De vroege ontwikkeling van de darm, de hersenen en het immuunsysteem zijn nauw met elkaar verbonden. Onderzoekers noemen dit de darm-immuun-hersen-as. Bacteriën in de darm werken samen met het immuunsysteem, die op zijn beurt darmmicroben volgt en passende reacties op hen ontwikkelt. In aanvulling, de darm staat zowel via de nervus vagus als via het immuunsysteem in contact met de hersenen.
We onderzochten de rol die deze as speelt in de hersenontwikkeling van extreem premature baby's. De micro-organismen van het darmmicrobioom - een vitale verzameling van honderden soorten bacteriën, schimmels, virussen en andere microben - zijn in evenwicht bij gezonde mensen. Echter, vooral bij te vroeg geboren baby's, wiens immuunsysteem en microbioom zich niet volledig hebben kunnen ontwikkelen, verschuivingen zijn zeer waarschijnlijk. Deze verschuivingen kunnen leiden tot negatieve effecten op de hersenen, "
David Seki, Studie's eerste auteur, Microbioloog en immunoloog
"In feite, we hebben bepaalde patronen in het microbioom en de immuunrespons kunnen identificeren die duidelijk verband houden met de progressie en ernst van hersenletsel, " voegt David Berry toe, microbioloog en hoofd van de onderzoeksgroep van het Center for Microbiology and Environmental Systems Science (CMESS) aan de Universiteit van Wenen, evenals operationeel directeur van de Joint Microbiome Facility van de Medische Universiteit van Wenen en de Universiteit van Wenen. "Cruciaal, dergelijke patronen verschijnen vaak voorafgaand aan veranderingen in de hersenen. Dit suggereert een kritiek tijdvenster waarin kan worden voorkomen dat hersenbeschadiging van extreem premature baby's verergert of zelfs vermeden wordt."
Aanknopingspunten voor de ontwikkeling van geschikte therapieën worden geleverd door de biomarkers die het interdisciplinaire team kon identificeren. "Onze gegevens laten zien dat overmatige groei van de bacterie Klebsiella en de bijbehorende verhoogde γδ-T-celniveaus de hersenbeschadiging blijkbaar kunnen verergeren, " legt Lukas Wisgrill uit, Neonatoloog van de afdeling Neonatologie, Pediatrische Intensive Care Geneeskunde en Neuropediatrie aan de afdeling Kindergeneeskunde en Adolescentiegeneeskunde aan de Medische Universiteit van Wenen. "We konden deze patronen opsporen omdat, voor een zeer specifieke groep pasgeborenen, voor het eerst hebben we in detail onderzocht hoe het darmmicrobioom, het immuunsysteem en de hersenen zich ontwikkelen en hoe ze in dit proces op elkaar inwerken, " voegt hij eraan toe. De studie volgde in totaal 60 premature baby's, geboren vóór 28 weken zwangerschap en met een gewicht van minder dan 1 kilogram, gedurende enkele weken of zelfs maanden. Met behulp van ultramoderne methoden onderzocht het team het microbioom met behulp van 16S rRNA-gensequencing, onder andere - de onderzoekers analyseerden bloed- en ontlastingsmonsters, hersengolfopnames (bijv. aEEG) en MRI-beelden van de hersenen van de baby's.
De studie, dat is een interuniversitair clusterproject onder de gezamenlijke leiding van Angelika Berger (Medische Universiteit van Wenen) en David Berry (Universiteit van Wenen), is het startpunt voor een onderzoeksproject dat het microbioom en de betekenis ervan voor de neurologische ontwikkeling van te vroeg geboren kinderen nog grondiger zal onderzoeken. In aanvulling, de onderzoekers zullen de kinderen van de eerste studie blijven volgen. "Hoe de motorische en cognitieve vaardigheden van kinderen zich ontwikkelen, wordt pas over meerdere jaren duidelijk, " legt Angelika Berger uit. "We willen begrijpen hoe deze zeer vroege ontwikkeling van de darm-immuun-hersen-as op de lange termijn verloopt. De belangrijkste samenwerkingspartners voor het project zijn al aan boord:"De ouders van de kinderen hebben ons met grote belangstelling en openheid bij het onderzoek ondersteund, " zegt David Seki. "Uiteindelijk, dit is de enige reden waarom we deze belangrijke inzichten hebben kunnen verkrijgen. Daar zijn we erg dankbaar voor."