La exposición materna a metales reconfigura los genes intestinales y de resistencia del bebé

La exposición materna a metales reconfigura los genes intestinales y de resistencia del bebé

Una nueva investigación muestra cómo los metales traza a los que están expuestas las madres durante el embarazo pueden moldear las bacterias intestinales, las vías metabólicas e incluso la resistencia a los antibióticos de sus bebés, afectando potencialmente la salud de por vida.

En un estudio publicado recientemente en la revistacomunicación de la naturalezaSUn grupo de investigadores examinó cómo la exposición prenatal a oligoelementos influye en los perfiles genéticos del microbioma, el metaboloma y la resistencia a los antibióticos en el primer año de vida.

Es importante señalar que estos resultados se basan en asociaciones observacionales y no establecen causalidad. Los factores de confusión no medidos u otras exposiciones ambientales también pueden influir en las relaciones observadas.

fondo

Al nacer, los intestinos de un recién nacido son una pizarra en blanco; En unos pocos días se convierte en un complejo ecosistema microbiano. Esta colonización temprana es crucial porque el microbioma intestinal influye en todos los aspectos, desde la digestión hasta la inmunidad. El parto vaginal, la lactancia materna y las exposiciones ambientales influyen en el desarrollo de estas comunidades microbianas. Sin embargo, contaminantes como los metales pesados, el arsénico, el mercurio y el plomo están en todas partes y pueden atravesar la placenta. Estos oligoelementos se han relacionado con daños en el desarrollo neurológico, pero sus efectos en el microbioma del niño no están claros. Los métodos actuales para estudiar la exposición prenatal suelen ser invasivos. Por lo tanto, se necesita más investigación para examinar cómo los indicadores no invasivos, como el cabello materno, reflejan exposiciones que afectan la salud en las primeras etapas de la vida.

Sobre el estudio

Los metabolitos del intestino infantil cambiaron dramáticamente cuando se introdujeron los sólidos: si bien las noticias mencionan cambios en los metabolitos, el artículo muestra una sorprendente diferencia en tamaño: durante la expansión de los metabolitos, solo 56 metabolitos cambiaron significativamente entre los 3 y 6 meses, pero una enorme cantidad de 515 cambiaron entre los 6 y 12 meses cuando se ampliaron las dietas.

Los investigadores reclutaron 146 parejas de madre e hijo en China y recogieron muestras de cabello materno seis semanas después del nacimiento para evaluar la exposición prenatal a 12 oligoelementos, incluidos arsénico, plomo, mercurio, selenio y cobre. Se recolectaron muestras de heces infantiles y maternas en tres momentos, aproximadamente 3, 6 y 12 meses después del parto, para la secuenciación del gen del ácido ribonucleico (ARN) ribosómico 16S, el análisis metagenómico y el perfil metabolómico. Se secuenciaron un total de 353 muestras de heces, 65 analizadas mediante metagenómica y 198 analizadas mediante metabolómica. Se dispuso de datos de muestras de cabello de 119 madres, 83 de las cuales coincidieron con muestras de heces.

La diversidad microbiana se evaluó mediante índices como Shannon y Chao1. Se utilizaron métodos estadísticos, incluida la regresión lineal y el análisis estratificado, para detectar asociaciones entre las concentraciones de oligoelementos y las métricas microbianas. Se analizaron perfiles de genes de resistencia a antibióticos (ARG) en muestras de heces de 33 bebés y 32 madres mediante enfoques metagenómicos. Los análisis metabolómicos identificaron más de 3800 metabolitos en muestras de heces y las correlaciones entre taxones microbianos y metabolitos se examinaron mediante la correlación de Spearman. Se siguió el desarrollo del microbioma intestinal infantil a lo largo del tiempo y se comparó con los perfiles maternos. Se evaluaron las abundancias diferenciales de microbios y metabolitos mediante un análisis discriminante lineal y los datos se ajustaron para realizar comparaciones múltiples para garantizar la precisión estadística.

Resultados del estudio

El microbioma intestinal infantil experimentará un desarrollo significativo durante el primer año, pasando de un entorno dominado por la comunidad.bifidobacteriaYEscherichia shigellaa uno que se parece cada vez más al intestino de la madre. La diversidad microbiana, inicialmente en los bebés, aumentó con el tiempo. Si bien los microbiomas maternos se mantuvieron relativamente estables, los microbiomas infantiles mostraron cambios dinámicos, particularmente entre los 6 y los 12 meses. Después de 12 meses, la composición de las comunidades microbianas de los niños convergía más estrechamente con la de sus madres, lo que indica un cambio.

El modo de parto y los patrones de alimentación desempeñaron un papel crucial en la configuración de las primeras comunidades microbianas. El impuesto apoyado por Pünne se asoció con índices de diversidad más altos. La lactancia materna también influyó significativamente en la composición bacteriana. Sin embargo, estos efectos disminuyeron a los 12 meses, lo que indica que otros factores, como la dieta, moderaron gradualmente las influencias ambientales.

Lactosa específica asociada con bacterias tempranas: el estudio identificó lacto-N-fucopentaosa III, un carbohidrato abundante en la leche humana, que disminuye significativamente después de 3 meses y está estrechamente relacionado con la presencia (o disminución) de bacterias como Bifidobacterium y estreptococos.

La exposición prenatal a oligoelementos tuvo efectos mensurables. La exposición al selenio se asoció con una mayor diversidad microbiana, mientras que el cobre y el mercurio se asociaron con una menor diversidad. En los bebés varones, la exposición al manganeso aumentó la riqueza microbiana, mientras que en las niñas, el mercurio disminuyó la diversidad. Algunas asociaciones solo se observaron en ciertos contextos, como: por ejemplo, mayor diversidad con la exposición al arsénico en bebés alimentados con fórceps o asociaciones positivas entre la exposición al hierro y la diversidad microbiana en bebés con alimentación mixta. No todos los oligoelementos mostraron asociaciones estadísticamente significativas en la cohorte general. El análisis estratificado mostró además que exposiciones específicas afectaron la diversidad microbiana de manera diferente según el modo de entrega y el patrón de alimentación.

Al comparar grupos con baja, media y alta exposición a oligoelementos, destacó el cobre. La alta exposición prenatal al cobre resultó en una diversidad microbiana significativamente menor después de 3 meses, aunque este efecto disminuyó con el tiempo. Los taxones bacterianos también cambian en respuesta a la exposición. Por ejemplo, la exposición al aluminio aumentóbifidobacteriasYcutibacteriaspero no cambió la diversidad microbiana. La exposición al manganeso y al plomo cambió los niveles deErisipelatoclostridioYRuminococcus gnavus. La exposición al hierro se asoció con una disminución enenterococoabundancia.

El análisis metabolómico reveló 56 metabolitos significativamente alterados entre 3 y 6 meses y 515 entre 6 y 12 meses. Estos incluyeron cambios en los ácidos grasos, carbohidratos, ácidos biliares y flavonas. Algunos metabolitos, como la lacto-n-fucopentaosa III, se asociaron con taxones bacterianos específicos, incluidosEstreptococoYBlautia. La exposición prenatal al selenio y al cadmio se asoció con cambios en las concentraciones de metabolitos, lo que sugiere que los oligoelementos influyen no sólo en la composición microbiana sino también en la función microbiana.

Los oligoelementos también dieron forma a los perfiles genéticos de resistencia a los antibióticos. Se identificaron un total de 263 Args. Los bebés mostraron una mayor frecuencia de genes de resistencia a tetraciclinas y fluoroquinolonas, mientras que las madres tenían una mayor frecuencia de genes de resistencia a macrólidos y lincosamidas. La exposición al cobre y al arsénico se asoció con un aumento de parámetros como la bomba de eflujo de aminoglucósidos D (ACRD) y la subunidad B del transportador de múltiples fármacos (MDTB), particularmente a los 6 meses de edad. A pesar de cierta superposición, los perfiles infantiles diferían de los de sus madres, aunque se observó convergencia con el tiempo. Algunas asociaciones entre oligoelementos y perfiles de Arg fueron estadísticamente significativas sólo en ciertos grupos de edad o categorías de exposición.

Conclusiones

El microbioma materno se mantuvo notablemente estable: si bien los microbiomas infantiles cambiaron dinámicamente, el estudio muestra que las comunidades intestinales de las madres mostraron pocas diferencias durante el primer año después del nacimiento, creando un marcado contraste con el desarrollo de sus bebés.

En conclusión, este estudio muestra que la exposición prenatal a oligoelementos como el selenio, el cobre, el manganeso y el arsénico altera significativamente el microbioma intestinal, el metaboloma y los perfiles genéticos de resistencia a los antibióticos en los bebés. Estos cambios se pueden detectar a los tres meses y continúan desarrollándose durante el primer año de vida.

Los resultados resaltan la importancia de las exposiciones ambientales prenatales en la configuración del desarrollo intestinal temprano y su impacto potencial en los resultados de salud a largo plazo. El muestreo no invasivo del cabello materno proporciona un método valioso para monitorear estas exposiciones.

Dada la observación del estudio, se necesita más investigación para establecer relaciones causales e identificar los mecanismos subyacentes. La intervención temprana para reducir las exposiciones nocivas podría favorecer un desarrollo de microbioma más saludable y potencialmente reducir los riesgos de enfermedades futuras.

Fuentes: