Tyrėjai Jeffrey Singer ir Casey Weaver sako:„Mūsų išvados suteikia galimybę racionaliai suprojektuoti ir išbandyti veiksmingą probiotikų terapiją, siekiant apsaugoti rizikos grupės neišnešiotus kūdikius“.
Infekcijos, atsiradusios praėjus 3 ar daugiau dienų po gimimo, vadinamos vėlyvojo sepsio pradžia. Mokslininkai padarė išvadą, kad vėlai prasidėjusį sepsį dažnai skatina vienos rūšies hiperproliferacija žarnyne. Šis reiškinys vadinamas naujagimio disbioze. Kai tai atsitiks, dažnai pasireiškia vėlyvas sepsis. Klinikinis darbas, rodantis šią išvadą, dabar buvo patvirtintas šio tyrimo išvadomis.
Mokslininkai sako, „Mūsų modelis turėtų padėti apibrėžti mechanizmus, kuriais besivystančios naujagimių mikrobiomos pionierių rūšys užkerta kelią disbiozei, kuri sukelia polinkį į LOS, arba nesugeba to išvengti“.
Dabartiniame tyrime buvo naudojamos pelės, nes naujagimių pelės turi žarnyną, kuris vis dar vystosi gimus ir netrukus po to. Tai daro juos labiau panašius į labai neišnešiotų kūdikių žarnas.
Mokslininkai naudojo naujagimius jauniklius, paveiktus ligą sukeliančios bakterijos padermės Klebsiella pneumoniae Kp-43816, kuris buvo įterptas į jų nesubrendusius skrandžius. Šie mikrobai buvo suprojektuoti nešti liuminescencinę biomolekulę. Kaip rezultatas, galima aiškiai matyti bakterijų augimo vietą gyvų gyvūnų žarnyne. Be to, nesunku sekti jų plitimą iš žarnyno ir įsiveržti į likusį kūną. Bioliuminescencija idealiai tinka šiai užduočiai atlikti, nes ji matoma net tada, kai ją dengia beveik vienas kietas audinio colis.
Klebsiella bakterijos, 3D iliustracija Kreditas:Kateryna Kon / ShutterstockJie įterpė patogeninę padermę tokia doze, kuri per 10 dienų nužudytų 50% gyvūnų. Vartojant šią dozę, jie matė, kaip Klebsiella pasitraukė iš žarnyno būtent tuose taškuose, kur susidarė tankiausi augimai ar kolonijos. Tuo pačiu metu, disbiozė nebuvo visuotinai susijusi su sepsiu. Tai susiję su neišnešiotais žmonėmis, ne visiems išsivysto vėlyvas sepsis.
Kitas žingsnis buvo ne ligą sukeliančios tos pačios bakterijos padermės įdėjimas, būtent, Kp-39, į naujagimio pelės skrandį. Šiuo metu tyrinėtojai buvo nustebę pamatę, kaip ši padermė nesukėlė ligų, kaip tikėtasi, bet buvo nustatyta, kad iš žarnyno juda į pilvą. Tai taip pat sukėlė kepenų ar tarpuplaučio infekcijas, kraujagyslių stiebas, jungiantis pilvo kraujagysles su likusia kūno dalimi. Per 9 dienas, jaunikliai pašalino bakterijas iš savo kūno.
Tyrėjai mano, kad abu Klebsiella padermės gali migruoti per žarnyno sienelę, yra akivaizdžių skirtumų, kaip šeimininko imuninė sistema išvalo šiuos mikrobus iš organizmo, atlikusi šį žingsnį. Šis skirtumas išliko, kai štamai buvo švirkščiami tiesiai į pilvaplėvę, kad jiems nereikėtų migruoti iš žarnyno spindžio.
Injekcijos į pilvaplėvę su Kp-43816 atveju visos naujagimės pelės mirė per 24 valandas. Tačiau, kai buvo naudojamas Kp-39, nė vienas pelės jauniklis nemirė, ir bakterijos buvo pašalintos iš organizmo per savaitę. Kapsuliniai skirtumai tarp šių padermių parodė tyrėjams, kad kapsulė aplink virulentiškesnę padermę priešinosi imuninių ląstelių veikimui, sugeriant ir pašalinant šias bakterijas. Kaip rezultatas, jie sugebėjo sėkmingai užkrėsti pūlį, skirtingai nei Kp-39.
Dėl šio eksperimento, mokslininkai sugebėjo atskirti ir sekti du skirtingus įvykius:nors Kp-43816 padermė eina keliu, kuris atspindi vėlyvą sepsį, atsiradusį dėl naujagimio disbiozės, Kp-39 leidžia vystytis disbiozei be jokio sepsio ar mirties, kuris sugadintų vaizdą.
Jie tęsė šį tyrimą, pakeisdami pelių jauniklių žarnyno mikrobiomo sudėtį. Jie nustatė, kad jie gali pakeisti jautrumą žarnyno disbiozei ir vėlyvam sepsiui. Jau žinoma, kad normalus ar sveikas žarnyno mikrobiomas yra labai svarbus siekiant užkirsti kelią patogenų kolonizacijai ir invazijai. Kai populiacijoje yra pelių jauniklių be bakterijų, kuriems trūksta žarnyno mikrobiomo, buvo veikiamas Kp-43816, visi buvo vienodai užkrėsti bakterijomis, dėl kurio prasideda vėlyvas sepsis.
Žvelgiant toliau, tyrėjai dabar skyrė antibiotikus nėščioms pelėms nuo vienos dienos iki gimdymo iki kelių dienų po to, po kurio Klebsiella buvo įvesta infekcija su virulentiška paderme. Buvo duoti du skirtingi antibiotikai, t. y. gentamicinas ir vankomicinas. Kadangi abu jie absorbuojami labai mažai, mažai tikėtina, kad antibiotikų buvimas pelių jaunikliams bus reikšmingas. Tačiau, motinos žarnyno bakterijų populiacija būtų pakeista įvairiais būdais. Savo ruožtu, tai reikš, kad jaunikliai po gimimo bus veikiami kitokio tipo žarnyno mikrobiomo ir jiems atsiras tokio tipo mikrobiomas.
Taip atsitiko, kad gentamicino vartojusių motinų jaunikliai buvo labai linkę į infekciją, bet ne motinų, gydytų vankomicinu, lyginant su kontrole. Pakartojus eksperimentą su avirulentine Kp-39 paderme, mirtingumas buvo nulinis, bet didesnė disbiozė gentamicino jaunikliams, palyginti su vankomicino jaunikliais.
Lactobacillus padermės buvo gausesnės vankomicino jauniklių žarnyno floroje, palyginti su gentamicino jaunikliais. Taigi, atrodo, kad Lactobacillus skaičiai koreliuoja su padidėjusiu ar sumažėjusiu jautrumu naujagimio disbiozės ir vėlyvo sepsio atsiradimui.
DNR sekos nustatymas žarnyno mikrobiomoje dominuojančioms bakterijoms parodė, kad Lactobacillus murinus buvo daugiausia jauniklių, gimusių motinoms, vartojusiems vankomicino. Tačiau, su gentamicinu, šios veislės jauniklių beveik nebuvo.
Kitas įdomus atradimas buvo tas L. murinus yra jautrus gentamicino veikimui, bet atsparus vankomicino poveikiui. Gentamicino vartojimas pašalinus šią apsauginę ir naudingą rūšį atvėrė kelią naujagimių disbiozei, blokuojant šios „geros“ bakterijos patekimą iš motinos žarnyno į jauniklius.
Norėdami patvirtinti šias išvadas, dabar tyrinėtojai L. murinus jaunikliams, gimusiems gentamicinu gydytoms motinoms, prieš atskleidžiant šiuos jauniklius Kp-39. Disbiozės dažnis šioje grupėje smarkiai sumažėjo, palyginti su kontroline grupe. Kitame eksperimentinių pelių rinkinyje jie taip pat nustatė, kad padermė Escherichia coli (E. coli) bakterijos, naudojamos probiotikuose, taip pat gali suteikti panašią apsaugą šioms jauniklių grupėms, tačiau to paties veiksmo trūko, kai buvo išbandytos kelios kitos įprastos probiotikams naudojamos Lactobacillus padermės.
Tyrimas taip pat parodė, kad labai jauni jaunikliai buvo panašūs į neišnešiotus kūdikius, nes jų žarnyno aplinkoje dominavo fakultatyviniai anerobai. Šios bakterijos priklauso skirtingoms padermėms, tačiau yra panašios tuo, kad gali gyventi ir augti su deguonimi arba be jos. Tai būdinga labai nesubrendusių jauniklių ir kūdikių žarnynui.
Su augimu ir brendimu, mikrobiomos sudėtis keičiasi tol, kol ji yra panaši į vyresnių ar vyresnių kūdikių, su daugiausia privalomais anerobais. Šios bakterijos auga tik tuo atveju, jei nėra deguonies, ir miršta esant deguoniui. Vyresniems jaunikliams, turėjusiems tokio tipo subrendusį mikrobiomą, naujagimių disbiozė nesivystė.
Taigi, atrodo, kad kai naujagimių pelių žarnyne yra deguonies, privalomi anerobai yra slopinami, leidžiantis užaugti kitoms rūšims. Štai kodėl disbiozė dažniau pasireiškia labai mažiems kūdikiams.
Autoriai daro išvadą, kad kai kurios normalios bakterijų rūšys yra būtinos ir pakankamos, kad būtų išvengta patogeninių rūšių peraugimo naujagimio žarnyne, ir taip slopina vėlyvą sepsį dėl disbiozės. Tyrėjai Singer ir Casey Weaver sako:„Jie suteikia pagrindą suprasti, kodėl kai kurie probiotikai yra apsauginiai, o kiti - ne. Tai gali turėti reikšmingos įtakos klinikinei praktikai, kai tiek motinos, tiek naujagimio antibiotikų vartojimas gali pakeisti naujagimio mikrobiomą, ir kai labai mažo svorio kūdikiams duodami probiotikai be aiškių įrodymų apie pageidaujamas probiotikų rūšis “.