מחקרים חדשים מגלים כי אחד מכל ארבעה תינוקות בארה"ב חסר חיידקי מעיים מרכזיים, מעלים את הסיכון שלהם לאלרגיות, אקזמה ואסטמה, ומדגישים את המיקרוביומה כקובעת בריאות חזקה בחיים המוקדמים.
מחקר: גירעון ביפידובקטריום אצל ארצות הברית תינוקות מניע דיסביוזה של מעיים נפוצה. קרדיט תמונה: סטודיו Corona Borealis / Shutterstock
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת ביולוגיה של תקשורתקבוצת חוקרים קבעה כיצד היעדר התינוק Bifidobacterium מעצב את הרכב המיקרוביומה של מעי, תפקוד ותוצאות בריאות לשנתיים בקבוצה מייצגת דמוגרפית של תינוקות (ארה"ב) תינוקות.
רֶקַע
אחד מכל ארבעה תינוקות בארה"ב אינו נושא כעת לא ניתן לגילוי Bifidobacteriumמין ששלט בעבר במעיים של תינוקות מוזנים ברחבי העולם. גירעון זה מתגלה כשיעורי מחלה לא תקשורת (NCD) עלו על מחלות זיהומיות, ואבחנות אלרגיה אצל פעוטות הוכפלו במשך שני עשורים. לידה בניתוח קיסרי, שימוש באנטיביוטיקה והזנת פורמולה משבשים את ההרכבה המיקרוביאלית המוקדמת, ובכל זאת החלל האקולוגי המדויק שנוצר כאשר Bifidobacterium נעלם נותר מוגדר בצורה לא טובה. ההבנה שהחלל חשוב מכיוון שמיקרוביוטה התינוקות מנחה התפתחות חיסונית, תגובת חיסון ותכנות מטבוליות. נתונים מדויקים ברמת האוכלוסייה הם נדירים; לפיכך, יש צורך במחקר נוסף כדי להבהיר את ההשלכות הרפואיות לטווח הארוך של שינוי מיקרוביאלי זה.
על המחקר
החוקרים השתמשו במועצת הסקירה המוסדית (IRB)-אישרו את מחקר הביומה של התינוקות שלי כדי לגייס 412 תינוקות בריאים בגילאי חודש עד 3 חודשים מ -48 מדינות ארה"ב, התאמת גזע לאומי, מצב לידה וסטטיסטיקות האכלה שדווחו על ידי המרכז לבקרת מחלות ומניעה (CDC). מטפלים אספו צואה לחומצה דה -אקסריבונוקליקה /חומצה ריבונוקלאית (DNA /RNA) צינורות מגן או על קרח; צוות המעבדה רשם צבע, עקביות ו- pH לפני הקפאת חלקי מלח עם פוספט (PBS).
ספריות רצף של גנום שלם הוכנו ופועלו על פלטפורמת Illumina; הקריאות סוננו וסווגו טקסונומית עם צינור Kraken2/Bracken בהתאמה אישית שהשתמש במקסום הציפייה (EM) לקריאות מרובות מיפוסים. החוקרים הבירו גנים פונקציונליים המשתמשים באנציקלופדיה של קיוטו של גנים וגנום (KEGG) ואנזימים פעילים בפחמימות (CAZY), וזיהו עמידות נגד מיקרוביאלית אנטי-מיקרוביאלית (AMR) וסמני גורם נגיף (VF) באמצעות יישור אינדקס כפול של נתוני רצף הדור הבא (DIDOND). מטבוליומיקה ממוקדת כימותה 79 מטבוליטים על פני 109 דגימות מניקות. הצוות קיבץ מיקרוביומות באמצעות מודל Dirichlet Multinomial Multinomial (DMM) והוצג מרחקים קומפוזיציוניים באמצעות ניתוח קואורדינטות עיקריות (PCOA).
בדיקות סטטיסטיות כללו ניתוח של משתנות, מודלים לינאריים כלליים (GLM) וחיסול תכונות רקורסיבי (RFE)-רגרסיה לוגיסטית מוגזמת. סקרי מטפלים לשנתיים תיעדו חשיפות אנטיביוטיקה ואקזמה, אלרגיות או אסטמה, או אסטמה, או אסטמה בקרב 210 משתתפים. חשוב לציין כי תוצאות אטופיות אלה נקבעו על ידי דוח מטפל ולא על ידי הערכה קלינית ישירה.
תוצאות המחקר
רצף זיהה בסך הכל 559 מינים נבדלים בכל הדגימות, עם ממוצע של 12.1 מינים בלבד לתינוק, ומראים כי מעיים המתהווים פחות מגוונים מאשר מיקרוביומים למבוגרים. אוּלָם, Bifidobacterium הראו דפוס בימודלי בולט: הקריאות נעדרו לחלוטין אצל 24% מהתינוקות, כולל 35% שהועברו על ידי ניתוח קיסרי ו -19% נולדו בנרתיק. כאשר הם קיימים, מזוהים ארבעה מינים, כלומר Bifidobacterium breve– Bifidobacterium bifidum– Bifidobacterium longum תת. לונגוםו Bifidobacterium longum תת. אינפנטיס נשלט; עוֹד, ב אינפנטיס הופיע רק ב 8% מהדגימות.
דוגמנות DMM של ספירת מינים הפרידה בין המיקרוביומים לשלושה סוגים קהילתיים, כולל אשכול 1 (C1, 24%), אשכול 2 (C2, 37%) ואשכול 3 (C3, 39%). C1, האופייני לתינוקות המועברים בנרתיק, שנשאו בשפע ב ברב ומערכות גנים רחבות חלב אנושי אוליגוסכריד (קופת חולים). C2 מוצג גבוה יותר ב לונגום ובקטריואידוטה פילום עם פוטנציאל קופת חולים ביניים. C3, הנפוץ ביותר לאחר הלידה קיסרית, חסר Bifidobacterium כמעט כולו ובמקום זאת הכינו חיידקים כמו Clostridium perfringens ופתוריונים אחרים. מודל יער אקראי דירג את היעדר ב ברב וכן ב לונגום כמפלי האשכול החזקים ביותר.
פרופיל פונקציונלי חשף סטייה מטבולית בולטת. C3 היה בעל פחות גנים מאשכול גנים של חלב אנושי באוליגוסכריד 4 (H4) ואשכול גנים 5 (H5) עם זאת יותר מקומי השתן, שלעתים קרובות קשורים לפתוגנזה כאשר הם נמצאים מחוץ ל Bifidobacteriumפלוס גנים מוגבהים של AMR ו- VF; תינוקות ילידי קיסרי הראו את צפיפות ה- VF הגבוהה ביותר, והנקה בלעדית חתימות VF מוגדלות באופן פרדוקסאלי כאשר כאשר Bifidobacterium נעדר, מכיוון שנראה שהוא תומך בצמיחתם של מיקרובים צורכים קופת חולים אחרים, שעלולים להיות פתוגניים, אצל תינוקות שנולדו על ידי C-Section. עומס הגנים של AMR היה מתואם לרעה עם Bifidobacterium שפע (Spearman ρ = -0.71). ראוי לציין כי המחקר מצא גם כי שפע הגנים של AMR היה גבוה באופן בלתי צפוי אצל תינוקות שנולדו בנרתיק, תוצאה מפתיעה המצדיקה חקירה נוספת. הבדלים תפקודיים אלה צופים שינויים בעיבוד התזונה, שלמות מחסום אפיתל וטון דלקתי.
מטבולומיקה הדהדה את הפערים הגנומיים הללו. צואה C3 הכילו פחות תיאמין ואינדול -3-לקטט (ILA) (מטבוליטים המנחים התבגרות חיסונית) והציגו פרופיל חומצה שומנית קצרה עם שרשרת קצרה כמו גם בריכות חומצות מרה. ניתוח רשת חשף התרחשות משותפת חיובית בקרב BifidobacteriumILA, ותיאמין, וקשרים שליליים לפתוגנים אופורטוניסטיים, ומדגישים את הצימוד ההדוק בין חברות קהילתית לתפוקה מטבולית. דפוסים מטבוליים דומים מנבאים רגישות אלרגית בקבוצות תינוקות אחרות.
מעקב אחר בריאות פרוספקטיבי הדגיש את הרלוונטיות הקלינית. בגיל שניים, 30% מהילדים שנסקרו היו לפחות מצב אחד שאובחן ברופא אחד. לאחר ההסתגלות לאנטיביוטיקה לאחר הלידה, תינוקות שהוקצו ל- C2 ו- C3 היו פי 3.2 ו -3.0 פי יותר, בהתאמה, מאשר עמיתים C1 לפיתוח אקזמה, אלרגיה או אסטמה. גָבוֹהַ Bifidobacterium שפע קיצץ את הסיכון היחסי פי 3.1, ו ב ברב לבד הפחית אותו פי 4.8. ציוני חשיבות למידת מכונה מדכא דחיקת פאג (שמקורו בפרוטאובקטריה) וליפופוליסכריד (LPS) אשכולות גנים ביוסינתזה (באופן יוצא דופן, הנשלטים על ידי גנים ממגנים) כמנבאים לתוצאות שליליות, מה שמצביע על כך ששני חברות מיקרוביאליות ותכונות פונקציונליות מעצבות תוספות חיסוניות מוקדמות.
מסקנות
לסיכום, בקרבנו התינוקות, מעי המוקדמות חסרות לעיתים קרובות Bifidobacterium ובמקום זאת מארח מסות חלב אנושיות באוליגוסכרידים או מסות פתוגניות, במיוחד לאחר הלידה קיסרית. חוסר איזון זה היה קשור למטבוליזם מוגבל של קופת חולים, עלייה בנטל AMR ו- VF, שינוי במטבוליטים הרחק מ- ILA חיסוני, והיה קשור לעלייה כמעט פי שלושה בסיכון לשנתיים לאקזמה, אלרגיה או אסטמה. סוג תינוקות Bifidobacteriumבמיוחד ב ברבנראה כי מפחית את ההשפעות הללו ובכך מייצג יעד עיקרי להתערבויות תזונתיות או פרוביוטיקה.
תכנון התצפית של המחקר מונע את ההסקה הסיבתית. עבודה אורכית מתמשכת תחשוף האם שחזור החיידקים הללו משפרת באופן עיקרי את בריאות הילד, אך עדויות עדכניות מדגישות את התפקיד החשוב של המיקרוביומה במסלולי NCD המוקדמים.
