Comparison of gut microbial diversity of breast-fed and formula-fed infants

모유수유와 분유수유에 따른 영아 장내 미생물 군집의 특징

The intestinal microbiomes vary according to the factors such environment, age and diet. The purpose of this study was to compare the gut microbial diversity between Korean infants receiving breast-fed milk and formula-fed milk. We analyzed microbial communities in stool samples collected from 80 Korean infants using next generation sequencing. Phylum level analysis revealed that microbial communities in both breast-fed infants group (BIG) was dominated by Actinobacteria ($74.22{\pm}3.48%$). Interestingly, the phylum Actinobacteria was dominant in formula-fed infants group A (FIG-A) at $73.46{\pm}4.12%$, but the proportions of phylum Actinobacteria were lower in formulafed infants group B and C (FIG-B and FIG-C) at $66.52{\pm}5.80%$ and $68.88{\pm}4.33%$. The most abundant genus in the BIG, FIG-A, FIG-B, and FIG-C was Bifidobacterium, comprising $73.09{\pm}2.31%$, $72.25{\pm}4.93%$, $63.81{\pm}6.05%$, and $67.42{\pm}5.36%$ of the total bacteria. Furthermore, the dominant bifidobacterial species detected in BIG and FIG-A was Bifidobacterium longum at $68.77{\pm}6.07%$ and $66.85{\pm}4.99%$ of the total bacteria. In contrast, the proportions of B. longum of FIG-B and FIG-C were $58.94{\pm}6.20%$ and $61.86{\pm}5.31%$ of the total bacteria. FIG-A showed a community similar to BIG, which may be due to the inclusion of galactooligosaccharide, galactosyllactose, synergy-oligosaccharide, bifidooligo and improvement material of gut microbiota contained in formula-milk. We conclude that 5-Bifidus factor contained in milk powder promotes the growth of Bifidobacterium genus in the intestines.

장 내에 존재하는 microbiome은 생활환경, 나이와 섭취하는 음식물에 따라 변하게 된다. 본논문에서는 모유를 섭취한 영아와 분유를 섭취한 영아들에 대한 장내미생물 군집의 변화를 비교하였다. 미생물의 군집변화를 차세대 염기서열 분석기법을 이용하여 분석하였으며 총 80개의 영아 분변을 통해 미생물 군집변화를 확인하였다. 모유그룹(BIG)과 분유그룹(FIG-A, FIG-B, FIG-C)간의 장내세균의 군집을 비교한 결과 BIG에서는 Actinobacteria 문이 전체 군집의 $74.22{\pm}3.48%$로 우점을 차지하였다. 분유그룹의 Actinobacteria 문을 비교하였을 때 FIG-A는 $73.46{\pm}4.12%$였지만 FIG-B와 FIG-C는 $66.52{\pm}5.80%$와 $68.88{\pm}4.33%$로 BIG와 FIG-A에 비해 낮은 비율을 보였다. 속(genus) 수준에서 살펴보면 Bifidobacterium이 전체 미생물군집에서 가장 높은 비율로 분포하고 있었으며 BIG가 $73.09{\pm}2.31%$로 가장 높았고 FIG-A, FIG-B 및 FIG-C는 각각 $72.25{\pm}4.93%$, $63.81{\pm}6.05%$ 및 $67.42{\pm}5.36%$를 차지하였다. Bifidobacterium 종의 경우 모든 그룹에서 Bifidobacterium longum이 우점을 차지하고 있었으며 BIG와 FIG-A가 전체 군집의 $68.77{\pm}6.07%$와 $66.85{\pm}5.80%$를 차지하였다. 이에 반해 FIG-B와 FIG-C는 각각 $58.94{\pm}6.20%$와 $61.86{\pm}5.31%$로 BIG와 FIG-A보다 낮은 비율로 분포하는 것을 분석하였다. FIG-A가 섭취한 분유는 Bifidobacterium의 선택적 증식이 우수하다고 알려진 갈락토올리고당, 갈락토실락토스, 시너지올리고당, 비피도올리고 및 장내균총개선소재를 혼합한 5-Bifidus factor 복합물이 포함되어 있다. 이와 같은 5-Bifidus factor라는 유산균에 대한 증식능이 우수한 프리바이오틱스를 혼합하였기 때문에 모유를 섭취한 영아의 장내에 존재하는 Bifidobacterium 속의 군집과 유사하게 나타난 것으로 판단된다.