Ny undersøgelse kan hjælpe med at forhindre dødelige infektioner hos babyer

For tidlige spædbørn født før 28-30 ugers liv har stor risiko for mange komplikationer, blandt hvilke chancerne for at dø af en infektion, der starter i tarmen, er meget store. En ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Naturmedicin rapporterer, at sådanne infektioner er meget mere sandsynlige, hvis noget forstyrrer den normale mikrobielle ophobning i tarmen. Tilføjelse af visse bakteriestammer beskytter mod sådanne infektioner, på den anden side.

Forskere Jeffrey Singer og Casey Weaver siger, "Vores resultater giver mulighed for rationelt design og test af effektive probiotiske behandlinger for at beskytte for tidligt fødte spædbørn."

Sen infektion og dysbiose

Infektioner, der forekommer 3 eller flere dage efter fødslen, er mærket sepsis med sen debut. Forskerne konkluderede, at sepsis sent opstået ofte fremmes af hyper-spredning af en enkelt art i tarmen. Dette fænomen kaldes neonatal dysbiose. Når dette sker, sen debut sepsis følger ofte. Klinisk arbejde, der viser dette fund, er nu blevet valideret af resultaterne af denne undersøgelse.

Forskerne siger, "Vores model skal hjælpe med at definere mekanismer, hvormed pionerarter i det udviklende mikrobiom hos nyfødte forhindrer - eller undlader at forhindre - dysbiose, der disponerer for LOS."

Studiet

Den nuværende undersøgelse brugte mus, fordi nyfødte mus har tarm, der stadig udvikler sig ved fødslen og kort tid efter. Dette gør dem mere sammenlignelige med de umodne tarmene hos meget for tidligt fødte babyer.

Forskerne brugte nyfødte unger udsat for en sygdomsfremkaldende stamme af bakterien Klebsiella pneumoniae Kp-43816, som blev indsat i deres umodne maver. Disse mikrober er konstrueret til at bære et biomolekyle, der er selvlysende. Som resultat, positionen af ​​bakterievæksterne i tarmen hos levende dyr kan tydeligt ses. I øvrigt, det er let at spore deres spredning ud af tarmen for at invadere resten af ​​kroppen. Bioluminescens er ideel til denne opgave, da den er synlig, selv når den er overlejret med næsten en solid tomme væv.

Bakterier Klebsiella, 3D illustration Kredit:Kateryna Kon / Shutterstock

De indsatte den patogene stamme i en dosis, der ville dræbe 50% af dyrene inden for 10 dage. Ved denne dosis, de så hvordan Klebsiella flyttet ud af tarmen på netop de punkter, hvor den havde dannet de tætteste vækster eller kolonier. På samme tid, dysbiose var ikke universelt forbundet med sepsis. Dette korrelerer med menneskelige premature babyer, ikke alle udvikler sepsis sent.

Det næste trin var at placere en ikke-sygdomsfremkaldende stamme af den samme bakterie, nemlig, Kp-39, ind i den nyfødte musemave. På dette tidspunkt var forskerne forbløffet over at se, hvordan denne stamme ikke forårsagede sygdom, som forventet, men blev fundet at bevæge sig ud af tarmen ind i underlivet. Det forårsagede også infektioner i leveren eller mesenteriet, den vaskulære stilk, der forbinder de abdominale blodkar med resten af ​​kroppen. I løbet af 9 dage, ungerne rensede bakterierne fra deres kroppe.

Konklusionerne

Det føler forskerne, mens begge Klebsiella belastninger kunne migrere gennem tarmvæggen, der er klare forskelle i den måde, værtsimmunsystemet fjerner disse mikrober fra kroppen efter, at det har udført dette trin. Denne forskel fortsatte, da stammerne blev injiceret direkte i bughinden, så de ikke behøvede at migrere ud af tarmlumen.

Dysbiose med og uden sen debut sepsis

I tilfælde af peritoneal injektion med Kp-43816, alle de nyfødte mus døde inden for 24 timer. Imidlertid, da Kp-39 blev brugt, ikke en eneste musehvalp døde, og bakterierne blev ryddet fra kroppen inden for en uge. Kapselvariationer mellem disse stammer viste forskerne, at kapslen omkring den mere virulente stamme modstod virkningen af ​​immunceller ved at opsluge og fjerne disse bakterier. Som resultat, de var i stand til med succes at inficere pus, i modsætning til Kp-39.

Som et resultat af dette eksperiment, videnskabsmændene var i stand til at skelne og spore to forskellige hændelser:mens Kp-43816-stammen følger en vej, der afspejler sepsis med sen debut som følge af dysbiose hos den nyfødte, Kp-39 tillader udvikling af dysbiose uden sepsis eller død, hvilket ville ødelægge billedet.

De fulgte op på denne undersøgelse ved at ændre sammensætningen af ​​tarmmikrobiomet hos musunger. De fandt ud af, at de kunne ændre niveauet for modtagelighed for tarmdysbiose og sen debut sepsis. Det er allerede kendt, at det normale eller sunde tarmmikrobiom er afgørende for at forhindre patogenkolonisering og invasion. Når en population af kimfrie musunger, som mangler et tarmmikrobiom, blev udsat for Kp-43816, alle var ens inficeret af bakterien, resulterer i sen debut sepsis.

Antibiotikabehandling hos moderen

Tager tingene videre, forskerne administrerede nu antibiotika til gravide mus fra en dag før levering til flere dage derefter, efter hvilket Klebsiella infektion med den virulente stamme blev indført. Der blev givet to forskellige antibiotika, dvs. gentamicin og vancomycin. Da begge absorberes meget lidt, tilstedeværelsen af ​​antibiotika vil sandsynligvis ikke være signifikant hos musungerne. Imidlertid, moderens tarmbakteriepopulation ville blive ændret på mange måder. På tur, dette vil betyde, at ungerne udsættes for en anden type tarmmikrobiom efter fødslen og vil udvikle denne type mikrobiom.

Hvad der skete var, at ungerne til mødre på gentamicin var meget tilbøjelige til infektion, men ikke for mødre behandlet med vancomycin, sammenlignet med kontroller. Gentagelse af forsøget med den avirulente stamme Kp-39 resulterede i nul dødelighed, men større dysbiose hos gentamicinunger sammenlignet med vancomycinunger.

Lactobacillus -stammer var mere rigelige i vancomycin -ungenes tarmflora sammenlignet med gentamicin -ungerne. Dermed, det lader til, at Lactobacillus tal korrelerer med øget eller nedsat sårbarhed over for begyndelsen af ​​dysbiose og sen debut sepsis hos den nyfødte.

DNA -sekventering for at identificere de bakterier, der dominerede tarmmikrobiomet, viste det Lactobacillus murinus var fremherskende hos ungerne født af mødre på vancomycin. Imidlertid, med gentamicin, denne stamme var næsten fraværende hos ungerne.

Et andet spændende fund var det L. murinus er følsom over for gentamicins virkning, men resistent over for vancomycins virkning. Fjernelsen af ​​denne beskyttende og gavnlige art ved administration af gentamicin banede vejen for dysbiose hos nyfødte, ved at blokere passagen af ​​denne 'gode' bakterie fra moderens tarm til ungerne.

Forebyggelse af dysbiose med gavnlige bakterier

For at bekræfte disse fund, forskerne administrerede nu L. murinus til unger født af gentamicinbehandlede mødre, før disse hvalpe udsættes for Kp-39. Forekomsten af ​​dysbiose faldt kraftigt i denne gruppe sammenlignet med kontroller. I et andet sæt eksperimentelle mus, de fandt også, at en stamme af Escherichia coli (E. coli) bakterier, der bruges i probiotika, er også i stand til at give lignende beskyttelse i disse grupper af unger, men den samme handling manglede, da flere andre almindelige stammer af Lactobacillus anvendt i probiotika blev testet.

Undersøgelsen fandt også, at meget unge unger lignede for tidligt fødte babyer, idet fakultative anerober dominerede deres tarmmiljø. Disse bakterier tilhører forskellige stammer, men er ens ved at de kan leve og vokse med eller uden ilt. Dette er karakteristisk for tarmene hos meget umodne unger og babyer.

Med vækst og modning, mikrobiomsammensætningen ændres, indtil den kan sammenlignes med ældste eller ældre spædbørns, med overvejende obligatoriske anerober. Disse bakterier vokser kun, hvis ilt er fraværende og dør i nærvær af ilt. Ældre unger, der havde denne type modent mikrobiom, udviklede ikke neonatal dysbiose.

Dermed, det ser ud til, at når der er ilt i tarmene hos nyfødte mus, obligatoriske anerober hæmmes, tillader tilvækst af andre arter. Dette kan være grunden til, at dysbiose forekommer hyppigere hos meget små spædbørn.

Implikationer

Forfatterne konkluderer, at nogle normale bakteriearter er essentielle såvel som tilstrækkelige til at forhindre overvækst af patogene arter i den nyfødte tarm, og hæmmer dermed sen debut sepsis som følge af dysbiose. Forskere Singer og Casey Weaver siger, "De giver et grundlag for at forstå, hvorfor nogle probiotika er beskyttende, hvorimod andre ikke er det. Dette kan have vigtige konsekvenser for klinisk praksis, hvor både moder- og neonatal antibiotikabrug kan ændre det neonatale mikrobiom, og hvor spædbørn med meget lav fødselsvægt får probiotika uden klare beviser for foretrukne probiotiske arter. ”

• Dråber, der indeholder en specifik probiotisk stamme, kan reducere kolik hos spædbørn
• Spise fuld frugt kunne reducere blodtrykket for både mænd og kvinder