Blootstelling van de moeder aan metalen verandert de darm- en resistentiegenen van het kind

Blootstelling van de moeder aan metalen verandert de darm- en resistentiegenen van het kind

Nieuw onderzoek laat zien hoe sporenmetalen waaraan moeders tijdens de zwangerschap worden blootgesteld, de darmbacteriën, de stofwisselingsroutes en zelfs de antibioticaresistentie van hun baby's kunnen beïnvloeden, wat mogelijk de levenslange gezondheid kan beïnvloeden.

Dat blijkt uit een onderzoek dat onlangs in het tijdschrift is gepubliceerdCommunicatie over de natuurSEen groep onderzoekers onderzocht hoe prenatale blootstelling aan sporenelementen de genenprofielen van het microbioom, metaboloom en antibioticaresistentie in het eerste levensjaar beïnvloedt.

Het is belangrijk op te merken dat deze resultaten gebaseerd zijn op observationele associaties en geen causaliteit aantonen. Niet-gemeten verstoringen of andere blootstelling aan de omgeving kunnen ook de waargenomen relaties beïnvloeden.

achtergrond

Bij de geboorte zijn de darmen van een pasgeborene een schone lei; Binnen een paar dagen wordt het een complex microbieel ecosysteem. Deze vroege kolonisatie is cruciaal omdat het darmmicrobioom alles beïnvloedt, van de spijsvertering tot de immuniteit. Vaginale geboorte, borstvoeding en blootstelling aan het milieu beïnvloeden de ontwikkeling van deze microbiële gemeenschappen. Verontreinigende stoffen zoals zware metalen, arseen, kwik en lood zijn echter alomtegenwoordig en kunnen de placenta passeren. Deze sporenelementen zijn in verband gebracht met neurologische ontwikkelingsschade, maar hun effecten op het microbioom van het kind zijn onduidelijk. De huidige methoden voor het bestuderen van prenatale blootstelling zijn vaak invasief. Daarom is verder onderzoek nodig om te onderzoeken hoe niet-invasieve indicatoren zoals moederhaar de blootstelling weerspiegelen die van invloed is op de gezondheid in het vroege leven.

Over de studie

De metabolieten in de darmen van zuigelingen veranderden dramatisch toen vaste stoffen werden geïntroduceerd: terwijl het nieuws melding maakt van metabolietenveranderingen, laat het artikel een opvallend verschil in grootte zien: tijdens de expansie van de metabolieten veranderden slechts 56 metabolieten significant tussen 3 en 6 maanden, maar een enorme 515 veranderden tussen 6 en 12 maanden toen de diëten werden uitgebreid.

Onderzoekers rekruteerden 146 moeder-kindparen in China en verzamelden zes weken na de geboorte haarmonsters van de moeder om de prenatale blootstelling aan twaalf sporenelementen te beoordelen, waaronder arseen, lood, kwik, selenium en koper. Er werden ontlastingsmonsters van zuigelingen en moeders verzameld op drie tijdstippen, ongeveer 3, 6 en 12 maanden na de bevalling, voor 16S ribosomaal ribonucleïnezuur (RNA) gensequencing, metagenomische analyse en metabolomische profilering. In totaal werden 353 ontlastingsmonsters gesequenced, waarvan 65 werden geanalyseerd met behulp van metagenomics en 198 werden geanalyseerd met behulp van metabolomics. Van 119 moeders waren haarmonstergegevens beschikbaar, waarvan er 83 werden gekoppeld aan ontlastingsmonsters.

De microbiële diversiteit werd beoordeeld met behulp van indices zoals Shannon en Chao1. Statistische methoden, waaronder lineaire regressie en gestratificeerde analyse, werden gebruikt om associaties tussen sporenelementconcentraties en microbiële statistieken te detecteren. Antibioticaresistentiegenen (ARG)-profielen werden geanalyseerd in ontlastingsmonsters van 33 zuigelingen en 32 moeders met behulp van metagenomische benaderingen. Metabolomics-analyses identificeerden meer dan 3.800 metabolieten in ontlastingsmonsters, en de correlaties tussen microbiële taxa en metabolieten werden onderzocht met behulp van Spearman-correlatie. De ontwikkeling van het darmmicrobioom van baby’s werd in de loop van de tijd gevolgd en vergeleken met moederprofielen. Differentiële hoeveelheden microben en metabolieten werden beoordeeld met behulp van lineaire discriminantanalyse, en de gegevens werden aangepast voor meerdere vergelijkingen om statistische nauwkeurigheid te garanderen.

Studieresultaten

Het darmmicrobioom van baby’s zal in het eerste jaar een aanzienlijke ontwikkeling ondergaan, waarbij het overgaat van een door de gemeenschap gedomineerde, door de gemeenschap gedomineerde omgeving.BifidobacterieEnEscherichia shigellanaar een die steeds meer op de darm van de moeder lijkt. De microbiële diversiteit, aanvankelijk bij zuigelingen, nam in de loop van de tijd toe. Terwijl de microbiomen van de moeder relatief stabiel bleven, vertoonden de microbiomen van kinderen dynamische veranderingen, vooral tussen 6 en 12 maanden. Na twaalf maanden kwam de samenstelling van de microbiële gemeenschappen van kinderen dichter bij die van hun moeders, wat wijst op een verschuiving.

De toedieningswijze en voedingspatronen speelden een cruciale rol bij het vormgeven van vroege microbiële gemeenschappen. De door Pünne ondersteunde heffing ging gepaard met hogere diversiteitsindices. Borstvoeding had ook een significante invloed op de bacteriële samenstelling. Deze effecten namen echter af met twaalf maanden, wat erop wijst dat andere factoren, zoals voeding, geleidelijk de omgevingsinvloeden matigden.

Specifieke lactose geassocieerd met vroege bacteriën: Het onderzoek identificeerde lacto-N-fucopentaose III, een koolhydraat dat overvloedig aanwezig is in moedermelk, dat na drie maanden aanzienlijk afneemt en nauw verband houdt met de aanwezigheid (of achteruitgang) van bacteriën zoals Bifidobacterium en streptokokken.

Prenatale blootstelling aan sporenelementen had meetbare effecten. Blootstelling aan selenium werd geassocieerd met een verhoogde microbiële diversiteit, terwijl koper en kwik geassocieerd werden met een verminderde diversiteit. Bij mannelijke kinderen verhoogde de blootstelling aan mangaan de microbiële rijkdom, terwijl bij vrouwelijke kinderen de diversiteit door kwik afnam. Sommige associaties werden alleen in bepaalde contexten waargenomen, zoals: bijvoorbeeld een grotere diversiteit bij blootstelling aan arseen bij zuigelingen die een pincetvoeding kregen, of positieve associaties tussen blootstelling aan ijzer en microbiële diversiteit bij zuigelingen die gemengde voeding kregen. Niet alle sporenelementen vertoonden statistisch significante associaties in het algemene cohort. Uit gestratificeerde analyses bleek verder dat specifieke blootstellingen de microbiële diversiteit verschillend beïnvloedden, afhankelijk van de wijze van toediening en het voedingspatroon.

Bij het vergelijken van groepen met een lage, gemiddelde en hoge blootstelling aan sporenelementen viel koper op. Een hoge prenatale blootstelling aan koper resulteerde na drie maanden in een significant lagere microbiële diversiteit, hoewel dit effect in de loop van de tijd afnam. Bacteriële taxa verschuiven ook als reactie op blootstelling. De blootstelling aan aluminium nam bijvoorbeeld toeBifidobacteriënEnCutibacteriënmaar veranderde de microbiële diversiteit niet. Blootstelling aan mangaan en lood veranderde de niveaus vanErysipelatoclostridiumEnRuminococcus gnavus. Blootstelling aan ijzer ging gepaard met een afname vanEnterokokkenovervloed.

Metabolomische analyse onthulde 56 significant veranderde metabolieten tussen 3 en 6 maanden en 515 tussen 6 en 12 maanden. Deze omvatten veranderingen in vetzuren, koolhydraten, galzuren en flavonen. Sommige metabolieten, zoals lacto-n-fucopentaose III, werden geassocieerd met specifieke bacteriële taxa, waaronderStreptokokkenEnBlautia. Prenatale blootstelling aan selenium en cadmium ging gepaard met verschuivingen in de concentraties van metabolieten, wat erop wijst dat sporenelementen niet alleen de microbiële samenstelling maar ook de microbiële functie beïnvloeden.

Sporenelementen vormden ook de genenprofielen voor antibioticaresistentie. In totaal werden 263 Args geïdentificeerd. Zuigelingen vertoonden een hogere frequentie van tetracycline- en fluorochinolonresistentiegenen, terwijl moeders een hogere frequentie van macrolide- en lincosamideresistentiegenen hadden. Blootstelling aan koper en arseen ging gepaard met verhoogde parameters zoals aminoglycoside-effluxpomp D (ACRD) en multidrug transporter subunit B (MDTB), vooral op de leeftijd van 6 maanden. Ondanks enige overlap verschilden de profielen van baby's van die van hun moeders, hoewel er in de loop van de tijd convergentie werd waargenomen. Sommige associaties tussen sporenelementen en Arg-profielen waren alleen statistisch significant in bepaalde leeftijdsgroepen of blootstellingscategorieën.

Conclusies

Het microbioom van de moeder bleef opmerkelijk stabiel: hoewel het microbioom van baby's dynamisch veranderde, toont het onderzoek aan dat de darmgemeenschappen van moeders het eerste jaar na de geboorte weinig verschil vertoonden, wat een schril contrast vormde met hun zich ontwikkelende baby's.

Concluderend laat deze studie zien dat prenatale blootstelling aan sporenelementen zoals selenium, koper, mangaan en arseen de profielen van het darmmicrobioom, metaboloom en antibioticaresistentiegenen bij zuigelingen aanzienlijk verandert. Deze veranderingen kunnen al na drie maanden worden opgemerkt en blijven zich gedurende het eerste levensjaar ontwikkelen.

De resultaten benadrukken het belang van prenatale blootstelling aan het milieu bij het vormgeven van de vroege darmontwikkeling en hun potentiële impact op de gezondheidsresultaten op de lange termijn. Niet-invasieve haarmonsters van de moeder vormen een waardevolle methode voor het monitoren van deze blootstelling.

Gezien de observaties van het onderzoek is verder onderzoek nodig om causale relaties vast te stellen en de onderliggende mechanismen te identificeren. Vroegtijdig ingrijpen om schadelijke blootstelling te verminderen zou een gezondere ontwikkeling van het microbioom kunnen ondersteunen en mogelijk toekomstige ziekterisico's kunnen verminderen.

Bronnen: