A gyermek mikrobiomjának fejlesztése - Trillium GmbH Medizinischer Fachverlag
A gyermek mikrobiomjának fejlődése
A gyomor-bél traktus mikrobiájának fontos szerepe van az immunrendszer és az anyagcsere funkciók, valamint a betegségek későbbi kialakulásában. Az anyai tényezők a perinatális fázisban, valamint a környezeti változások az élet első három évében meghatározóak.
Kulcsszavak: mikrobiom, mikrobiota, NGS
Az emberi testben található mikroorganizmusok egyes profiljai és egyes betegségek közötti lehetséges összefüggések vizsgálata kétségkívül az egyik legdinamikusabb kutatási terület az élettudományokban jelenleg. Különösen a nagy áteresztőképességű DNS- és RNS-szekvenálási módszerek piaci bevezetése 2005-ben lehetővé tette a "mikrobiom" szisztematikus, tenyésztéstől független elemzését. Ez a kifejezés a belünk baktériumaiban, archeákban és eukariótákban - az úgynevezett mikrobiotában - található teljes genetikai információt írja le, a bőrt és más testrészeket tartalmazza.
Az egészséges emberi mikrobiom tanulmányozásának úttörő munkája 2008-ban kezdődött az Egyesült Államokban a Human Microbiome Project (HMP) és Európában a MetaHIT konzorcium részeként. Egyre intenzívebb kutatások vezettek arra a felismerésre, hogy az emberek és a mikroorganizmusok kölcsönös kapcsolata alapvető fontosságú a fiziológiai, immunológiai és neurológiai folyamatok szempontjából.
Az allergiától a depresszióig
A mikroorganizmusok összetételének zavart dysbiosisnak nevezzük. Potenciálisan sokféle betegség oka lehet - az allergiától és autoimmun betegségektől kezdve a gyulladásos bélbetegségeken és a vastagbélrákon át az elhízásig és a 2-es típusú cukorbetegségig.
Jelentősen megváltozott mikrobiális profilokat találtak még depresszióban szenvedő betegeknél is. Ezt a megállapítást alátámasztották olyan állatmodelleken végzett vizsgálatok, amelyek során a depressziós betegek széklet mikrobiotájának csíra mentes egerekbe történő átültetése depressziós viselkedést váltott ki, míg az egészséges kontroll személyek béltartalmának nem volt hatása.
Csecsemő- és kisgyermekkorban a szervezet különösen érzékeny a dysbiosis kialakulására, míg a mikroorganizmusok felnőttkori összetétele viszonylag stabilnak és ellenállónak bizonyul. Hogy a mikrobiota hogyan fejlődik a születés után, és milyen hatással van összetétele a későbbi betegségek kialakulására, számos tanulmány tárgyát képezi, többek között a Regensburgi Egyetem tudósai által vezetett KUNO-Kids egészségügyi tanulmány (http://kunokids.de).
A mikrobiota fejlődése
A szervezet mikrobiális kolonizációja valószínűleg már a méhben megkezdődik, és a peri- és postnatalis fázisban egyre nagyobb fokú változatosságot ér el (1. ábra).
A meconium mikrobiom vizsgálata specifikusan kolonizált egereken azt sugallja, hogy a baktériumok bejuthatnak a magzat véráramába a sejtek anyai bélből történő áthelyezésével. A baktériumok közvetlen átterjedését a méhből a gyermekbe szintén feltételezték, de az életképes intrauterin mikrobiota létezése még nem bizonyított kétséget kizáróan a bőrrel és a hüvelyi csírákkal való szennyeződés problémája miatt [6]. .
A gyermek gyomor-bél traktus gyarmatosításának úttörői olyan baktériumok, amelyek alkalmazkodni tudnak a kezdetben oxigénben gazdag környezethez (Enterobacteriaceae). Metabolikus aktivitásuk miatt a bél a születést követő néhány napon belül szinte oxigénmentes lesz; Ezután az anyai bőr és a hüvelyi mikrobiota képviselői dominálnak (Bifidobacteriaceae, Clostridiaceae, Enterococcaceae, Lactobacillaceae).
Az anyatejjel történő szoptatás a tejsavbaktériumok (különösen a Bifidobacterium) terjedéséhez vezet, amelyek a pépesített étrend bevezetésével csökkennek annak érdekében, hogy utat engedjenek a megváltozott szénhidrátspektrumhoz jobban alkalmazkodó fajoknak (Bacteroides, Clostridium és Ruminococcus).
Az olyan külső hatások, mint az anyával való bőrkontaktus, valamint a tárgyak kéz, láb és száj megragadása befolyásolják a bőr és a belek mikroorganizmusokkal történő posztnatális kolonizációját. Természetesen a fertőzések és az antibiotikum terápiák is fontos szerepet játszanak az egyes baktériumok spektrumának kialakulásában.
Az anyai tényezők hatása a gyermek immunrendszerére már a terhesség alatt megkezdődik: Egerekkel végzett vizsgálat során a terhes anyák átmeneti kolonizációja E. törzssel. elősegítette a bakteriális metabolitok metabolizmusát. Ebben szerepet játszanak az anyai antitestek is, amelyek elősegítik az anyagcseretermékek anyától az utódok átadását [5]. .
A szülés után a bakteriális metabolitok továbbra is nélkülözhetetlenek a bélspecifikus gátfunkció kialakulásához, valamint a T-segítő sejtek és a szabályozó T-sejtek (TReg) differenciálódásához és szaporodásához az immunvédelem összefüggésében.
Ma feltételezzük, hogy a mikrobiom konstelláció tartós megszakadása az élet első néhány évében immunológiai betegségek egész sorát eredményezheti. Ezek a rendellenességek magukban foglalják a civilizáció eredményeit, például a higiéniát, a császármetszések növekvő számát vagy az antibiotikumok alkalmazását. Mindezek a tényezők összefüggenek az immunizált betegségek statisztikailag igazolt növekedésével az iparosodott országokban.
Az anyagcsere és a neurobiológiai rendellenességeket azonban előnyben részesítheti az intrauterin vagy a korai gyermekkori dysbiosis is. Például az anyai elhízás a terhesség alatt az idegi fejlődési rendellenességek és az autizmus spektrum rendellenességeinek fokozott kockázatával jár. Az egérmodellben az utódok mezolimbikus rendszerében a dopamin anyagcserében hosszan tartó változásokat mutatott a gátak zsíros étrendje. A Lactobacillus reuteri szájon át történő beadása megszüntette mind a szinaptikus diszfunkciókat, mind a társadalmi hiányokat [2] .
Egy másik lenyűgöző vizsgálat során a mikrobiotát a magas zsírtartalmú étrendben lévő állatoktól átvitték a hagyományosan tartott állatokhoz. A menekültügyi cég különböző családjaiból származó fajok csökkentek a magas kalóriatartalmú zsírtartalmú étrend miatt; Érdekes módon a megváltozott mikrobiális összetétel egy nemspecifikus eltérő fenotípushoz vezetett: Míg a nőstény állatoknál jelentősen túlsúlyosak voltak, addig a hím állatoknál a kognitív funkciók rendellenességei, valamint a feltáró és kényszeres viselkedés megváltozott .
Emberben a szülés előtti és utáni bél dysbiosis a gyermekbetegséghez is kapcsolódik. Ide tartoznak a nekrotizáló enterocolitis és a gyulladásos bélbetegségek, az elhízás és az alultápláltság szindrómái, valamint az asztma és az atópia [7] .
A Szövetségi Statisztikai Hivatal szerint Németországban szinte minden harmadik gyermek császármetszéssel születik. Ez a szállítási mód jelentős különbségekhez vezet az újszülöttek mikrobiotájában alig néhány nappal a születés után: Közvetlenül hüvelyi születés után a Lactobacillus nemzetség fajai, a hüvelyi mikrobiota fő képviselői dominálnak az orr-, orális-, nasopharyngealis és bélterekben. A császármetszés születését viszont minden élőhelyen a Streptococcus, a Staphylococcus és a Propionibacterium nemzetség tipikus bőrkomémái népesítik be. Még egy évvel a születés után is császármetszés után jelentősen csökken a mikrobiota sokfélesége.
Hogy ez mennyiben vezet későbbi gyermeki rendellenességekhez, kétségkívül még nem tisztázott. Egy tanulmányban a gyermekeket az anya hüvelyi folyadékával inkubálták közvetlenül a műtét után a fiziológiai mikrobiota szimulálása céljából. Végül is ez lehetővé tette a császármetszések és a természetesen született gyermekek mikrobiális összetételének beállítását [4].
Az étrend hatása
Ismeretes, hogy a szoptatott gyermekeknél általában kevésbé alakul ki fertőzés vagy allergia. Az anyatejjel végzett számos tanulmány a helyettesítő készítményekkel (előétel) összehasonlítva azt mutatta, hogy a csecsemők naponta baktériumok millióit emésztik fel az anyatejjel, amelyek az élet ezen korai szakaszában alakítják az immunrendszert. A túlnyomó többség minden bizonnyal az anya bőrének mikrobiotájából származik, de egy enteromammary útvonalról is tárgyalnak. Ezen túlmenően az anyai antitestek (IgA), a laktoferrin és más antimikrobiálisan aktív tényezők átterjedése a szoptatással kimutatható volt.
Különösen az anyatejben lévő komplex, nem emészthető szénhidrátok (úgynevezett emberi tej oligoszacharidok, HMO-k) kedveznek az egészséget elősegítő kommenzálok rendezésének. Néhány bifidobaktérium - érdekes módon csak a gyermekek mikrobiotájából származik, de felnőttek nem - képesek fermentálni az ilyen HMO-kat tejsavvá és rövid láncú zsírsavakká (acetát, propionát és butirát).
Az így létrejött savas környezet megakadályozza az enterális patogén baktériumok behatolását. Ezenkívül a képződött zsírsavak fontos energiaforrások a vastagbél sejtjei számára. Ez klinikailag fontos lehet a fejlődő országokban; Például Malawiban szignifikáns összefüggést mutattak ki a szialilezett HMO-k csökkentett anyatej-tartalma és a gyermekek alultápláltsága között. Ez a megállapítás állatmodellekben is bizonyítható volt: szarvasmarha szialilezett HMO-k táplálása megnövelte a testtömeget, javította a csontmorfológiát és pozitív változásokhoz vezetett az anabolikus izom-, agy- és májanyagcserében [3] .
Gyermekkorban fokozott a hajlam a fertőzésekre, de ezek fontosak lehetnek az immunrendszer érése szempontjából. Az antibiotikum-kezelés röviddel a születés után véglegesen megzavarhatja az újszülött mikrobiális kolonizációját. Valójában a diszbiózissal összefüggő betegségek, például a 2-es típusú cukorbetegség, a krónikus bélgyulladás vagy az allergiák felnőttkorban lényegesen gyakrabban fordulnak elő, ha a gyermekeknek az élet első éveiben antibiotikumot adnak. Ezenkívül a koraszülöttek nekrotizáló enterocolitiszét és a gyermekkori Crohn-betegséget gyakrabban figyelték meg, amikor az anyákat terhesség alatt antibiotikumokkal kezelték. Újszülötteknél bakteriális rezisztencia gének még a meconiumban is nagy gyakorisággal voltak kimutathatók.
Még akkor is, ha a korai gyermekkori antibiotikumok és a fent említett klinikai képek közötti okozati összefüggés nem minden részletében biztos, a csecsemők és a kisgyermekek indikációját különösen szigorúvá kell tenni, mivel a mikrobiota ebben a korban még mindig nagyon érzékeny. A korlátozó szabályozás védi fejlődésük stabilizálódását, és ezáltal hozzájárul felnőttkori egészséghez.