestuderen. Ze kregen de reputatie heel ongrijpbaar en raadselachtig te zijn, net als de Sfinx. En dat bleef dus hangen, ook al is het nu een stuk eenvoudiger om sommige van deze lipiden te meten.

En naarmate meer mensen toegang krijgen tot de mogelijkheid om sfingolipiden te meten, ontdekken ze hoe ze werkelijk verbonden zijn met zoveel facetten van onze biologie. En ze zijn mechanistisch gezien erg belangrijk in veel van de processen die we proberen te begrijpen. Als je eenmaal het woord kent en je leert over sfingolipiden, kun je ze niet meer uit je leven bannen. Je gaat ze overal zien, dus je moet me laten weten of dat waar is.

STROGATZ: Het lijkt zo'n veelzijdige of veelzijdige rol te spelen. Je zei dat je het kunt gebruiken als bouwstenen, zoals structurele componenten. Het kan worden gebruikt om informatie over te brengen. Het kan worden gebruikt voor het bouwen van, zoals u zei, celmembranen?

JOHNSON: Celmembranen, een heel belangrijk onderdeel van de cel. En ik denk dat je ook kunt zeggen dat bepaalde structuren van sfingolipiden kunnen worden gebruikt als chemische signalen tussen cellen, en zelfs tussen microben en cellen in het lichaam. En dat is dus waar we echt over hebben geprobeerd na te denken, in het geval van hoe weten we waar iets in het dieet naartoe gaat.

Mijn laboratorium heeft er echt over nagedacht: hoe weten we welke voedingsstoffen een wisselwerking hebben met het microbioom, zodat we weten wat de belangrijke microben zijn die worden beïnvloed door voeding, en welke de gevolgen van die interacties? We hebben dus microben die deze voedingsstoffen mogelijk opnemen en transformeren. Wat maken ze en welke invloed heeft dat op onze gezondheid? En ik denk dat dat heel belangrijk is in de context van baby's, omdat een groot deel van de melk moleculen zijn die interageren met het darmmicrobioom van het kind.

U schat dat bijna 10% van de droge massa van moedermelk bestemd is voor communicatie met het darmmicrobioom. En we proberen erachter te komen: zijn er meer moleculen die dat doen? En wat zijn de gevolgen als je bepaalde chemische signalen die optreden niet hebt? Ze moeten een soort nuttige functie vervullen, zou je kunnen veronderstellen.

STROGATZ: Na dit bericht zijn wij zo terug.

[Pauze voor advertentie-invoeging.]

STROGATZ: Welkom terug bij ‘De vreugde van het waarom’.

Dus als ik je goed hoor, was de meest naïeve visie melk als voedsel. Nu zien we dat melk niet alleen voedsel is om sterke tanden en botten en dat soort dingen te bouwen. Wat ik van je hoor is dat deze sfingolipiden slechts een voorbeeld zijn van de koele soorten moleculen in melk. Ze zouden een manier kunnen zijn voor de moeder om met deze bacteriën te praten waaruit het microbioom bestaat.

JOHNSON: Mogelijk, ja, dat proberen we uit te zoeken. En niet alleen sfingolipiden. We hebben ook gekeken naar misschien wel de favoriete of minst favoriete voedingsstof van sommige mensen: cholesterol. Dingen die, wanneer we deze lipiden consumeren, een wisselwerking hebben met het microbioom? En hoe wordt dat deel van hoe onze gezondheid wordt bepaald door wat we eten?

En dus bevinden we ons echt in het stadium waarin we proberen erachter te komen wie belangrijk is en waarom ze belangrijk zijn in dit soort systemen. Dus, welke bacteriën zijn belangrijk voor het hebben van effecten op onze gezondheid en waarom? Wat zijn de mechanismen?

Dus, als ik je iets kan laten zien?

STROGATZ: O, wil je me iets laten zien?

JOHNSON: Mag ik je iets laten zien, Steve? Want ik denk dat wat we hebben geprobeerd het zo te maken dat je dit daadwerkelijk kunt zien gebeuren.

JOHNSON: Dus waar we hier naar kijken is een foto van het microbioom. En het microbioom is een verzameling microben, en in dit geval zijn dit bacteriën. Heel kleine dingen dus. En deze foto is gemaakt met een microscoop die we in het laboratorium hebben.

En wat je kunt zien is dat sommige microben blauw zijn en sommige microben rood. En degenen die rood zijn, zijn degenen waarop we daadwerkelijk een label van een voedingsstof hebben kunnen introduceren. In dit geval is het cholesterol. En dit cholesterol werd geconsumeerd. En dan kunnen we dat label volgen. En het etiket wordt rood. Dus elke microbe die je ziet die rood is, heeft cholesterol opgenomen. En iedereen die blauw is, heeft op dat moment geen interesse in cholesterol.

STROGATZ: Je hebt het over een label in de zin van radioactief labelen?

JOHNSON: Hetzelfde concept, maar dit is fluorescentie. Het rood is dus een rode fluorescentie. En dat is voor ons belangrijk, omdat we daardoor daadwerkelijk de microben kunnen identificeren die een interactie hebben met wat je eet, en de microben die dat niet doen.

STROGATZ: Heel cool. Laat me dit even onderstrepen, want een groot deel van de biologie gaat over het zien van dingen die moeilijk te zien zijn, maar het is een enorme hulp geweest in de neurobiologie, en nu blijkbaar ook in de voeding, dat je iets dat onzichtbaar was – met deze etiketteringstrucs – kunt nu volgen en zien wat er aan de hand is.

JOHNSON: Ja, daarom reiken ze de Nobelprijs voor deze dingen uit, omdat het mensen zoals ik helpt de vragen te stellen die we willen stellen. Het lijkt heel eenvoudig, maar het geeft ons een kleine aanwijzing dat we de goede kant op gaan. En dan kunnen we een heleboel dingen vragen die misschien niet afhankelijk zijn van het fluorescentiesignaal, maar ons in staat stellen om in te gaan op enkele van de chemische routes die daarbij betrokken zijn. En dan hebben we machines waarmee we ze fysiek kunnen scheiden, en we kunnen alle microben die rood zijn identificeren.

En dus denk je misschien dat dit triviaal is, maar dit helpt ons feitelijk om de basis te leggen voor enkele van de vragen waar we het over hebben. Zijn deze voedingsstoffen belangrijk voor het microbioom? Als ze worden geconsumeerd en getransformeerd, hebben ze tenminste een bepaald effect.

STROGATZ: Oké, dat hele gedoe met het microbioom is misschien niet zo nieuw voor je. Maar voor velen van ons in het publiek hebben we pas echt over het microbioom nagedacht, ik weet het niet, de afgelopen tien jaar of zoiets.

JOHNSON: Het leuke aan het bestuderen van het microbioom en het lesgeven hier op Cornell is dat als je een klas binnenloopt, de mensen je geloven als je binnenkomt. Ze zeggen: "Het microbioom is belangrijk." Dat hoef je niet te verkopen. “Mijn darmgezondheid is mijn hele gezondheid.” Als ik de leerlingen in de klas vraag: “Hoeveel van jullie hebben een probioticum ingenomen?” of “Hoeveel hebben jullie gedaan, hoeveel van jullie hebben een prebioticum gegeten?”, schieten alle handen omhoog.

En dus bestaat het gevoel dat het heel belangrijk is, maar wat is specifiek belangrijk? Wat is het dat we eten dat deze effecten daadwerkelijk heeft? En dus laat het ons weten... Weet je, Steve, ik weet het niet, heb je ooit een probioticum gebruikt?

STROGATZ: Ik denk dat ik het heb. Ik ben er vooral mee bekend omdat ik ze vaak aan mijn hond Murray geef.

JOHNSON: Ja. Als Murray deze probiotica en dat soort dingen gebruikt, hoe beslissen we dan welke het beste is? Om die antwoorden te geven, moeten we beginnen bij de basis, zoals: ik wil het niet te veel vereenvoudigen, maar: wat zijn de goede microben en in welke contexten fungeren ze ter ondersteuning van de gezondheid en niet? En dus als we willen weten of het probioticum dat we nemen voor ons gaat werken, denk ik dat we enkele van deze zeer specifieke interacties op moleculair en biochemisch niveau moeten kennen.

STROGATZ: Telt het mee dat ik yoghurt eet?

JOHNSON: Dat telt. Je hebt je probioticum, prebioticum. In de voedingswetenschappen denken we er echt over na hoe voeding en het microbioom heel goed met elkaar verbonden zijn, want soms kun je microben hebben, maar ze hebben bepaalde voedingsstoffen nodig om in de darmen te overleven, en als je dat niet geeft, heeft het geen zin om mogelijk dat probioticum innemen.

En dan zijn er nog voedingsstoffen die je misschien inneemt, en je denkt misschien dat ze een gunstig effect hebben, maar als je niet de microben hebt die daadwerkelijk op die voedingssubstantie inwerken, dan zul je dat ook niet krijgen. gezondheidseffect. Een beroemd geval zou voedingsvezels zijn.

We vragen ons dus vaak af: "wie en wat hebben ze gedaan?" En dat geeft ons eigenlijk veel inzicht in wat belangrijk kan zijn voor het bevorderen van de gezondheid als we nadenken over de interacties met het microbioom in het dieet.

STROGATZ: Dus als we het over vezels hebben, laat me dan een beetje overschakelen naar een ander onderzoek dat uit uw laboratorium komt en dat te maken heeft met het diagnosticeren van kinderziektes op basis van hun kak [lacht], als ik het zo mag zeggen.

JOHNSON: Je hebt er gelijk in, Steve. Je bent een ouder. Je hebt in de loop der jaren naar een paar luiers gekeken. En zagen ze er allemaal hetzelfde uit? Nee dat waren ze niet.

En als we het hebben over het voeden van baby's en het verzorgen van baby's, is een van de belangrijkste dingen dat ze je niet altijd op een begrijpelijke manier vertellen wat ze nodig hebben. Maar er zit een schat aan informatie in deze luiers die in feite microben en metabolieten zijn. En als we kunnen begrijpen wat hier aan de hand is, hebben we misschien aanwijzingen over hoe de gezondheid van baby's in realtime verandert. Dan kunnen therapieën misschien beter reageren, als we meer informatie hebben over wat een gezonde luier is versus wat een niet-zo-gezonde luier is.

We hebben misschien allemaal wel eens gegoogled: “Is groen oké? Wat is hier aan de hand?" Het is eigenlijk een van de meest populaire zoekopdrachten voor ouders die er zijn. En we denken dat we daar wat meer nauwkeurigheid in kunnen brengen, omdat we de tools hebben om daadwerkelijk te bepalen: is dit oké, of is dit niet oké? Het mooie is dat je nooit zonder monsters zit. Onze groep en vele andere groepen over de hele wereld zijn dus echt in staat geweest om deze vragen te stellen over “hoe begrijpen we de gezondheid van kinderen?” door de ontwikkeling van het microbioom in de eerste paar maanden van het leven.

STROGATZ: Wat is precies het soort onderzoek dat je zou doen? Dus je verzamelt wat poep en wat zou je dan doen om het te analyseren?

JOHNSON: We kunnen de microbe isoleren en dan kunnen we DNA-sequencing gebruiken om te begrijpen wat de classificatie van die microbe is. En dan kunnen we ook kijken naar alle kleine moleculen of chemicaliën die daar ook in zitten. Dus dat is misschien een combinatie van dingen die verteerd werden, dingen die niet verteerd werden, darmcellen. We kunnen dat ook meten en proberen te interpreteren wat dat in de kindercontext kan betekenen.

Een van de bekendste voorbeelden hiervan is dat bepaalde leverziekten bij kinderen stoppen met het maken van gal. En dus, als je gal kunt meten en het is er, dan is dat prima, en als je gal kunt meten en het is er niet, dan is dat een indicatie daarvan. Ook krijgt de ontlasting een heel andere kleur als er geen gal is. Maar in de dagelijkse praktijk is er waarschijnlijk veel informatie die we missen, alleen maar omdat we deze nog niet hebben kunnen decoderen.

STROGATZ: Oke. Het klinkt dus alsof we veel shows aan het microbioom zelf zouden kunnen besteden. Maar ik wilde teruggaan naar de melk, omdat er hier zoveel fascinerende dingen met je te bespreken zijn. Wat is een normale hoeveelheid tijd om op deze manier te voeden? Wanneer is het tijd om over te stappen op andere soorten voedingsstoffen?

JOHNSON: Dat is een goede vraag, want ik denk dat het goed is om daarop te oriënteren. De aanbevelingen van de Wereldgezondheidsorganisatie en de CDC zouden dus zes maanden lang uitsluitend moedermelk geven. En dan de introductie van aanvullende voedingsmiddelen. Verschillende mensen hebben verschillende manieren waarop ze het doen. Maar nog steeds een tijdje melk als belangrijkste bron van calorieën voor het kind, en dan de introductie van koemelk, mogelijk op de leeftijd van één jaar. En dan ook het aanmoedigen van elke vorm van moedermelkvoeding, als dat voor u werkt. Er is dus niet echt een moment waarop u daar noodzakelijkerwijs mee moet stoppen.

Maar ik denk dat u mij nu de vraag van een biljoen dollar gaat stellen: wat zijn de gevolgen voor de gezondheid op de lange termijn van blootstelling aan moedermelk versus blootstelling aan zuigelingenvoeding? Door vandaag babymelk te geven, voorkom ik over vijf jaar allergisch astma? Of zijn er ontwikkelingsprocessen die echt tijdsafhankelijk zijn, die heel belangrijk zijn, en die kunnen leiden tot levenslange gezondheid? En kunnen we daadwerkelijk bepalen welke dat zijn, zodat ze in elke vorm van kindervoeding voorkomen? Ik denk hier veel over na, over wat belangrijk is.

Zelfs als ouders denk je: “Goh, als ik ze gisteren op hun hoofd liet vallen, was dat dan belangrijk? Of was dat niet zo?” Of “Nee, dat hebben ze van de grond gelikt! Was dat belangrijk?” Wat zijn de dingen waar ik me echt zorgen over moet maken, in termen van: creëer ik de juiste omgeving om ze in de toekomst succesvol te maken?

En het antwoord is waarschijnlijk: baby's zijn erg robuust, dus we maken ons misschien meer zorgen dan nodig is.

STROGATZ: En is het te vroeg om al deze vragen over de langetermijneffecten te beantwoorden? Is het onderwerp te jong, of hebben we al enkele aanwijzingen?

JOHNSON: Ik denk dat er aanwijzingen zijn. Ik bedoel, er zijn epidemiologische onderzoeken die correlaties hebben tussen de voedingswijze en de uitkomsten, of zelfs de samenstelling van het microbioom op basis van de voedingsmodus en de uitkomsten. Maar ik denk dat het nog te vroeg is, omdat die onderzoeken buitengewoon moeilijk zijn om uit te voeren. Wat echt uitdagend is aan sommige onderzoeken, is dat het voeden van baby's erg moeilijk is.

Het is meestal niet zoals moedermelk versus flesvoeding of dit versus dat. Er zijn verschillende tijden, bijvoorbeeld dat u naar drie maanden bent gegaan, of dat u naar zes maanden bent gegaan, of dat er een exclusieve voeding voor een maand kan zijn.

Er is zoveel variatie die we moeten vastleggen als we die vragen echt goed willen beantwoorden. En dan moeten we cohorten gedurende een lange periode heel intensief kunnen volgen om een ​​aantal van die vragen te kunnen beantwoorden. Dat kost veel middelen.

STROGATZ: Dus, in een bredere context dan alleen moedermelk, wat als we het hebben over andere soorten zoogdiermelk? Velen van ons drinken bijvoorbeeld voortdurend koemelk, en hoe anders is dat? Doet de melk van sommige andere dieren taken die moedermelk niet doet, en omgekeerd?

JOHNSON: Ja, ik denk dat er enkele overeenkomsten zijn, maar er zijn ook veel verschillen. Als je nadenkt over de functie van melk, dan is het om een ​​baby van die specifieke soort te laten groeien. Koeien en baby's hebben verschillende afmetingen en hebben verschillende groeitrajecten. Je kunt je dus voorstellen dat dit terug te zien is in de melk.

Dus als je aan koemelk denkt, gaat het meer om eiwitten, dan om moedermelk, die vooral om koolhydraten gaat. Er zijn allerlei verschillende strategieën voor de overdracht van voedingsstoffen in verschillende soorten dierlijke melk. Maar koemelk bevat veel van de dingen die de bouwstenen van moedermelk zijn. Dus als we erover nadenken om koemelk als alternatief te gebruiken, kan dat heel logisch zijn.

STROGATZ: Normaal gesproken drinken we gepasteuriseerde melk. Er zijn mensen die dat niet doen, toch? Ik denk dat het verschil is dat als het gepasteuriseerd is, je alle of de meeste microben hebt gedood die meereizen. Het kan zijn dat je nog steeds een deel van de voedingsstoffen hebt.

JOHNSON: En er is gepasteuriseerde menselijke donormelk. Er is dus een hele gedachte geweest over hoe we over donormelk denken en wat de levende factoren zijn in donormelk en ook de dingen die bij bronst kunnen worden gedenatureerd. Moleculen kunnen hun conformatie veranderen bij verschillende soorten pasteurisatiemethoden. Er zijn heel veel slimme mensen die nadenken over de gevolgen hiervan.

STROGATZ: Een ander probleem waarvan ik zeker weet dat het in de hoofden van veel van onze luisteraars zit, heeft te maken met lactose-intolerantie. Ik heb ergens gelezen dat het vermogen van volwassen mensen om lactose af te breken, wat natuurlijk de belangrijkste suiker in dierlijke melk is, een relatief moderne eigenschap is. Pas ongeveer 6,000 jaar geleden begonnen we dit te kunnen doen. Historisch gezien hadden alleen zuigelingen het enzym lactase waarmee ze moedermelk konden verteren.

Mijn vraag is dus: als volwassenen van 10,000 jaar geleden helemaal geen melk konden drinken, maar de meesten van ons dat nu wel kunnen, op een paar uitzonderingen na, hebben we dan enig idee wat de aanleiding voor deze verandering is? Denken we dat er een genetische mutatie is die gunstig was en zich begon te verspreiden?

JOHNSON: Ja. Ik heb begrepen dat lactase onder een neonatale promotor staat. Dit is dus een gen dat tot expressie komt tijdens de kindertijd, en dan stopt het. Maar dan kun je een mutatie hebben die dat niet uitschakelt. En dat kan ervoor zorgen dat lactase tot in de volwassenheid tot expressie komt. Sommige mensen hebben heel goed werk verricht aan de verspreiding van dit specifieke vermogen, gebaseerd op het traceren van de genetica van deze specifieke mutatie. Sommige van uw microben kunnen ook lactose metaboliseren. Als we het terugbrengen naar het darmmicrobioom, hoe is dat betrokken bij lactasepersistentie en dergelijke?

STROGATZ: Interessant. Je hebt dit al een beetje besproken, maar je hebt het gehad over melk versus flesvoeding. Zeker veel ouders of verzorgers zullen hierover nadenken. Geeft uw onderzoek ons ​​enig inzicht in dit belangrijke gesprek?

JOHNSON: Ja, ik denk dat als je naar mijn lab komt, Steve, we elke soort formule hebben geanalyseerd die we maar kunnen bemachtigen. We praten over zuigelingenvoeding als één ding, maar er zijn veel verschillende formuleringen. Dus in ons laboratorium kwantificeren we de melk die we binnenkrijgen, en we kwantificeren ook alle formules die een van de zorgverleners gebruikt.

En je kunt heel duidelijk de verschillen zien in de voedingsprofielen tussen de verschillende soorten flesvoeding en ook tussen flesvoeding en moedermelk, en als je echt probeert te begrijpen of er sprake is van een essentiële reeks voedingsstoffen waaraan het microbioom moet worden blootgesteld. Wat u een baby ook voedt, we meten het in het laboratorium.

Waarom het zo moeilijk is om over het onderwerp te praten, is dat iedereen aan het evalueren is. Zoals ik deze lezing gaf tijdens de Pew-bijeenkomst en daarna zeiden mensen: “Welke formule? Wat heb ik gedaan?" "Ik heb mijn vrouw gebeld en haar verteld dat we het helemaal verkeerd doen!" En ik wil niet dat dat de boodschap is. Ik wil dat de boodschap meer is dat mensen de dingen goed doen. En we wilden gewoon meer informatie.

STROGATZ: Ik weet dat er hier belangrijke kwesties op het spel staan ​​voor de geneeskunde, voor de bevolking, voor de volksgezondheid en voor allerlei zaken. Maar als het gaat om het plezier dat je als wetenschapper ervaart: wat geeft jou dan vreugde in je onderzoek?

JOHNSON: Oh, wauw, zoveel dingen. De vragen stellen die wij interessant vinden. En dan ook nog eens samenwerken met het team van wetenschappers waarmee ik werk. Om de creativiteit en ook de veerkracht te zien omdat deze vragen moeilijk zijn.

[Themaspelen]

De foto die ik je wilde laten zien, de dag dat we die foto kregen, terwijl we naar het computerscherm keken en ik dacht: 'Is dit het? Is dit wat wij denken dat het is?” Dat soort opwinding is de drijvende kracht achter een groot deel van het harde werk dat bij ons werk komt kijken.

STROGATZ: Dat is geweldig. Ontzettend bedankt. We hebben dus gesproken met Cornell-moleculair bioloog Liz Johnson. Nogmaals bedankt, Liz, voor dit inzichtelijke gesprek over melk en het microbioom.

JOHNSON: Heel erg bedankt, Steve, dat je mij hebt.

[Themaspelen]

STROGATZ: Bedankt voor het luisteren. Meer inhoud, waaronder Liz's foto van fluorescentielabeling in het microbioom, kun je vinden op Quanta Magazine dot org [quantamagazine.org].

Als je 'The Joy of Why' leuk vindt en je bent nog niet geabonneerd, klik dan op de abonneer- of volgknop op de plek waar je luistert. Je kunt ook een recensie voor de show achterlaten. Zo kunnen mensen deze podcast vinden.

“The Joy of Why” is een podcast van Quanta Magazine, een redactioneel onafhankelijke publicatie ondersteund door de Simons Foundation. Financieringsbeslissingen van de Simons Stichting hebben geen invloed op de selectie van onderwerpen, gasten of andere redactionele beslissingen in deze podcast of in Quanta Magazine.

“The Joy of Why” is geproduceerd door PRX-producties; het productieteam bestaat uit Caitlin Faulds, Livia Brock, Genevieve Sponsler en Merritt Jacob. De uitvoerend producent van PRX Productions is Jocelyn Gonzales. Morgan Church en Edwin Ochoa boden aanvullende hulp.

Van Quanta MagazineJohn Rennie en Thomas Lin zorgden voor redactionele begeleiding, met steun van Matt Carlstrom, Samuel Velasco, Nona Griffin, Arleen Santana en Madison Goldberg.

Onze themamuziek is van APM Music. Julian Lin bedacht de naam van de podcast. De afbeelding van de aflevering is van Peter Greenwood en ons logo is van Jaki King en Kristina Armitage. Speciale dank aan de Columbia Journalism School en Bert Odom-Reed van de Cornell Broadcast Studios.

Ik ben je gastheer, Steve Strogatz. Als u vragen of opmerkingen voor ons heeft, kunt u een e-mail sturen naar [e-mail beveiligd].