מחקרים חדשים חושפים כיצד מתכות עקבות אמהות נחשפות במהלך ההיריון יכולות לעצב את חיידקי הבטן של התינוקות שלהם, מסלולי חילוף חומרים ואפילו עמידות לאנטיביוטיקה, מה שעשוי להשפיע על בריאות החיים.
מחקר: חשיפה לפני לידה לאלמנטים עקבים משפיעה על מיקרוביומה של מעי-תינוקות, מטבוליום ומגיד במהלך השנה הראשונה לחיים. קרדיט תמונה: Anusorn Nakdee / Shutterstock
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת תקשורת טבעגקבוצה של חוקרים בדקה כיצד חשיפה לפני לידה לאלמנטים עקבים משפיעה על פרופילי הגן של התנגדות לאנטיביוטיקה, מטבוליום, חילוף חומרים ואנטיביוטיקה.
חשוב לציין כי ממצאים אלה מבוססים על אסוציאציות תצפיתיות ואינם מבססים סיבתיות. חשיפות מבלבלות או חשיפות סביבתיות אחרות לא מעורערות יכולות להשפיע גם על מערכות היחסים שנצפו.
רֶקַע
בלידה, מעי היילוד הוא צפחה ריקה; עם זאת, תוך ימים זה הופך למערכת אקולוגית מיקרוביאלית מורכבת. הקולוניזציה המוקדמת הזו היא קריטית מכיוון שמיקרוביומה של הבטן משפיעה על כל דבר, החל מעיכול לחסינות. לידה בנרתיק, הנקה וחשיפות סביבתיות משפיעות על התפתחותן של קהילות מיקרוביאליות אלה. עם זאת, מזהמים כמו מתכות כבדות, ארסן, כספית ועופרת הם חודרים ויכולים לחצות את השלייה. אלמנטים עקבים אלה נקשרו לפגיעה עצבית -התפתחותית, אך השפעתם על מיקרוביומה של מעי התינוק נותרה לא ברורה. השיטות הנוכחיות לחקר חשיפה לפני הלידה הן לרוב פולשניות. לפיכך, יש צורך במחקר נוסף כדי לחקור כיצד אינדיקטורים שאינם פולשניים, כמו שיער אימהי, משקפים חשיפות המשפיעות על בריאות הבטן המוקדמת.
על המחקר
החוקרים גייסו 146 זוגות של פקולות אם בסין ואספו דגימות שיער אימהיות שישה שבועות לאחר הלידה כדי להעריך חשיפה לפני הלידה ל -12 יסודות קורט, כולל ארסן, עופרת, מרקורי, סלניום ונחושת. דגימות צואה לתינוקות ואמהות נאספו בשלוש נקודות זמן, כ -3, 6 ו -12 חודשים לאחר הלידה, עבור רצף גנים של חומצה ריבוזומלית ריבוזומלית (RNA), ניתוח מטגנומי ופרופיל מטבולומי. בסך הכל, 353 דגימות צואה עברו רצף, כאשר 65 נותחו באמצעות מטגנומיקה ו -198 מנותח למטבוליומיקה. נתוני מדגם שיער היו זמינים עבור 119 אמהות, 83 מהם הותאמו לדגימות צואה.
גיוון מיקרוביאלי הוערך באמצעות מדדים כמו שאנון ו- CHAO1. שיטות סטטיסטיות, כולל רגרסיה לינארית וניתוח מרובד, שימשו לאיתור קשרים בין ריכוזי אלמנטים עקבים לבין מדדים מיקרוביאליים. פרופילי גן התנגדות לאנטיביוטיקה (ARG) נותחו בדגימות צואה של 33 תינוקות ו -32 אמהות המשתמשות בגישות מטגנומיות. ניתוחים מטבולומיים שזוהו מעל 3,800 מטבוליטים על פני דגימות צואה, והתאמה בין מסות מיקרוביאליות למטבוליטים נבדקו באמצעות מתאם Spearman. התפתחות מיקרוביומה של מעי התינוקות נעקבתי לאורך זמן והושווה לפרופילים אימהיים. שפע דיפרנציאלי של חיידקים ומטבוליטים הוערכו באמצעות ניתוח מפלה לינארי, והנתונים הותאמו להשוואה מרובה כדי להבטיח דיוק סטטיסטי.
תוצאות המחקר
מיקרוביומה של מעי התינוק עוברת התפתחות משמעותית במהלך השנה הראשונה, עוברת מקהילה שנשלטת על ידי Bifidobacterium וכן Escherichia-Shigella לאחד הדומה יותר ויותר לבטן האימהית. גיוון מיקרוביאלי, הנמוך בתחילה אצל תינוקות, גדל עם הזמן. בעוד שמיקרוביומים אימהיים נותרו יציבים יחסית, מיקרוביומות לתינוקות הראו שינויים דינמיים, במיוחד בין גיל 6 עד 12 חודשים. לאחר 12 חודשים, הרכב קהילות מיקרוביאליות לתינוקות החלה להתכנס מקרוב לזו של אמהותיהן, והציעה משמרת.
מצב משלוח ודפוסי האכלה מילאו תפקיד קריטי בעיצוב קהילות מיקרוביאליות מוקדמות. מסירה בסיוע מלקחיים הייתה קשורה למדדי גיוון גבוהים יותר. ההנקה גם השפיעה באופן משמעותי על הרכב החיידקים. עם זאת, השפעות אלה פחתו ב -12 חודשים, מה שמצביע על כך שגורמים אחרים, כמו דיאטה, השפעות סביבתיות ראשוניות מתונות בהדרגה.
לחשיפה לפני הלידה לאלמנטים קורט היו השפעות ניתנות למדידה. חשיפה לסלניום הייתה קשורה לגידול במגוון המיקרוביאלי, ואילו נחושת וכספית נקשרו לירידה במגוון. אצל תינוקות גברים, חשיפה למנגן הגבירה את העושר המיקרוביאלי, ואילו אצל תינוקות נקבות, כספית הפחיתה את המגוון. אסוציאציות מסוימות נצפו רק בהקשרים ספציפיים, כמו מגוון מוגבר עם חשיפה לארסן בקרב תינוקות שהועברו על ידי מלקחיים, או קשרים חיוביים בין חשיפת ברזל למגוון מיקרוביאלי בקרב תינוקות שהוזנו בתערובת. לא כל גורמי העקבות הראו אסוציאציות מובהקות סטטיסטית בקבוצה הכללית. ניתוח מרובד גילה עוד כי חשיפות ספציפיות השפיעו על המגוון המיקרוביאלי באופן שונה בהתאם למצב המסירה ובדפוס ההזנה.
כאשר משווים קבוצות עם חשיפה נמוכה, בינונית וגבוהה לאלמנטים עקבים, בלט נחושת. חשיפת נחושת גבוהה לפני הלידה הביאה למגוון מיקרוביאלי נמוך משמעותית לאחר 3 חודשים, אם כי השפעה זו פחתה עם הזמן. מיסות חיידקים עברו גם הם בתגובה לחשיפות. לדוגמה, חשיפת האלומיניום גדלה Bifidobacteria וכן Cutibacteriaאך לא שינה את המגוון הכללי של המיקרוביאלי. חשיפת מנגן ועופרת שינו את רמותיה של ERYSIPELATOCLOSTRIDIUM וכן Ruminococcus gnavusו חשיפת ברזל הייתה קשורה לירידה ב Enterococcus שֶׁפַע.
ניתוח מטבוליומי חשף 56 מטבוליטים שינו משמעותית בין 3 ל 6 חודשים, ו- 515 בין 6 ל 12 חודשים. אלה כללו שינויים בחומצות שומן, פחמימות, חומצות מרה ופלבונים. מטבוליטים מסוימים, כמו לקטו- N-Fucopentaose III, היו קשורים למיסות חיידקים ספציפיות, כולל סטרפטוקוקוס וכן Blautiaו חשיפה לפני הלידה לסלניום וקדמיום הייתה קשורה לשינויים בריכוזי המטבוליט, מה שמרמז כי אלמנטים עקבים משפיעים לא רק על הרכב המיקרוביאלי אלא גם על תפקוד מיקרוביאלי.
יסודות עקבות עיצבו גם פרופילי גן עמידות לאנטיביוטיקה. בסך הכל זוהו 263 ארגונים. תינוקות הראו שפע גבוה יותר של גנים עמידות בפני טטרציקלין ופלואורוקינולון, ואילו לאמהות היו שפע גבוה יותר של גנים עמידים בפני מקרוליד ולינקוסמיד. חשיפות נחושת וארסן היו קשורות לארגונים מוגברים, כמו משאבת השפכים של אמינוגליקוזיד D (ACRD) ותת -היחידה המשנה לטרנספורטר B (MDTB), במיוחד בגיל 6 חודשים. למרות חפיפה מסוימת, פרופילי ARG של תינוקות היו נבדלים מאלה של אמהותיהם, אם כי התכנסות נצפתה לאורך זמן. קשרים מסוימים בין אלמנטים עקבים לפרופילי ARG היו מובהקים סטטיסטית רק בקבוצות גיל או קטגוריות חשיפה ספציפיות.
מסקנות
לסיכום, מחקר זה מגלה כי חשיפה לפני הלידה לאלמנטים עקבים, כולל סלניום, נחושת, מנגן וארסן, משנה באופן משמעותי את פרופילי הגן של התנגדות לאנטיביוטי, משנה את מיקרוביומה, מטבוליום ופרופילי עמידות לאנטיביוטיקה. ניתן לגילוי שינויים אלה כבר שלושה חודשים וממשיכים להתפתח במהלך השנה הראשונה לחיים.
הממצאים מדגישים את חשיבותם של חשיפות סביבתיות לפני הלידה בעיצוב פיתוח מעיים מוקדם והשפעתם הפוטנציאלית על תוצאות הבריאות לטווח הארוך. דגימה לא פולשנית בשיער אימהי מציעה שיטה חשובה לפיקוח על חשיפות אלה.
בהתחשב באופי התצפיתי של המחקר, יש צורך במחקר נוסף בכדי ליצור קשרים סיבתיים ולזיהוי המנגנונים הבסיסיים. התערבות מוקדמת להפחתת חשיפות מזיקות עלולה לתמוך בהתפתחות מיקרוביומה בריאה יותר ולהפחית את סיכוני המחלות העתידיות.
