Mors eksponering for metaller omkobler spedbarnets tarm- og resistensgener

Mors eksponering for metaller omkobler spedbarnets tarm- og resistensgener

Ny forskning viser hvordan spormetaller mødre blir utsatt for under svangerskapet kan forme babyens tarmbakterier, metabolske veier og til og med antibiotikaresistens, noe som potensielt kan påvirke livslang helse.

I en studie nylig publisert i tidsskriftetNaturkommunikasjonSEn gruppe forskere undersøkte hvordan prenatal eksponering for sporstoffer påvirker mikrobiom, metabolom og antibiotikaresistensgenprofiler i det første leveåret.

Det er viktig å merke seg at disse resultatene er basert på observasjonsassosiasjoner og ikke etablerer kausalitet. Umålt forvirring eller andre miljøeksponeringer kan også påvirke observerte sammenhenger.

bakgrunn

Ved fødselen er en nyfødts tarm et blankt ark; I løpet av få dager blir det et komplekst mikrobielt økosystem. Denne tidlige koloniseringen er avgjørende fordi tarmmikrobiomet påvirker alt fra fordøyelse til immunitet. Vaginal fødsel, amming og miljøeksponering påvirker utviklingen av disse mikrobielle samfunnene. Forurensninger som tungmetaller, arsen, kvikksølv og bly er imidlertid allestedsnærværende og kan krysse morkaken. Disse sporstoffene har vært knyttet til nevroutviklingsskader, men deres effekter på barnets mikrobiom er uklare. Nåværende metoder for å studere prenatal eksponering er ofte invasive. Derfor er det nødvendig med ytterligere forskning for å undersøke hvordan ikke-invasive indikatorer som morshår reflekterer eksponeringer som påvirker helsen i tidlig liv.

Om studiet

Spedbarns tarmmetabolitter endret seg dramatisk da faste stoffer ble introdusert: Mens nyhetene nevner metabolittendringer, viser avisen en slående forskjell i størrelse: Under metabolittekspansjon endret bare 56 metabolitter seg betydelig mellom 3 og 6 måneder, men en massiv 515 endret seg mellom 6 og 12 måneder når diettene ble utvidet.

Forskere rekrutterte 146 mor-spedbarn-par i Kina og samlet inn hårprøver fra mor seks uker etter fødselen for å vurdere prenatal eksponering for 12 sporstoffer, inkludert arsen, bly, kvikksølv, selen og kobber. Spedbarns- og mors avføringsprøver ble samlet på tre tidspunkter, omtrent 3, 6 og 12 måneder etter fødsel, for 16S ribosomal ribonukleinsyre (RNA) gensekvensering, metagenomisk analyse og metabolomisk profilering. Totalt 353 avføringsprøver gjennomgikk sekvensering, hvorav 65 ble analysert med metagenomikk og 198 analysert med metabolomikk. Hårprøvedata var tilgjengelig for 119 mødre, hvorav 83 ble matchet med avføringsprøver.

Mikrobiell mangfold ble vurdert ved å bruke indekser som Shannon og Chao1. Statistiske metoder, inkludert lineær regresjon og stratifisert analyse, ble brukt for å oppdage assosiasjoner mellom sporelementkonsentrasjoner og mikrobielle metrikker. Antibiotikaresistensgenprofiler (ARG) ble analysert i avføringsprøver fra 33 spedbarn og 32 mødre ved bruk av metagenomiske tilnærminger. Metabolomiske analyser identifiserte over 3800 metabolitter på tvers av avføringsprøver, og korrelasjoner mellom mikrobielle taxa og metabolitter ble undersøkt ved bruk av Spearman-korrelasjon. Utviklingen av spedbarns tarmmikrobiomet ble sporet over tid og sammenlignet med mors profiler. Differensiell forekomst av mikrober og metabolitter ble vurdert ved bruk av lineær diskriminantanalyse, og data ble justert for flere sammenligninger for å sikre statistisk nøyaktighet.

Studieresultater

Spedbarnets tarmmikrobiomet vil gjennomgå betydelig utvikling det første året, og gå over fra et lokalsamfunnsdominert miljødominert miljøBifidobacteriumOgEscherichia shigellatil en som i økende grad minner om mors tarm. Mikrobiell mangfold, først hos spedbarn, økte over tid. Mens mors mikrobiomer forble relativt stabile, viste spedbarnsmikrobiomer dynamiske endringer, spesielt mellom 6 og 12 måneder. Etter 12 måneder kom sammensetningen av barns mikrobielle samfunn tettere sammen med mødrene deres, noe som indikerer et skifte.

Leveringsmodus og fôringsmønstre spilte en avgjørende rolle i utformingen av tidlige mikrobielle samfunn. Den Pünne-støttede avgiften var assosiert med høyere mangfoldsindekser. Amming påvirket også bakteriesammensetningen betydelig. Imidlertid avtok disse effektene med 12 måneder, noe som indikerer at andre faktorer, som kosthold, gradvis modererte miljøpåvirkninger.

Spesifikk laktose assosiert med tidlige bakterier: Studien identifiserte lakto-N-fucopentaose III, et karbohydrat som er rikelig i morsmelk, som reduseres betydelig etter 3 måneder og er nært knyttet til tilstedeværelsen (eller nedgangen) av bakterier som Bifidobacterium og streptokokker.

Prenatal eksponering for sporstoffer hadde målbare effekter. Seleneksponering var assosiert med økt mikrobiell mangfold, mens kobber og kvikksølv var assosiert med redusert mangfold. Hos mannlige spedbarn økte manganeksponering mikrobiell rikdom, mens hos kvinnelige spedbarn reduserte kvikksølv mangfoldet. Noen assosiasjoner ble bare observert i visse sammenhenger, slik som: For eksempel økt mangfold med arseneksponering av tangfôrede spedbarn eller positive assosiasjoner mellom jerneksponering og mikrobiell mangfold hos spedbarn som er blandet. Ikke alle sporelementer viste statistisk signifikante assosiasjoner i den generelle kohorten. Stratifisert analyse viste videre at spesifikke eksponeringer påvirket mikrobiell mangfold forskjellig avhengig av leveringsmåte og fôringsmønster.

Når man sammenligner grupper med lav, middels og høy eksponering for sporstoffer, skilte kobber seg ut. Høy prenatal kobbereksponering resulterte i betydelig lavere mikrobiell mangfold etter 3 måneder, selv om denne effekten avtok over tid. Bakterietaksa skifter også som respons på eksponeringer. For eksempel økte eksponeringen for aluminiumBifidobakterierOgCutibacteriamen endret ikke mikrobiell mangfold. Mangan og bly eksponering endret nivåene avErysipelatoclostridiumOgRuminococcus gnavus. Jerneksponering var assosiert med en reduksjon iEnterokokkoverflod.

Metabolomisk analyse viste 56 signifikant endrede metabolitter mellom 3 og 6 måneder og 515 mellom 6 og 12 måneder. Disse inkluderte endringer i fettsyrer, karbohydrater, gallesyrer og flavoner. Noen metabolitter, som lakto-n-fucopentaose III, var assosiert med spesifikke bakterielle taxa, inkludertStreptokokkerOgBlautia. Prenatal eksponering for selen og kadmium var assosiert med endringer i metabolittkonsentrasjoner, noe som tyder på at sporstoffer påvirker ikke bare mikrobiell sammensetning, men også mikrobiell funksjon.

Sporelementer formet også genprofilene for antibiotikaresistens. Totalt 263 Args ble identifisert. Spedbarn viste en høyere frekvens av tetracyklin- og fluorokinolonresistensgener, mens mødre hadde en høyere frekvens av makrolid- og lincosamidresistensgener. Kobber- og arseneksponering var assosiert med økte parametere som aminoglykosid efflux pumpe D (ACRD) og multidrug transporter subunit B (MDTB), spesielt ved 6 måneders alder. Til tross for noe overlapping, skilte spedbarnsprofiler seg fra mødrene deres, selv om konvergens ble observert over tid. Noen assosiasjoner mellom sporelementer og Arg-profiler var statistisk signifikante bare i visse aldersgrupper eller eksponeringskategorier.

Konklusjoner

Mors mikrobiomet forble bemerkelsesverdig stabilt: Mens spedbarnsmikrobiomer endret seg dynamisk, viser studien at mors tarmsamfunn viste liten forskjell gjennom det første året etter fødselen, noe som skaper en sterk kontrast til spedbarnene deres under utvikling.

Som konklusjon viser denne studien at prenatal eksponering for sporelementer som selen, kobber, mangan og arsen signifikant endrer tarmmikrobiom, metabolom og antibiotikaresistensgenprofiler hos spedbarn. Disse endringene kan oppdages så tidlig som tre måneder og fortsetter å utvikle seg i løpet av det første leveåret.

Resultatene fremhever viktigheten av prenatal miljøeksponering for å forme tidlig tarmutvikling og deres potensielle innvirkning på langsiktige helseutfall. Ikke-invasiv hårprøvetaking hos mor gir en verdifull metode for å overvåke disse eksponeringene.

Gitt observasjonen av studien, er ytterligere forskning nødvendig for å etablere årsakssammenhenger og identifisere de underliggende mekanismene. Tidlig intervensjon for å redusere skadelig eksponering kan støtte sunnere mikrobiomutvikling og potensielt redusere fremtidig sykdomsrisiko.

Kilder: