Новое исследование может помочь предотвратить смертельные инфекции у младенцев

Недоношенные дети, рожденные до 28-30 недель жизни, подвержены высокому риску многих осложнений, среди которых очень велики шансы умереть от инфекции, начинающейся в кишечнике. Новое исследование, опубликованное в журнале Природа Медицина сообщает, что такие инфекции очень вероятны, если что-то препятствует нормальному накоплению микробов в кишечнике. Добавление определенных бактериальных штаммов защищает от таких инфекций, с другой стороны.

Исследователи Джеффри Сингер и Кейси Уивер говорят:«Наши результаты предлагают возможность для рационального проектирования и тестирования эффективных пробиотических терапий для защиты недоношенных детей из группы риска».

Поздняя инфекция и дисбактериоз

Инфекции, возникающие через 3 или более дней после рождения, называются сепсисом с поздним началом. Исследователи пришли к выводу, что позднему сепсису часто способствует гиперпролиферация одного вида в кишечнике. Это явление называется неонатальным дисбактериозом. Как только это произойдет, часто следует сепсис с поздним началом. Клиническая работа, показывающая это открытие, теперь подтверждена результатами этого исследования.

Ученые говорят:«Наша модель должна помочь определить механизмы, с помощью которых виды-пионеры развивающегося микробиома новорожденных предотвращают - или не могут предотвратить - дисбактериоз, предрасполагающий к LOS».

Изучение

В текущем исследовании использовались мыши, потому что у новорожденных мышей кишечник все еще развивается при рождении и вскоре после этого. Это делает их более сопоставимыми с незрелым кишечником очень недоношенных детей.

Исследователи использовали новорожденных щенков, подвергшихся воздействию болезнетворного штамма бактерии. Клебсиелла пневмонии КП-43816, г. который был вставлен в их незрелые желудки. Эти микробы были созданы, чтобы нести люминесцентную биомолекулу. Как результат, хорошо видно положение бактериальных разрастаний в кишечнике живых животных. Кроме того, легко отследить их распространение из кишечника и проникнуть в остальную часть тела. Биолюминесценция идеально подходит для этой задачи, поскольку она видна даже при наложении почти одного дюйма ткани.

Бактерии клебсиеллы, 3D-иллюстрация Кредит:Катерина Кон / Shutterstock

Они вводили патогенный штамм в дозе, которая убила бы 50% животных в течение 10 дней. В этой дозе они видели как Клебсиелла выходит из кишечника именно в тех точках, где образовались наиболее плотные наросты или колонии. В то же время, не всегда дисбактериоз был связан с сепсисом. Это коррелирует с человеческими недоношенными детьми, не у всех развивается сепсис с поздним началом.

Следующим шагом было размещение не вызывающего заболевание штамма той же бактерии, а именно, КП-39, в желудок новорожденной мыши. В этот момент исследователи были поражены, увидев, что этот штамм не вызывает болезни, как и ожидалось, но было обнаружено, что они переместились из кишечника в брюшную полость. Это также вызвало инфекции печени или брыжейки, сосудистый стержень, который соединяет кровеносные сосуды брюшной полости с остальной частью тела. В течение 9 дней, щенки очистили свои тела от бактерий.

Выводы

Исследователи считают, что, хотя оба Клебсиелла штаммы могут мигрировать через стенку кишечника, Существуют явные различия в способах, которыми иммунная система хозяина очищает организм от этих микробов после выполнения этого шага. Эта разница сохранялась, когда штаммы вводили прямо в брюшину, так что им не нужно было мигрировать из просвета кишечника.

Дисбактериоз с поздним сепсисом и без него

В случае перитонеального введения Kp-43816, все новорожденные мыши погибли в течение 24 часов. Тем не мение, при использовании КП-39, ни один мышонок не погиб, и бактерии были выведены из организма в течение недели. Капсульные различия между этими штаммами показали исследователям, что капсула вокруг более вирулентного штамма сопротивляется действию иммунных клеток по поглощению и удалению этих бактерий. Как результат, они смогли успешно заразить гной, в отличие от КП-39.

В результате этого эксперимента ученые смогли различить и отследить два разных события:в то время как штамм Kp-43816 следует по пути, который отражает поздний сепсис, возникший в результате дисбактериоза у новорожденного, Kp-39 позволяет развить дисбактериоз без сепсиса или смерти, что испортило бы картину.

Они продолжили это исследование, изменив состав кишечного микробиома у детенышей мышей. Они обнаружили, что могут изменить уровень восприимчивости к дисбактериозу кишечника и позднему сепсису. Уже известно, что нормальный или здоровый микробиом кишечника имеет решающее значение для предотвращения колонизации и инвазии патогенов. Когда популяция свободных от микробов щенков мышей, в которых отсутствует микробиом кишечника, подвергся воздействию КП-43816, все были одинаково заражены бактерией, приводящий к позднему сепсису.

Лечение антибиотиками у матери

Двигаясь дальше, теперь исследователи вводили антибиотики беременным мышам от одного дня до родов до нескольких дней после этого, после чего Клебсиелла была занесена инфекция вирулентным штаммом. Были даны два разных антибиотика, а именно, гентамицин и ванкомицин. Поскольку оба вещества очень мало впитываются, присутствие антибиотика у детенышей мыши маловероятно. Тем не мение, бактериальная популяция кишечника матери изменится во многих отношениях. По очереди, это будет означать, что щенки после рождения подвергаются воздействию другого типа кишечного микробиома и разовьют этот тип микробиома.

Случилось так, что щенки от матерей, получавших гентамицин, были очень подвержены инфекциям, но не у матерей, получавших ванкомицин, по сравнению с контролем. Повторение эксперимента с авирулентным штаммом Kp-39 привело к нулевой смертности, но больший дисбактериоз у детенышей гентамицина по сравнению с детенышами ванкомицина.

Штаммы Lactobacillus были более многочисленными в кишечной флоре детенышей ванкомицина по сравнению с детенышами гентамицина. Таким образом, Кажется, что Лактобациллы числа коррелируют с повышенной или пониженной уязвимостью к дисбактериозу и позднему сепсису у новорожденных.

Секвенирование ДНК для выявления бактерий, доминирующих в кишечном микробиоме, показало, что Lactobacillus murinus преобладала у щенков, рожденных от матерей, получавших ванкомицин. Тем не мение, с гентамицином, этот штамм у детенышей практически отсутствовал.

Еще одним интересным открытием было то, что L. murinus чувствителен к действию гентамицина, но устойчив к действию ванкомицина. Удаление этого защитного и полезного вида путем введения гентамицина открыло путь к дисбактериозу у новорожденных, блокируя прохождение этой «хорошей» бактерии из кишечника матери в кишечник детенышей.

Профилактика дисбактериоза с помощью полезных бактерий

Чтобы подтвердить эти выводы, исследователи теперь вводили L. murinus щенкам, рожденным от матерей, получавших гентамицин, перед тем, как подвергнуть этих детенышей воздействию Kp-39. Заболеваемость дисбактериозом в этой группе резко снизилась по сравнению с контрольной. В другой группе экспериментальных мышей они также обнаружили, что штамм Кишечная палочка (кишечная палочка) бактерии, используемые в пробиотиках, также способны обеспечить аналогичную защиту этим группам щенков, но такое же действие отсутствовало при тестировании нескольких других распространенных штаммов Lactobacillus, используемых в пробиотиках.

Исследование также показало, что очень молодые щенки напоминают недоношенных детей, поскольку в их кишечной среде преобладают факультативные анэробы. Эти бактерии принадлежат к разным штаммам, но схожи в том, что они могут жить и расти с кислородом или без него. Это характерно для кишечника очень незрелых щенков и малышей.

По мере роста и созревания, состав микробиома изменяется до тех пор, пока он не станет сопоставим с таковым у более старших или доношенных детей, с преимущественно облигатными анэробами. Эти бактерии растут только в отсутствие кислорода и погибают в присутствии кислорода. У более старых щенков, имевших этот тип зрелого микробиома, неонатальный дисбактериоз не развился.

Таким образом, кажется, что когда кислород присутствует в кишечнике новорожденных мышей, угнетаются облигатные анэробы, позволяя разрастаться другим видам. Возможно, поэтому дисбактериоз чаще встречается у очень маленьких детей.

Подразумеваемое

Авторы приходят к выводу, что некоторые нормальные виды бактерий необходимы, а также достаточны для предотвращения чрезмерного роста патогенных видов в кишечнике новорожденного. и, таким образом, подавляют сепсис с поздним началом в результате дисбактериоза. Исследователи Сингер и Кейси Уивер говорят:«Они дают основу для понимания того, почему некоторые пробиотики обладают защитным действием, тогда как другие нет. Это может иметь важные последствия для клинической практики. когда применение антибиотиков как матерью, так и новорожденным может изменить микробиом новорожденного, и где младенцам с очень низкой массой тела при рождении дают пробиотики без четких доказательств того, какие виды пробиотиков предпочтительны ».

• Капли, содержащие определенный пробиотический штамм, могут уменьшить колики у младенцев.
• Употребление цельных фруктов может снизить кровяное давление как у мужчин, так и у женщин