Moderns exponering för metaller kopplar om spädbarnets tarm- och resistensgener

Moderns exponering för metaller kopplar om spädbarnets tarm- och resistensgener

Ny forskning visar hur spårmetaller mödrar utsätts för under graviditeten kan forma sina barns tarmbakterier, metabola vägar och till och med antibiotikaresistens, vilket potentiellt kan påverka livslångt hälsa.

I en studie som nyligen publicerats i tidskriftenNaturkommunikationSEn grupp forskare undersökte hur prenatal exponering för spårämnen påverkar genprofilerna för mikrobiom, metabolom och antibiotikaresistens under det första levnadsåret.

Det är viktigt att notera att dessa resultat är baserade på observationsassociationer och inte fastställer kausalitet. Omätta förväxlingar eller annan miljöexponering kan också påverka observerade samband.

bakgrund

Vid födseln är en nyfödds tarmar ett blankt blad; Inom några dagar blir det ett komplext mikrobiellt ekosystem. Denna tidiga kolonisering är avgörande eftersom tarmmikrobiomet påverkar allt från matsmältning till immunitet. Vaginal födelse, amning och miljöexponering påverkar utvecklingen av dessa mikrobiella samhällen. Men föroreningar som tungmetaller, arsenik, kvicksilver och bly finns överallt och kan passera placentan. Dessa spårämnen har kopplats till neuroutvecklingsskador, men deras effekter på barnets mikrobiom är oklara. Nuvarande metoder för att studera prenatal exponering är ofta invasiva. Därför behövs ytterligare forskning för att undersöka hur icke-invasiva indikatorer som mödrars hår återspeglar exponeringar som påverkar hälsan i tidigt liv.

Om studien

Spädbarns tarmmetaboliter förändrades dramatiskt när fasta ämnen introducerades: Medan nyheterna nämner metabolitförändringar visar tidningen en slående skillnad i storlek: Under metabolitexpansion förändrades endast 56 metaboliter signifikant mellan 3 och 6 månader, men en massiv 515 förändrades mellan 6 och 12 månader när dieterna utökades.

Forskare rekryterade 146 moder-spädbarnspar i Kina och samlade in moderhårprov sex veckor efter födseln för att bedöma prenatal exponering för 12 spårämnen, inklusive arsenik, bly, kvicksilver, selen och koppar. Spädbarns- och moderns avföringsprover samlades in vid tre tidpunkter, cirka 3, 6 och 12 månader efter förlossningen, för 16S ribosomal ribonukleinsyra (RNA) gensekvensering, metagenomisk analys och metabolomisk profilering. Totalt 353 avföringsprover genomgick sekvensering, varav 65 analyserades med metagenomik och 198 analyserades med metabolomik. Hårprovsdata var tillgängliga för 119 mödrar, varav 83 matchades med avföringsprover.

Mikrobiell mångfald bedömdes med hjälp av index som Shannon och Chao1. Statistiska metoder, inklusive linjär regression och stratifierad analys, användes för att detektera samband mellan spårelementkoncentrationer och mikrobiella mått. Antibiotikaresistensgenprofiler (ARG) analyserades i avföringsprover från 33 spädbarn och 32 mödrar med hjälp av metagenomiska metoder. Metabolomiska analyser identifierade över 3 800 metaboliter över avföringsprover, och korrelationer mellan mikrobiella taxa och metaboliter undersöktes med Spearman-korrelation. Utvecklingen av spädbarns tarmmikrobiomet spårades över tid och jämfördes med moderns profiler. Differentiella mängder av mikrober och metaboliter bedömdes med hjälp av linjär diskriminantanalys, och data justerades för flera jämförelser för att säkerställa statistisk noggrannhet.

Studieresultat

Spädbarns tarmmikrobiomet kommer att genomgå betydande utveckling under det första året och övergå från en gemenskapsdominerad gemenskapsdominerad miljöBifidobacteriumOchEscherichia shigellatill en som allt mer liknar moderns tarm. Mikrobiell mångfald, initialt hos spädbarn, ökade med tiden. Medan moderns mikrobiomer förblev relativt stabila, visade spädbarnsmikrobiomer dynamiska förändringar, särskilt mellan 6 och 12 månader. Efter 12 månader kom sammansättningen av barns mikrobiella samhällen närmare den hos deras mödrar, vilket tyder på en förändring.

Leveranssätt och matningsmönster spelade en avgörande roll för att forma tidiga mikrobiella samhällen. Den Pünne-stödda avgiften var förknippad med högre mångfaldsindex. Amning påverkade också avsevärt bakteriesammansättningen. Dessa effekter minskade dock med 12 månader, vilket tyder på att andra faktorer, såsom kost, gradvis dämpade miljöpåverkan.

Specifik laktos associerad med tidiga bakterier: Studien identifierade lakto-N-fucopentaose III, en kolhydrat som finns i överflöd i bröstmjölk, som minskar markant efter 3 månader och är nära knuten till närvaron (eller nedgången) av bakterier som Bifidobacterium och streptokocker.

Prenatal exponering för spårämnen hade mätbara effekter. Selenexponering var associerad med ökad mikrobiell mångfald, medan koppar och kvicksilver var associerad med minskad mångfald. Hos manliga spädbarn ökade manganexponering mikrobiell rikedom, medan kvicksilver minskade mångfalden hos kvinnliga spädbarn. Vissa samband observerades endast i vissa sammanhang, såsom: Till exempel ökad mångfald med arsenikexponering av pincettmatade spädbarn eller positiva samband mellan järnexponering och mikrobiell mångfald hos spädbarn som matats med blandmat. Inte alla spårämnen visade statistiskt signifikanta samband i den allmänna kohorten. Stratifierad analys visade vidare att specifika exponeringar påverkade mikrobiell mångfald olika beroende på tillförselsätt och matningsmönster.

När man jämför grupper med låg, medel och hög exponering för spårämnen stack koppar ut. Hög prenatal kopparexponering resulterade i signifikant lägre mikrobiell mångfald efter 3 månader, även om denna effekt minskade med tiden. Bakterieskatter förändras också som svar på exponeringar. Exempelvis ökade aluminiumexponeringenBifidobakterierOchCutibacteriamen förändrade inte mikrobiell mångfald. Mangan och bly exponering förändrade nivåerna avErysipelatoclostridiumOchRuminococcus gnavus. Järnexponering var associerad med en minskning avEnterokockeröverflöd.

Metabolomisk analys visade 56 signifikant förändrade metaboliter mellan 3 och 6 månader och 515 mellan 6 och 12 månader. Dessa inkluderade förändringar i fettsyror, kolhydrater, gallsyror och flavoner. Vissa metaboliter, såsom lakto-n-fucopentaos III, associerades med specifika bakteriella taxa, inklusiveStreptokockOchBlautia. Prenatal exponering för selen och kadmium associerades med förändringar i metabolitkoncentrationer, vilket tyder på att spårämnen påverkar inte bara mikrobiell sammansättning utan även mikrobiell funktion.

Spårämnen formade också genprofilerna för antibiotikaresistens. Totalt 263 Args identifierades. Spädbarn visade en högre frekvens av tetracyklin- och fluorokinolonresistensgener, medan mödrar hade en högre frekvens av makrolid- och linkosamidresistensgener. Koppar- och arsenikexponering associerades med ökade parametrar som aminoglykosidutflödespump D (ACRD) och multidrug transporter subunit B (MDTB), särskilt vid 6 månaders ålder. Trots viss överlappning skilde sig spädbarnsprofiler från deras mödrar, även om konvergens observerades över tiden. Vissa samband mellan spårämnen och Arg-profiler var statistiskt signifikanta endast i vissa åldersgrupper eller exponeringskategorier.

Slutsatser

Moderns mikrobiomet förblev anmärkningsvärt stabilt: medan spädbarnsmikrobiomer förändrades dynamiskt, visar studien att mammans tarmsamhällen visade liten skillnad under det första året efter födseln, vilket skapar en skarp kontrast till deras utvecklande spädbarn.

Sammanfattningsvis visar denna studie att prenatal exponering för spårämnen som selen, koppar, mangan och arsenik signifikant förändrar tarmmikrobiom, metabolom och antibiotikaresistensgenprofiler hos spädbarn. Dessa förändringar kan upptäckas så tidigt som tre månader och fortsätter att utvecklas under det första levnadsåret.

Resultaten belyser vikten av prenatal miljöexponering för att forma tidig tarmutveckling och deras potentiella inverkan på långsiktiga hälsoresultat. Icke-invasiv hårprovtagning från mödrar är en värdefull metod för att övervaka dessa exponeringar.

Med tanke på observationen av studien behövs ytterligare forskning för att fastställa orsakssamband och identifiera de underliggande mekanismerna. Tidiga insatser för att minska skadlig exponering kan stödja en hälsosammare utveckling av mikrobiom och potentiellt minska framtida sjukdomsrisker.

Källor: