Moderens eksponering for metaller omtråder spædbarnets tarm- og resistensgener

Moderens eksponering for metaller omtråder spædbarnets tarm- og resistensgener

Ny forskning viser, hvordan spormetaller, mødre udsættes for under graviditeten, kan forme deres babyers tarmbakterier, metaboliske veje og endda antibiotikaresistens, hvilket potentielt kan påvirke livslang sundhed.

I en undersøgelse for nylig offentliggjort i tidsskriftetNaturkommunikationSEn gruppe forskere undersøgte, hvordan prænatal eksponering for sporstoffer påvirker mikrobiom-, metabolom- og antibiotikaresistensgenprofilerne i det første leveår.

Det er vigtigt at bemærke, at disse resultater er baseret på observationssammenhænge og ikke fastslår kausalitet. Umålte forvekslinger eller andre miljøeksponeringer kan også påvirke observerede sammenhænge.

baggrund

Ved fødslen er en nyfødts tarme en blank tavle; Inden for få dage bliver det et komplekst mikrobielt økosystem. Denne tidlige kolonisering er afgørende, fordi tarmmikrobiomet påvirker alt fra fordøjelse til immunitet. Vaginal fødsel, amning og miljøeksponeringer påvirker udviklingen af ​​disse mikrobielle samfund. Men forurenende stoffer som tungmetaller, arsen, kviksølv og bly er allestedsnærværende og kan krydse moderkagen. Disse sporstoffer er blevet forbundet med neuroudviklingsskader, men deres virkninger på barnets mikrobiom er uklare. Nuværende metoder til at studere prænatal eksponering er ofte invasive. Derfor er der behov for yderligere forskning for at undersøge, hvordan ikke-invasive indikatorer såsom moderhår afspejler eksponeringer, der påvirker sundheden i det tidlige liv.

Om studiet

Spædbørns tarmmetabolitter ændrede sig dramatisk, da faststoffer blev introduceret: Mens nyhederne nævner metabolitændringer, viser avisen en slående forskel i størrelse: Under metabolitudvidelsen ændrede kun 56 metabolitter sig signifikant mellem 3 og 6 måneder, men en massiv 515 ændrede sig mellem 6 og 12 måneder, da diæterne blev udvidet.

Forskere rekrutterede 146 mor-spædbarn-par i Kina og indsamlede moderens hårprøver seks uger efter fødslen for at vurdere prænatal eksponering for 12 sporstoffer, herunder arsen, bly, kviksølv, selen og kobber. Spædbørns- og moderens afføringsprøver blev indsamlet på tre tidspunkter, cirka 3, 6 og 12 måneder efter fødslen, til 16S ribosomal ribonukleinsyre (RNA) gensekventering, metagenomisk analyse og metabolomisk profilering. I alt 353 afføringsprøver gennemgik sekventering, hvoraf 65 blev analyseret ved hjælp af metagenomics og 198 analyseret ved hjælp af metabolomics. Hårprøvedata var tilgængelige for 119 mødre, hvoraf 83 blev matchet med afføringsprøver.

Mikrobiel diversitet blev vurderet ved hjælp af indekser som Shannon og Chao1. Statistiske metoder, herunder lineær regression og stratificeret analyse, blev brugt til at påvise sammenhænge mellem sporstofkoncentrationer og mikrobielle metrikker. Antibiotikaresistensgenprofiler (ARG) blev analyseret i afføringsprøver fra 33 spædbørn og 32 mødre ved hjælp af metagenomiske tilgange. Metabolomiske analyser identificerede over 3.800 metabolitter på tværs af afføringsprøver, og korrelationer mellem mikrobielle taxa og metabolitter blev undersøgt ved hjælp af Spearman-korrelation. Udviklingen af ​​spædbarnets tarmmikrobiom blev sporet over tid og sammenlignet med moderens profiler. Differentielle mængder af mikrober og metabolitter blev vurderet ved hjælp af lineær diskriminantanalyse, og data blev justeret for flere sammenligninger for at sikre statistisk nøjagtighed.

Studieresultater

Spædbarnets tarmmikrobiomet vil gennemgå en betydelig udvikling i det første år og skifte fra et samfundsdomineret samfundsdomineret miljøBifidobacteriumOgEscherichia shigellatil en, der i stigende grad ligner moderens tarm. Mikrobiel diversitet, i begyndelsen hos spædbørn, steg over tid. Mens maternelle mikrobiomer forblev relativt stabile, viste spædbarnsmikrobiomer dynamiske ændringer, især mellem 6 og 12 måneder. Efter 12 måneder kom sammensætningen af ​​børns mikrobielle samfund tættere sammen med deres mødres, hvilket tyder på et skift.

Leveringsmåde og fodringsmønstre spillede en afgørende rolle i udformningen af ​​tidlige mikrobielle samfund. Den Pünne-støttede afgift var forbundet med højere diversitetsindekser. Amning havde også en betydelig indflydelse på bakteriesammensætningen. Disse effekter faldt dog med 12 måneder, hvilket indikerer, at andre faktorer, såsom kost, gradvist modererede miljøpåvirkninger.

Specifik lactose forbundet med tidlige bakterier: Undersøgelsen identificerede lacto-N-fucopentaose III, et kulhydrat, der er rigeligt i modermælk, som falder signifikant efter 3 måneder og er tæt knyttet til tilstedeværelsen (eller tilbagegangen) af bakterier såsom Bifidobacterium og streptokokker.

Prænatal eksponering for sporstoffer havde målbare effekter. Seleneksponering var forbundet med øget mikrobiel diversitet, mens kobber og kviksølv var forbundet med nedsat diversitet. Hos mandlige spædbørn øgede manganeksponering mikrobiel rigdom, mens kviksølv nedsatte diversiteten hos kvindelige spædbørn. Nogle sammenhænge blev kun observeret i visse sammenhænge, ​​såsom: For eksempel øget diversitet med arseneksponering af pincetfodrede spædbørn eller positive sammenhænge mellem jerneksponering og mikrobiel diversitet hos blandet fodrede spædbørn. Ikke alle sporstoffer viste statistisk signifikante sammenhænge i den generelle kohorte. Stratificeret analyse viste yderligere, at specifikke eksponeringer påvirkede mikrobiel diversitet forskelligt afhængigt af leveringsmåde og fodringsmønster.

Når man sammenligner grupper med lav, middel og høj eksponering for sporstoffer, skilte kobber sig ud. Høj prænatal kobbereksponering resulterede i signifikant lavere mikrobiel diversitet efter 3 måneder, selvom denne effekt aftog med tiden. Bakterielle taxa skifter også som reaktion på eksponeringer. For eksempel steg aluminiumeksponeringenBifidobakterierOgCutibacteriamen ændrede ikke mikrobiel diversitet. Mangan og bly eksponering ændrede niveauerne afErysipelatoclostridiumOgRuminococcus gnavus. Jerneksponering var forbundet med et fald iEnterococcusoverflod.

Metabolomisk analyse afslørede 56 signifikant ændrede metabolitter mellem 3 og 6 måneder og 515 mellem 6 og 12 måneder. Disse omfattede ændringer i fedtsyrer, kulhydrater, galdesyrer og flavoner. Nogle metabolitter, såsom lacto-n-fucopentaose III, var forbundet med specifikke bakterielle taxa, herunderStreptokokkerOgBlautia. Prænatal eksponering for selen og cadmium var forbundet med ændringer i metabolitkoncentrationer, hvilket tyder på, at sporstoffer påvirker ikke kun mikrobiel sammensætning, men også mikrobiel funktion.

Sporelementer formede også genprofilerne for antibiotikaresistens. I alt 263 Args blev identificeret. Spædbørn viste en højere frekvens af tetracyclin- og fluoroquinolonresistensgener, mens mødre havde en højere frekvens af makrolid- og lincosamidresistensgener. Kobber- og arseneksponeringer var forbundet med øgede parametre såsom aminoglykosid efflux pumpe D (ACRD) og multidrug transporter subunit B (MDTB), især ved 6 måneders alderen. På trods af en vis overlapning adskilte spædbarnsprofiler sig fra deres mødres, selvom konvergens blev observeret over tid. Nogle sammenhænge mellem sporstoffer og Arg-profiler var kun statistisk signifikante i visse aldersgrupper eller eksponeringskategorier.

Konklusioner

Det maternelle mikrobiom forblev bemærkelsesværdigt stabilt: Mens spædbørns mikrobiomer ændrede sig dynamisk, viser undersøgelsen, at moderens tarmsamfund udviste ringe forskel gennem det første år efter fødslen, hvilket skaber en skarp kontrast til deres spædbørn under udvikling.

Som konklusion viser denne undersøgelse, at prænatal eksponering for sporstoffer såsom selen, kobber, mangan og arsen signifikant ændrer tarmmikrobiom, metabolom og antibiotikaresistensgenprofiler hos spædbørn. Disse ændringer kan opdages så tidligt som tre måneder og fortsætter med at udvikle sig i løbet af det første leveår.

Resultaterne fremhæver betydningen af ​​prænatale miljøeksponeringer for at forme tidlig tarmudvikling og deres potentielle indvirkning på langsigtede sundhedsresultater. Non-invasiv moderhårprøvetagning giver en værdifuld metode til at overvåge disse eksponeringer.

I betragtning af observationen af ​​undersøgelsen er der behov for yderligere forskning for at etablere årsagssammenhænge og identificere de underliggende mekanismer. Tidlig indgriben for at reducere skadelig eksponering kan understøtte en sundere udvikling af mikrobiom og potentielt reducere fremtidige sygdomsrisici.

Kilder: