Nieuwe studie kan dodelijke infecties bij baby's helpen voorkomen

Premature baby's geboren vóór de 28-30 weken van hun leven lopen een hoog risico op veel complicaties, waaronder de kans om te overlijden aan een infectie die in de darm begint, is zeer groot. Een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift Natuurgeneeskunde meldt dat dergelijke infecties veel waarschijnlijker zijn als iets de normale microbiële ophoping in de darmen verstoort. Het toevoegen van bepaalde bacteriestammen beschermt tegen dergelijke infecties, anderzijds.

Onderzoekers Jeffrey Singer en Casey Weaver zeggen:"Onze bevindingen bieden de mogelijkheid voor een rationeel ontwerp en testen van effectieve probiotische therapieën om premature baby's met een verhoogd risico te beschermen."

Laat optredende infectie en dysbiose

Infecties die 3 of meer dagen na de geboorte optreden, worden late-onset sepsis genoemd. De onderzoekers concludeerden dat sepsis met late aanvang vaak wordt bevorderd door de hyperproliferatie van een enkele soort in de darm. Dit fenomeen wordt neonatale dysbiose genoemd. Zodra dit gebeurt, laat optredende sepsis volgt vaak. Klinisch werk dat deze bevinding aantoont, is nu gevalideerd door de bevindingen van deze studie.

De wetenschappers zeggen, "Ons model zou moeten helpen bij het definiëren van mechanismen waarmee pioniersoorten van het zich ontwikkelende microbioom van pasgeborenen dysbiose voorkomen - of niet voorkomen - die vatbaar is voor LOS."

De studie

In de huidige studie werden muizen gebruikt omdat pasgeboren muizen darmen hebben die zich bij de geboorte en kort daarna nog aan het ontwikkelen zijn. Dit maakt ze meer vergelijkbaar met de onvolgroeide darmen bij zeer premature baby's.

De onderzoekers gebruikten pasgeboren pups die waren blootgesteld aan een ziekteverwekkende bacteriestam Klebsiella pneumoniae Kp-43816, die in hun onrijpe magen werd ingebracht. Deze microben zijn ontworpen om een ​​biomolecuul te dragen dat lichtgevend is. Als resultaat, de positie van de bacteriegroei in de darm van levende dieren is duidelijk te zien. Bovendien, het is gemakkelijk om hun verspreiding vanuit de darm te volgen om de rest van het lichaam binnen te dringen. Bioluminescentie is ideaal voor deze taak omdat het zichtbaar is, zelfs wanneer het wordt bedekt door bijna een stevige centimeter weefsel.

Bacteriën Klebsiella, 3D illustratie Credit:Kateryna Kon / Shutterstock

Ze brachten de pathogene stam in in een dosis die binnen 10 dagen 50% van de dieren zou doden. Bij deze dosis ze zagen hoe Klebsiella verplaatste zich uit de darm op precies die punten waar het de dichtste gezwellen of kolonies had gevormd. Tegelijkertijd, dysbiose was niet universeel geassocieerd met sepsis. Dit correleert met menselijke premature baby's, die niet allemaal late sepsis ontwikkelen.

De volgende stap was het plaatsen van een niet-ziekteverwekkende stam van dezelfde bacterie, namelijk, Kp-39, in de maag van de pasgeboren muis. Op dit punt waren de onderzoekers verbaasd om te zien hoe deze soort geen ziekte veroorzaakte, zoals verwacht, maar bleken uit de darm naar de buik te gaan. Het veroorzaakte ook infecties van de lever of het mesenterium, de vasculaire stengel die de abdominale bloedvaten verbindt met de rest van het lichaam. In de loop van 9 dagen, de pups verwijderden de bacteriën uit hun lichaam.

de conclusies

De onderzoekers zijn van mening dat, terwijl beide Klebsiella stammen kunnen door de darmwand migreren, er zijn duidelijke verschillen in de manier waarop het immuunsysteem van de gastheer deze microben uit het lichaam verwijdert nadat het deze stap heeft voltooid. Dit verschil bleef bestaan ​​toen de stammen rechtstreeks in het buikvlies werden geïnjecteerd, zodat ze niet uit het darmlumen hoefden te migreren.

Dysbiose met en zonder sepsis met late aanvang

In het geval van peritoneale injectie met Kp-43816, alle pasgeboren muizen stierven binnen 24 uur. Echter, toen Kp-39 werd gebruikt, geen enkele muispup stierf, en de bacterie was binnen een week uit het lichaam verwijderd. Kapselvariaties tussen deze stammen lieten de onderzoekers zien dat de capsule rond de meer virulente stam weerstand bood aan de werking van immuuncellen bij het opslokken en verwijderen van deze bacteriën. Als resultaat, ze waren in staat om de pus met succes te infecteren, in tegenstelling tot Kp-39.

Als resultaat van dit experiment is de wetenschappers waren in staat om twee verschillende gebeurtenissen te onderscheiden en te volgen:terwijl de Kp-43816-stam een ​​route volgt die laat zien als sepsis als gevolg van dysbiose bij de pasgeborene, de Kp-39 maakt de ontwikkeling van dysbiose mogelijk zonder sepsis of overlijden, wat de foto zou bederven.

Ze volgden deze studie op door de samenstelling van het darmmicrobioom bij muizenpups te veranderen. Ze ontdekten dat ze het niveau van gevoeligheid voor darmdysbiose en laat optredende sepsis konden veranderen. Het is al bekend dat het normale of gezonde darmmicrobioom cruciaal is bij het voorkomen van kolonisatie en invasie van pathogenen. Wanneer een populatie kiemvrije muizenpups, die geen darmmicrobioom hebben, werd blootgesteld aan Kp-43816, ze waren allemaal op dezelfde manier geïnfecteerd door de bacterie, resulterend in laat optredende sepsis.

Antibioticabehandeling bij de moeder

Verder gaan, de onderzoekers dienden nu antibiotica toe aan drachtige muizen van een dag voor de bevalling tot enkele dagen daarna, na welke Klebsiella infectie met de virulente stam werd geïntroduceerd. Er werden twee verschillende antibiotica gegeven, namelijk, gentamicine en vancomycine. Aangezien beide zeer weinig worden geabsorbeerd, het is onwaarschijnlijk dat de aanwezigheid van antibioticum significant is bij de muizenpups. Echter, de bacteriële darmpopulatie van de moeder zou op veel manieren veranderen. Beurtelings, dit betekent dat de pups na de geboorte worden blootgesteld aan een ander type darmmicrobioom en dit type microbioom zullen ontwikkelen.

Wat er gebeurde was dat de pups van moeders die gentamicine kregen erg vatbaar waren voor infectie, maar niet die van moeders die werden behandeld met vancomycine, in vergelijking met controles. Herhaling van het experiment met de avirulente stam Kp-39 resulteerde in nul sterfte, maar grotere dysbiose bij gentamicine-pups vergeleken met de vancomycine-pups.

Lactobacillus-stammen waren overvloediger aanwezig in de darmflora van de vancomycine-pups in vergelijking met de gentamicine-pups. Dus, het lijkt erop dat Lactobacillus aantallen correleren met verhoogde of verminderde kwetsbaarheid voor het begin van dysbiose en laat optredende sepsis bij de pasgeborene.

DNA-sequencing om de bacteriën te identificeren die het darmmicrobioom domineerden, toonde aan dat: Lactobacillus murinus was overheersend bij de pups van moeders die vancomycine kregen. Echter, met gentamicine, deze stam was bijna afwezig bij de pups.

Een andere intrigerende bevinding was dat: L. murinus is gevoelig voor de werking van gentamicine maar resistent tegen de werking van vancomycine. De verwijdering van deze beschermende en heilzame soort door toediening van gentamicine maakte de weg vrij voor dysbiose bij pasgeborenen, door de doorgang van deze ‘goede’ bacterie van de moederdarm naar die van de pups te blokkeren.

Dysbiose voorkomen met nuttige bacteriën

Om deze bevindingen te bevestigen, de onderzoekers nu toegediend L. murinus aan pups van met gentamicine behandelde moeders, alvorens deze pups bloot te stellen aan Kp-39. De incidentie van dysbiose daalde sterk in deze groep in vergelijking met controles. In een andere reeks experimentele muizen, ze ontdekten ook dat een stam van Escherichia coli (E. coli) bacteriën die in probiotica worden gebruikt, kunnen deze groep pups ook een vergelijkbare bescherming bieden, maar dezelfde actie ontbrak toen verschillende andere veel voorkomende stammen van Lactobacillus die in probiotica worden gebruikt, werden getest.

Uit de studie bleek ook dat zeer jonge pups op premature baby's leken omdat facultatieve aneroben hun darmomgeving domineerden. Deze bacteriën behoren tot verschillende stammen, maar zijn gelijk in die zin dat ze kunnen leven en groeien met of zonder zuurstof. Dit is kenmerkend voor de darmen van zeer onvolwassen pups en baby's.

Met groei en rijping, de samenstelling van het microbioom verandert totdat het vergelijkbaar is met die van oudere of voldragen zuigelingen, met overwegend obligate aneroben. Deze bacteriën groeien alleen als er geen zuurstof is en sterven in aanwezigheid van zuurstof. Oudere pups met dit type volwassen microbioom ontwikkelden geen neonatale dysbiose.

Dus, het lijkt erop dat wanneer zuurstof aanwezig is in de darm van pasgeboren muizen, obligate aneroben worden geremd, waardoor de overgroei van andere soorten. Dit is misschien de reden waarom dysbiose vaker voorkomt bij zeer kleine baby's.

Implicaties

De auteurs concluderen dat sommige normale bacteriesoorten zowel essentieel als voldoende zijn om de overgroei van pathogene soorten in de pasgeboren darm te voorkomen, en remmen zo laat optredende sepsis als gevolg van dysbiose. Onderzoekers Singer en Casey Weaver zeggen:"Ze bieden een basis om te begrijpen waarom sommige probiotica beschermend zijn, terwijl anderen dat niet zijn. Dit kan belangrijke implicaties hebben voor de klinische praktijk, waar zowel maternale als neonatale antibioticagebruik het neonatale microbioom kan veranderen, en waar zuigelingen met een zeer laag geboortegewicht probiotica krijgen zonder duidelijk bewijs van de voorkeur voor probiotische soorten.”

• Druppels met een specifieke probiotische stam kunnen koliek bij zuigelingen verminderen
• Het eten van heel fruit kan de bloeddruk verlagen voor zowel mannen als vrouwen