Majčino izlaganje metalima režira crijeva djeteta i gene otpornosti

Majčino izlaganje metalima režira crijeva djeteta i gene otpornosti

Novo istraživanje pokazuje kako metali u tragovima kojima su majke izložene tijekom trudnoće mogu oblikovati crijevne bakterije, metaboličke putove njihovih beba, pa čak i otpornost na antibiotike, potencijalno utječući na cjeloživotno zdravlje.

U studiji nedavno objavljenoj u časopisuKomunikacija s prirodomSSkupina istraživača ispitivala je kako prenatalna izloženost elementima u tragovima utječe na mikrobiom, metabolom i profile gena otpornosti na antibiotike u prvoj godini života.

Važno je napomenuti da se ovi rezultati temelje na asocijacijama promatranja i ne utvrđuju uzročnost. Neizmjerena zbunjujuća ili druga izloženost okoliša također mogu utjecati na promatrane odnose.

pozadina

Pri rođenju, crijeva novorođenčeta su prazna ploča; U roku od nekoliko dana postaje složeni mikrobni ekosustav. Ova rana kolonizacija ključna je jer crijevni mikrobiom utječe na sve, od probave do imuniteta. Vaginalni porod, dojenje i izloženost okolišu utječu na razvoj ovih mikrobnih zajednica. Međutim, zagađivači kao što su teški metali, arsen, živa i olovo su sveprisutni i mogu proći kroz placentu. Ovi elementi u tragovima povezani su s neurorazvojnim oštećenjima, ali njihovi učinci na djetetov mikrobiom nisu jasni. Sadašnje metode za proučavanje prenatalne izloženosti često su invazivne. Stoga su potrebna daljnja istraživanja kako bi se ispitalo kako neinvazivni pokazatelji poput majčine dlake odražavaju izloženost koja utječe na zdravlje u ranom životu.

O studiju

Metaboliti crijeva dojenčadi dramatično su se promijenili kada je uvedena kruta hrana: dok se u vijestima spominju promjene metabolita, novine pokazuju zapanjujuću razliku u veličini: tijekom ekspanzije metabolita, samo 56 metabolita značajno se promijenilo između 3 i 6 mjeseci, ali masivnih 515 promijenilo se između 6 i 12 mjeseci kada su dijete proširene.

Istraživači su regrutirali 146 parova majka-dijete u Kini i prikupili uzorke majčine kose šest tjedana nakon rođenja kako bi procijenili prenatalnu izloženost 12 elemenata u tragovima, uključujući arsen, olovo, živu, selen i bakar. Uzorci stolice dojenčadi i majke prikupljeni su u tri vremenske točke, otprilike 3, 6 i 12 mjeseci nakon poroda, za sekvenciranje gena 16S ribosomske ribonukleinske kiseline (RNA), metagenomsku analizu i metabolomičko profiliranje. Ukupno 353 uzorka stolice podvrgnuto je sekvenciranju, od čega je 65 analizirano metagenomikom, a 198 metabolomikom. Podaci o uzorcima kose bili su dostupni za 119 majki, od kojih su 83 bile podudarne s uzorcima stolice.

Mikrobna raznolikost procijenjena je korištenjem indeksa kao što su Shannon i Chao1. Statističke metode, uključujući linearnu regresiju i stratificiranu analizu, korištene su za otkrivanje povezanosti između koncentracija elemenata u tragovima i mikrobnih metrika. Profili gena otpornosti na antibiotike (ARG) analizirani su u uzorcima stolice 33 dojenčadi i 32 majke korištenjem metagenomskih pristupa. Metabolomičke analize identificirale su više od 3800 metabolita u uzorcima stolice, a korelacije između svojti mikroba i metabolita ispitane su korištenjem Spearmanove korelacije. Razvoj mikrobioma crijeva dojenčadi praćen je tijekom vremena i uspoređen s profilima majke. Diferencijalna zastupljenost mikroba i metabolita procijenjena je pomoću linearne diskriminativne analize, a podaci su prilagođeni za višestruke usporedbe kako bi se osigurala statistička točnost.

Rezultati studije

Mikrobiom crijeva dojenčadi doživjet će značajan razvoj u prvoj godini, prelazeći iz okruženja kojim dominira zajednicaBifidobakterijaIEscherichia shigellaonom koji sve više nalikuje majčinom crijevu. Raznolikost mikroba, u početku kod dojenčadi, s vremenom se povećala. Dok su mikrobiomi majke ostali relativno stabilni, mikrobiomi dojenčadi pokazuju dinamičke promjene, osobito između 6 i 12 mjeseci. Nakon 12 mjeseci, sastav mikrobnih zajednica djece više se približio sastavu njihovih majki, što ukazuje na promjenu.

Način dostave i obrasci hranjenja igrali su ključnu ulogu u oblikovanju ranih mikrobnih zajednica. Namet koji podržava Pünne bio je povezan s višim indeksima raznolikosti. Dojenje je također značajno utjecalo na sastav bakterija. Međutim, ti su se učinci smanjili za 12 mjeseci, što ukazuje na to da su drugi čimbenici, poput prehrane, postupno ublažili utjecaje okoliša.

Specifična laktoza povezana s ranim bakterijama: Studija je identificirala lakto-N-fukopentaozu III, ugljikohidrat koji se nalazi u izobilju u ljudskom mlijeku, čija se značajno smanjuje nakon 3 mjeseca i usko je povezana s prisutnošću (ili smanjenjem) bakterija kao što su Bifidobacterium i streptokoki.

Prenatalna izloženost elementima u tragovima imala je mjerljive učinke. Izloženost selenu povezana je s povećanom mikrobnom raznolikošću, dok su bakar i živa povezani sa smanjenom raznolikošću. U muške dojenčadi izloženost manganu povećala je bogatstvo mikroba, dok je u ženske dojenčadi živa smanjila raznolikost. Neke su povezanosti primijećene samo u određenim kontekstima, kao što su: npr. povećana raznolikost s izloženošću arsenu dojenčadi hranjene pincetom ili pozitivne povezanosti između izloženosti željezu i mikrobne raznolikosti u mješovito hranjene dojenčadi. Nisu svi elementi u tragovima pokazali statistički značajnu povezanost u općoj kohorti. Stratificirana analiza nadalje je pokazala da su specifične izloženosti različito utjecale na mikrobnu raznolikost ovisno o načinu isporuke i obrascu hranjenja.

Uspoređujući skupine s niskom, srednjom i visokom izloženošću elementima u tragovima, istaknuo se bakar. Visoka prenatalna izloženost bakru rezultirala je znatno manjom mikrobnom raznolikošću nakon 3 mjeseca, iako se taj učinak smanjio tijekom vremena. Bakterijski taksoni također se mijenjaju kao odgovor na izloženost. Na primjer, povećana je izloženost aluminijuBifidobakterijeIKutibakterijeali nije promijenio mikrobnu raznolikost. Izloženost manganu i olovu promijenila je razineErysipelatoclostridiumIRuminococcus gnavus. Izloženost željezu povezana je sa smanjenjemEnterococcusobilje.

Metabolomička analiza otkrila je 56 značajno promijenjenih metabolita između 3 i 6 mjeseci i 515 između 6 i 12 mjeseci. To uključuje promjene u masnim kiselinama, ugljikohidratima, žučnim kiselinama i flavonima. Neki metaboliti, kao što je lakto-n-fukopentoza III, bili su povezani sa specifičnim bakterijskim svojtama uključujućiStreptococcusIBlautia. Prenatalna izloženost selenu i kadmiju povezana je s promjenama u koncentracijama metabolita, što ukazuje na to da elementi u tragovima utječu ne samo na mikrobni sastav već i na mikrobnu funkciju.

Elementi u tragovima također su oblikovali profile gena otpornosti na antibiotike. Identificirana su ukupno 263 Arga. Dojenčad je pokazala veću učestalost gena otpornosti na tetracikline i fluorokinolone, dok su majke imale veću učestalost gena otpornosti na makrolide i linkozamide. Izloženost bakru i arsenu bila je povezana s povećanim parametrima kao što su aminoglikozidna efluksna pumpa D (ACRD) i multidrug transporter podjedinica B (MDTB), osobito u dobi od 6 mjeseci. Unatoč određenom preklapanju, profili dojenčadi razlikovali su se od profila njihovih majki, iako je tijekom vremena primijećena konvergencija. Neke povezanosti između elemenata u tragovima i Arg profila bile su statistički značajne samo u određenim dobnim skupinama ili kategorijama izloženosti.

Zaključci

Majčin mikrobiom ostao je nevjerojatno stabilan: dok su se mikrobiomi dojenčadi dinamički mijenjali, studija pokazuje da su crijevne zajednice majke pokazale male razlike tijekom prve godine nakon rođenja, stvarajući oštar kontrast u odnosu na njihovu dojenčad u razvoju.

Zaključno, ova studija pokazuje da prenatalna izloženost elementima u tragovima kao što su selen, bakar, mangan i arsen značajno mijenja crijevni mikrobiom, metabolome i profile gena otpornosti na antibiotike u dojenčadi. Te se promjene mogu otkriti već nakon tri mjeseca i nastaviti se razvijati tijekom prve godine života.

Rezultati naglašavaju važnost prenatalne izloženosti okolišu u oblikovanju ranog razvoja crijeva i njihov potencijalni utjecaj na dugoročne zdravstvene ishode. Neinvazivno uzimanje uzoraka majčine dlake predstavlja vrijednu metodu za praćenje ovih izloženosti.

S obzirom na promatranje studije, potrebna su daljnja istraživanja kako bi se utvrdile uzročne veze i identificirali mehanizmi koji leže u pozadini. Rana intervencija za smanjenje štetnih izloženosti mogla bi podržati zdraviji razvoj mikrobioma i potencijalno smanjiti buduće rizike od bolesti.

Izvori: