Mātes iedarbība uz metāliem pārveido zīdaiņa zarnu un rezistences gēnus

Mātes iedarbība uz metāliem pārveido zīdaiņa zarnu un rezistences gēnus

Jauni pētījumi parāda, kā metāli, ar kuriem mātes ir pakļautas grūtniecības laikā, var veidot mazuļa zarnu baktērijas, vielmaiņas ceļus un pat rezistenci pret antibiotikām, potenciāli ietekmējot veselību mūža garumā.

Pētījumā, kas nesen publicēts žurnālāDabas komunikācijaSPētnieku grupa pētīja, kā pirmsdzemdību iedarbība ar mikroelementiem ietekmē mikrobiomu, metabolomu un antibiotiku rezistences gēnu profilus pirmajā dzīves gadā.

Ir svarīgi atzīmēt, ka šie rezultāti ir balstīti uz novērojumu asociācijām un nenosaka cēloņsakarību. Novērotās attiecības var ietekmēt arī neizmērīta sajaukšana vai cita vides iedarbība.

fons

Piedzimstot jaundzimušā zarnas ir tukša lapa; Dažu dienu laikā tā kļūst par sarežģītu mikrobu ekosistēmu. Šī agrīnā kolonizācija ir ļoti svarīga, jo zarnu mikrobioms ietekmē visu, sākot no gremošanas līdz imunitātei. Maksts dzemdības, barošana ar krūti un vides iedarbība ietekmē šo mikrobu kopienu attīstību. Tomēr piesārņotāji, piemēram, smagie metāli, arsēns, dzīvsudrabs un svins, ir visuresoši un var šķērsot placentu. Šie mikroelementi ir saistīti ar neiroloģiskās attīstības bojājumiem, taču to ietekme uz bērna mikrobiomu nav skaidra. Pašreizējās pirmsdzemdību iedarbības izpētes metodes bieži ir invazīvas. Tāpēc ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai noskaidrotu, kā neinvazīvie rādītāji, piemēram, mātes mati, atspoguļo iedarbību, kas ietekmē agrīnās dzīves veselību.

Par pētījumu

Zīdaiņu zarnu metabolīti dramatiski mainījās, kad tika ieviestas cietās vielas: lai gan ziņās ir minētas metabolītu izmaiņas, dokumentā ir redzama pārsteidzoša izmēra atšķirība: metabolītu paplašināšanās laikā tikai 56 metabolīti būtiski mainījās no 3 līdz 6 mēnešiem, bet milzīgi 515 mainījās no 6 līdz 12 mēnešiem, kad diēta tika paplašināta.

Pētnieki pieņēma darbā 146 mātes un zīdaiņa pārus Ķīnā un savāca mātes matu paraugus sešas nedēļas pēc dzimšanas, lai novērtētu pirmsdzemdību iedarbību ar 12 mikroelementiem, tostarp arsēnu, svinu, dzīvsudrabu, selēnu un varu. Zīdaiņu un mātes izkārnījumu paraugi tika savākti trīs laika punktos, aptuveni 3, 6 un 12 mēnešus pēc dzemdībām, lai veiktu 16S ribosomu ribonukleīnskābes (RNS) gēnu sekvencēšanu, metagenomisko analīzi un metabolomisko profilēšanu. Kopumā 353 izkārnījumu paraugiem tika veikta sekvencēšana, no kuriem 65 tika analizēti, izmantojot metagenomiku un 198, izmantojot metabolomiku. Matu paraugu dati bija pieejami par 119 mātēm, no kurām 83 tika saskaņotas ar izkārnījumu paraugiem.

Mikrobu daudzveidība tika novērtēta, izmantojot tādus indeksus kā Shannon un Chao1. Lai noteiktu saistību starp mikroelementu koncentrāciju un mikrobu metriku, tika izmantotas statistiskās metodes, tostarp lineārā regresija un stratificētā analīze. Antibiotiku rezistences gēnu (ARG) profili tika analizēti izkārnījumu paraugos no 33 zīdaiņiem un 32 mātēm, izmantojot metagenomiskas pieejas. Metabolomikas analīzes atklāja vairāk nekā 3800 metabolītu izkārnījumu paraugos, un korelācijas starp mikrobu taksoniem un metabolītiem tika pārbaudītas, izmantojot Spīrmena korelāciju. Zīdaiņu zarnu mikrobioma attīstība laika gaitā tika izsekota un salīdzināta ar mātes profiliem. Mikrobu un metabolītu diferenciālais daudzums tika novērtēts, izmantojot lineāro diskriminanta analīzi, un dati tika pielāgoti vairākiem salīdzinājumiem, lai nodrošinātu statistisko precizitāti.

Studiju rezultāti

Zīdaiņu zarnu mikrobioms pirmajā gadā ievērojami attīstīsies, pārejot no vides, kurā dominē kopiena.BifidobaktērijasUnEscherichia Shigellauz tādu, kas arvien vairāk atgādina mātes zarnas. Mikrobu daudzveidība, sākotnēji zīdaiņiem, laika gaitā palielinājās. Kamēr mātes mikrobiomi saglabājās salīdzinoši stabili, zīdaiņu mikrobiomi uzrādīja dinamiskas izmaiņas, īpaši no 6 līdz 12 mēnešiem. Pēc 12 mēnešiem bērnu mikrobu kopienu sastāvs vairāk tuvinājās viņu māšu kopienai, norādot uz maiņu.

Piegādes režīmam un barošanas modeļiem bija izšķiroša loma agrīnu mikrobu kopienu veidošanā. Pünne atbalstītā nodeva bija saistīta ar augstākiem dažādības indeksiem. Zīdīšanas periods arī būtiski ietekmēja baktēriju sastāvu. Tomēr šie efekti samazinājās par 12 mēnešiem, norādot, ka citi faktori, piemēram, uzturs, pakāpeniski mazināja vides ietekmi.

Īpaša laktoze, kas saistīta ar agrīnām baktērijām: Pētījumā tika identificēta lakto-N-fukopentaoze III, ogļhidrāti, kas ir daudz cilvēka pienā, kas ievērojami samazinās pēc 3 mēnešiem un ir cieši saistīts ar baktēriju, piemēram, Bifidobacterium un streptokoku, klātbūtni (vai samazināšanos).

Pirmsdzemdību iedarbībai uz mikroelementiem bija izmērāma ietekme. Selēna iedarbība bija saistīta ar palielinātu mikrobu daudzveidību, savukārt vara un dzīvsudraba iedarbība bija saistīta ar daudzveidības samazināšanos. Zīdaiņiem vīriešiem mangāna iedarbība palielināja mikrobu bagātību, savukārt zīdaiņiem dzīvsudrabs samazināja daudzveidību. Dažas asociācijas tika novērotas tikai noteiktos kontekstos, piemēram: piemēram, palielināta daudzveidība ar arsēna iedarbību zīdaiņiem, kuri baroti ar knaiblēm, vai pozitīvas attiecības starp dzelzs iedarbību un mikrobu daudzveidību zīdaiņiem, kas baroti ar jauktu barošanu. Ne visi mikroelementi uzrādīja statistiski nozīmīgas asociācijas vispārējā kohortā. Stratificētā analīze arī parādīja, ka īpaša iedarbība mikrobu daudzveidību ietekmēja atšķirīgi atkarībā no piegādes veida un barošanas veida.

Salīdzinot grupas ar zemu, vidēju un augstu mikroelementu iedarbību, varš izcēlās. Augsta prenatālā vara iedarbība izraisīja ievērojami mazāku mikrobu daudzveidību pēc 3 mēnešiem, lai gan šī ietekme laika gaitā samazinājās. Reaģējot uz iedarbību, mainās arī baktēriju taksoni. Piemēram, palielinājās alumīnija iedarbībaBifidobaktērijasUnKutibaktērijasbet nemainīja mikrobu daudzveidību. Mangāna un svina iedarbība mainīja līmeniErysipelatoclostridiumUnRuminococcus gnavus. Dzelzs iedarbība bija saistīta ar samazināšanosEnterokokupārpilnība.

Metabolisma analīze atklāja 56 būtiski izmainītus metabolītus no 3 līdz 6 mēnešiem un 515 no 6 līdz 12 mēnešiem. Tie ietvēra taukskābju, ogļhidrātu, žultsskābju un flavonu izmaiņas. Daži metabolīti, piemēram, lakto-n-fukopentaoze III, bija saistīti ar specifiskiem baktēriju taksoniem, tostarpStreptokoksUnBlautia. Selēna un kadmija pirmsdzemdību iedarbība bija saistīta ar metabolītu koncentrācijas izmaiņām, kas liecina, ka mikroelementi ietekmē ne tikai mikrobu sastāvu, bet arī mikrobu funkciju.

Mikroelementi arī veidoja antibiotiku rezistences gēnu profilus. Kopumā tika identificēti 263 Argi. Zīdaiņiem bija lielāks tetraciklīna un fluorhinolonu rezistences gēnu biežums, savukārt mātēm bija lielāks makrolīdu un linkozamīdu rezistences gēnu biežums. Vara un arsēna iedarbība bija saistīta ar paaugstinātiem parametriem, piemēram, aminoglikozīdu izplūdes sūkni D (ACRD) un daudzu zāļu transportētāja B apakšvienību (MDTB), īpaši 6 mēnešu vecumā. Neskatoties uz zināmu pārklāšanos, zīdaiņu profili atšķīrās no viņu māšu profiliem, lai gan laika gaitā tika novērota konverģence. Dažas saiknes starp mikroelementiem un Arg profiliem bija statistiski nozīmīgas tikai noteiktās vecuma grupās vai iedarbības kategorijās.

Secinājumi

Mātes mikrobioms saglabājās ļoti stabils: lai gan zīdaiņu mikrobiomi mainījās dinamiski, pētījums liecina, ka mātes zarnu kopienas pirmajā gadā pēc dzimšanas uzrādīja nelielas atšķirības, radot krasu kontrastu ar zīdaiņiem, kas attīstās.

Visbeidzot, šis pētījums parāda, ka pirmsdzemdību iedarbība uz tādiem mikroelementiem kā selēns, varš, mangāns un arsēns būtiski maina zarnu mikrobiomu, metabolomu un antibiotiku rezistences gēnu profilus zīdaiņiem. Šīs izmaiņas var konstatēt jau trīs mēnešus un turpināt attīstīties pirmajā dzīves gadā.

Rezultāti uzsver pirmsdzemdību vides iedarbības nozīmi agrīnas zarnu attīstības veidošanā un to iespējamo ietekmi uz ilgtermiņa veselības rezultātiem. Neinvazīva mātes matu paraugu ņemšana ir vērtīga metode šīs iedarbības uzraudzībai.

Ņemot vērā pētījuma novērojumus, ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai noteiktu cēloņsakarības un identificētu pamatā esošos mehānismus. Agrīna iejaukšanās, lai samazinātu kaitīgo iedarbību, varētu atbalstīt veselīgāku mikrobiomu attīstību un potenciāli samazināt turpmāko slimību risku.

Avoti: