Uutta tietoa vasikan suoliston bakteeriyhteisön kehityksestä

Nainen halaa vasikkaa

Pohja märehtijän hyvälle rehunkäyttökyvylle ja pötsin toiminnalle luodaan heti syntymän jälkeen, ja jopa ennen sitä. Ruoansulatuskanavan ensiksi kohtaama mikrobiyhteisö vaikuttaa suuresti yksilön tulevaan vastustuskykyyn ja kasvuun. Ymmärrys mikrobien merkityksestä nisäkkään ruoansulatukselle, vastustuskyvylle ja yksilönkehitykselle kasvaa vuosi vuodelta tutkimusten myötä.

Aiemmin luultiin, että sikiöpussissa kehittyvä nisäkkään sikiö on steriili, ja että se altistuu ensimmäisen kerran mikrobeille vasta syntymän yhteydessä. Nyt tiedetään, että sikiöön kulkeutuu pieniä määriä bakteereita ja niiden aineenvaihduntatuotteita istukan kautta. Ilmiö kuvattiin ensin ihmisillä ja laboratoriojyrsijöillä.

Vasikan ruoansulatuskanavan varhaista kehitystä tutkitaan Helsingin yliopiston Eläintieteellisessä tiedekunnassa professori Antti Iivanaisen johdolla. Yliopistonlehtori Mikael Niku vieraili toukokuun lopussa Hankkijan Hyvinkään konttorilla luennoimassa tästä rehuteollisuudellekin tärkeästä aiheesta. Heidän tutkimusryhmänsä julkaisu vasikan suoliston bakteeriyhteisön kehityksestä (1.) ilmestyi viime vuonna arvostetussa Nature-tiedelehtiperheeseen kuuluvassa Scientific Reports -julkaisusarjassa.

Vasikan suolistobakteerien tutkiminen ei ole kirjoituspöytätyötä, vaan vaatii hihojen käärimistä ja pitkiä päivystyksiä navetalla. Mikael Niku kertoi vasikkatutkimuksesta, joka suoritettiin Helsingin yliopiston tutkimusnavetalla Viikissä. Tutkimukseen valittiin 21 vastasyntynyttä lypsylehmärotuista vasikkaa. Poikimisen lähestyessä umpilehmiä seurattiin herkeämättä. Vasikan syntyessä tutkimusavustaja otti sen välittömästi syliinsä, jottei emo ehtisi sitä nuolla, eikä se pääsisi muutenkaan kosketukseen navetan mikrobien kanssa ennen ensimmäistä näytteenottoa. Käyttäen erityistä steriiliä näytekeräintä tutkija otti peräsuolen sisällä olevasta mekoniumista eli sikiökautisesta ulosteesta näytteen kymmenen minuutin kuluessa vasikan syntymästä. Jokaisesta vasikasta kerättiin toinen ulostenäyte 24 tuntia myöhemmin, ja vielä kolmas näyte viikon iässä. Näytteistä eristettiin bakteerien DNA, jonka perusteella selvitettiin bakteerien lukumäärä ja lajisto.

Tästä ainutlaatuisesta näytesarjasta selvisi, että gramma vastasyntyneen vasikan mekoniumia sisälsi noin miljoona bakteeria (106 bakteeria/g). Luku kuulostaa suurelta, mutta kuvastaa todellisuudessa pientä bakteeritiheyttä – aikuisella naudalla ulosteen bakteeritiheys on vielä miljoona kertaa suurempi, eli 1012 bakteeria/gramma. Mekoniumista löytynyt bakteerilajisto oli samankaltainen kuin mitä löytyi emon suusta, eli sen vallitsevia taksonomisia ryhmiä olivat Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria ja Bacteroidetes. Koska emo ei ollut nuollut vasikkaansa ennen näytteenottoa, oli lajiston täytynyt siirtyä vasikan suoleen jo sikiövaiheessa.

Vuorokautta myöhemmin vasikan suolen bakteerilajisto oli täysin muuttunut: bakteereita oli paljon enemmän, kymmenen miljardia bakteeria per gramma ulostetta, mutta ne kuuluivat pääasiassa Escherichia/Shigella- ja Clostridia -ryhmiin. Bakteeriyhteisön monimuotoisuus siis väheni tämän pioneerilajiston rynnistäessä ruoansulatuskanavaan ensimmäisen vuorokauden aikana. Pioneerilajit ovat nopeakasvuisia lajeja, joilla on elinympäristönsä suhteen verrattain vähän vaatimuksia. Näin ne pystyvät asuttamaan nopeasti vielä verrattain ”tyhjän” suoliston.

Viikon päästä vasikan suolen bakteeritiheys oli saavuttanut aikuisen naudan ulosteen bakteeritiheyden 1012 bakteeriin per gramma. Lajisto oli jälleen muuttunut täysin. Pioneerilajit olivat saaneet antaa tilaa naudan suolen vakiolajistolle, jonka tyypillisiä sukuja ovat muun muassa Faecalibacterium, Bacteroides, Lactobacillus, Butyricicoccus and Bifidobacterium. Aivan aikuisen naudan kaltaiseksi ei bakteerilajisto toki vielä viikossa ehtinyt kehittyä. Lopullisen muotonsa bakteeriyhteisö savuttaa vasta, kun vasikka alkaa syödä aikuisiälle tyypillistä rehua.

Mikael Nikun esittämä tutkimus siis osoitti, että ensimmäiset bakteerit saapuvat vasikan suoleen jo sikiökaudella, ja että ensimmäisen elinviikon aikana vasikan suolen bakteerilajisto vaihtelee suuresti, samalla kun bakteeritiheys kasvaa.

Aiemmissa tutkimuksissa muilla nisäkäslajeilla on myös havaittu yhtäläisyyksiä emon suun ja sikiöstä löytyvien bakteerien välillä. Bakteereiden oletetaan kulkeutuvan esimerkiksi ientaskuista verenkiertoon, ja edelleen istukan läpi sikiöön. Vielä ei tiedetä, että valikoiko istukka kuljetettavakseen erityisesti joitain tiettyjä bakteeriryhmiä, vai onko bakteerien kulkeutuminen sikiöön sattumanvaraista. Tulevien tutkimuksien vastuulle jää myös selvittää, mikä merkitys sikiökautisella bakteerilajistolla on vasikan myöhemmälle kehitykselle.

Hannele Kettunen
Tutkimus- ja tuotekehityspäällikkö, Hankkija Oy

Viite:

1. Alipour MJ, Jalanka J, Pessa-Morikawa T, Kokkonen T, Satokari R, Hynönen U, Iivanainen A, Niku M. (2018). The composition of the perinatal intestinal microbiota in cattle. Scientific Reports 8(1):10437.