Varhainen antibioottien käyttö häiritsee imeväisten immuunijärjestelmän kehitystä

Rochesterin yliopiston lääketieteellisen keskuksen (URMC) tutkijoiden uusi tutkimus on osoittanut, että varhainen altistuminen antibiooteille voi heikentää vauvan immuunijärjestelmän kehitystä ja luonnollinen metaboliitti voi olla avain vaurioiden korjaamiseen.

Cell -lehdessä julkaistu tutkimus osoitti, että antibiooteille altistuminen raskauden ja imeväisten aikana voi pysyvästi heikentää immuunijärjestelmän kykyä torjua hengitystieinfektioita, kuten flunssaa. Analysoimalla sekä hiirimalleja että ihmisvauvojen keuhkokudosta tutkijat havaitsivat, että varhainen antibioottien käyttö häiritsee suoliston mikrobiomin kykyä tuottaa inosiinia, molekyyliä, joka toimii tärkeänä signaalina immuunisolujen kehittymiselle.

Lisäämällä inosiinia hiiriin tutkijat pystyivät kuitenkin korjaamaan antibioottien aiheuttamat immuunijärjestelmän ongelmat, mikä avasi oven mahdollisille terapeuttisille strategioille immuunimuistin tehostamiseksi haavoittuvilla imeväisillä.

”Ajattele inosiinia molekyyliviestinvälittäjänä. Se kulkeutuu suolistosta kehittyviin immuunisoluihin ja ’opettaa’ niitä kypsymään kunnolla ja valmistautumaan tuleviin infektioihin”, selitti tutkimuksen vanhempi kirjoittaja ja Golisano Children's Hospitalin (GCH) vastasyntyneiden osaston johtaja Hitesh Deshmukh UR Medicinessä.

Projekti oli osa pitkäaikaista NIH R35 -rahoitteista aloitetta, jossa tutkittiin, miten varhaisen elämän altistukset muokkaavat elinikäistä riskiä sairastua esimerkiksi astmaan ja krooniseen keuhkosairauteen.

”Tiedämme, että antibiootit voivat pelastaa vauvojen hengen, mutta ne myös häiritsevät mikrobiomia immuunijärjestelmän kehityksen kriittisenä aikana”, Deshmukh sanoi. ”Tutkimuksemme osoittaa yhden tavan, jolla tämä häiriö vaikuttaa keuhkojen immuniteettiin, ja mikä tärkeintä, mahdollisen tavan korjata se.”

Häiriö vaikuttaa kudosperäisten muisti-T-solujen muodostumiseen. Nämä erikoistuneet immuunisolut elävät keuhkoissa ja tarjoavat pitkäaikaisen suojan virusinfektioita vastaan. Ilman näitä soluja imeväiset voivat pysyä alttiina vakaville hengitystiesairauksille pitkälle aikuisuuteen asti.

”Havaitsimme, että suoliston mikrobiomi toimii kehittyvän immuunijärjestelmän opettajana”, Deshmukh selitti. ”Kun antibiootit häiritsevät tätä luonnollista oppimisprosessia, se on kuin poistaisi keskeisiä lukuja oppikirjasta: immuunijärjestelmä ei koskaan opi tärkeitä asioita hengitystieinfektioiden torjunnasta.”

Tutkimuksen keskeiset havainnot:

Tutkimuksessa verrattiin yleisille antibiooteille (ampisilliini, gentamisiini ja vankomysiini – samat lääkkeet, joita usein käytetään raskaana oleville naisille ja vastasyntyneille) altistuneita hiiripoikasia hiiriin, joiden luonnollinen mikrobiomi säilyi ehjänä.

Hiirillä, jotka altistuvat antibiooteille:

• Suojaavien CD8+ T-solujen populaatio keuhkoissa väheni merkittävästi.

• Kudoksellisissa muistisoluissa, keuhkoissa elävissä ja uudelleeninfektiolta suojaavissa erikoistuneissa immuunisoluissa, havaittiin heikentynyt kyky muodostaa soluja, jotka ovat kudoksissa.

• Immuunipuutokset jatkuivat aikuisuuteen asti, mikä viittaa pysyviin muutoksiin immuunijärjestelmän kehityksessä.

NIH:n rahoittaman BRINDL-biopankin keuhkokudosnäytteiden avulla tiimi vahvisti, että antibiooteille altistuneilla ihmisvauvoilla oli samanlaisia immuunipuutoksia. Näillä vauvoilla oli paitsi vähemmän muistisoluja, myös heidän geenien ilmentymismallinsa olivat samankaltaisia kuin vanhemmilla aikuisilla, mikä liittyy myös lisääntyneeseen hengitystieinfektioiden riskiin.

Tärkeintä on, että inosiinin lisääminen antibiooteille altistetuille hiirille palautti merkittävästi niiden kyvyn kehittää toiminnallisia muistisoluja ja muodostaa tehokkaita immuunivasteita, mikä avasi lupaavia näkymiä tulevaisuuden hoitoille.

”Tämä viittaa siihen, että voimme suojella riskiryhmään kuuluvia lapsia kohdennetulla ravintolisällä”, Deshmukh sanoi. ”Vaikka tarvitaan paljon lisää tutkimusta ennen kuin tätä lähestymistapaa voidaan soveltaa kliinisesti, meillä on nyt tie eteenpäin.”

Tutkimuksen tulokset voisivat vaikuttaa tulevaan tutkimukseen, jossa kehitetään interventioita – mukaan lukien ravintolisät, metaboliittihoito tai mikrobiomia tukevat strategiat – joiden avulla vastasyntyneet voivat kehittää vahvemman immuunimuistin ilman, että heidän tarvitsee turvautua pelkästään antibiootteihin tai riskialttiisiin probiootteihin.

Deshmukh huomautti, että GCH-neonatologi Gloria Preihuberilla, lääketieteen tohtorilla, oli keskeinen rooli tutkimuksessa. Hänen 15 vuoden aikana kerättyjen NIH:n tukemien imeväisten keuhkonäytteiden BRINDL-biopankkinsa mahdollisti tutkimusryhmän testata löydöksiään ihmissoluissa.

”Tämä artikkeli ei olisi ollut mahdollinen ilman tohtori Prayhuberin anteliaisuutta ja asiantuntemusta”, Deshmukh sanoi. ”Mahdollisuus verrata hiiren tuloksia ihmissolujen tuloksiin oli ehdottoman tärkeää. Se on yksi tärkeimmistä syistä, miksi tulin Rochesteriin (Cincinnati Children's -sairaalasta) – tekemään yhteistyötä hänen kanssaan.”