Nová štúdia by mohla pomôcť predchádzať smrteľným infekciám u detí

Predčasne narodené deti narodené pred 28-30 týždňami života sú vystavené vysokému riziku mnohých komplikácií, medzi ktorými je pravdepodobnosť úmrtia na infekciu začínajúcu v čreve veľmi veľká. Nová štúdia publikovaná v časopise Prírodná medicína uvádza, že takéto infekcie sú oveľa pravdepodobnejšie, ak niečo prekáža normálnej mikrobiálnej akumulácii v čreve. Pridanie určitých bakteriálnych kmeňov chráni pred takýmito infekciami, na druhej strane.

Vedci Jeffrey Singer a Casey Weaver hovoria:"Naše zistenia ponúkajú možnosť racionálneho návrhu a testovania účinných probiotických terapií na ochranu rizikových predčasne narodených detí."

Neskorá infekcia a dysbióza

Infekcie, ktoré sa vyskytnú 3 alebo viac dní po narodení, sú označené ako neskorá sepsa. Vedci dospeli k záveru, že sepsa s neskorým nástupom je často podporovaná hyper-proliferáciou jedného druhu v čreve. Tento jav sa nazýva novorodenecká dysbióza. Akonáhle k tomu dôjde, často nasleduje neskorá sepsa. Klinická práca ukazujúca toto zistenie bola teraz potvrdená zisteniami tejto štúdie.

Vedci tvrdia, "Náš model by mal pomôcť definovať mechanizmy, pomocou ktorých priekopnícke druhy vyvíjajúceho sa mikrobiómu novorodencov predchádzajú - alebo nedokážu zabrániť - dysbióze, ktorá predisponuje k LOS."

Štúdium

Súčasná štúdia použila myši, pretože novonarodené myši majú črevá, ktoré sa stále vyvíjajú pri narodení a krátko potom. Vďaka tomu sú porovnateľnejšie s nezrelými črevami veľmi predčasne narodených detí.

Vedci použili novorodené mláďatá vystavené kmeňom baktérie spôsobujúcim choroby Klebsiella pneumoniae Kp-43816, ktorý im bol vložený do nezrelých žalúdkov. Tieto mikróby boli navrhnuté tak, aby niesli luminiscenčnú biomolekulu. Ako výsledok, poloha bakteriálnych výrastkov v čreve živých zvierat je jasne viditeľná. Navyše, je ľahké sledovať ich šírenie z čreva a napadnúť zvyšok tela. Bioluminiscencia je pre túto úlohu ideálna, pretože je viditeľná, aj keď je prekrytá takmer jedným pevným palcom tkaniva.

Baktérie Klebsiella, 3D ilustrácia Kredit:Kateryna Kon / Shutterstock

Patogénny kmeň vložili v dávke, ktorá zabije 50% zvierat do 10 dní. Pri tejto dávke videli ako Klebsiella sa vysťahoval z čreva presne v tých bodoch, kde vytvoril najhustejšie výrastky alebo kolónie. V rovnakom čase, dysbióza nebola univerzálne spojená so sepsou. To koreluje s predčasne narodenými ľuďmi nie u všetkých sa vyvinie neskorá sepsa.

Ďalším krokom bolo umiestnenie kmeňa tej istej baktérie, ktorý nespôsobuje choroby, totiž Kp-39, do žalúdka novonarodenej myši. V tomto mieste boli vedci užasnutí, keď zistili, ako tento kmeň nespôsobuje choroby, podľa očakávania, ale bolo zistené, že sa pohybujú von z čreva do brucha. Spôsobilo to tiež infekcie pečene alebo mezenterií, cievna stopka, ktorá spája brušné cievy so zvyškom tela. V priebehu 9 dní, mláďatá odstránili baktérie z ich tiel.

Závery

Vedci sa domnievajú, že zatiaľ čo obaja Klebsiella kmene by mohli migrovať cez črevnú stenu, existujú jasné rozdiely v spôsobe, akým imunitný systém hostiteľa odstráni tieto mikróby z tela potom, čo dokončí tento krok. Tento rozdiel pretrvával, keď boli kmene injikované priamo do pobrušnice, aby nemuseli migrovať von z črevného lúmenu.

Dysbióza s alebo bez neskorého nástupu sepsy

V prípade peritoneálnej injekcie s Kp-43816, všetky novonarodené myši uhynuli do 24 hodín. Avšak, keď bol použitý Kp-39, nezomrelo ani jedno myšie mláďa, a baktérie boli z tela odstránené do týždňa. Kapsulárne variácie medzi týmito kmeňmi ukázali vedcom, že kapsula okolo virulentnejšieho kmeňa odoláva pôsobeniu imunitných buniek pri pohlcovaní a odstraňovaní týchto baktérií. Ako výsledok, dokázali úspešne infikovať hnis, na rozdiel od Kp-39.

Výsledkom tohto experimentu je vedci dokázali rozlíšiť a sledovať dve rôzne udalosti:zatiaľ čo kmeň Kp-43816 sleduje cestu, ktorá odzrkadľuje neskorý nástup sepsy spôsobenej dysbiózou u novorodenca, Kp-39 umožňuje rozvoj dysbiózy bez akejkoľvek sepsy alebo smrti, čo by pokazilo obraz.

Na túto štúdiu nadviazali zmenou zloženia črevného mikrobiómu u myších mláďat. Zistili, že môžu zmeniť úroveň citlivosti na črevnú dysbiózu a neskorú sepsu. Je už známe, že normálny alebo zdravý črevný mikrobióm je rozhodujúci pri prevencii kolonizácie a invázie patogénov. Keď populácia myších mláďat bez zárodkov, ktorým chýba črevný mikrobióm, bol vystavený Kp-43816, všetci boli rovnako nakazení baktériou, čo má za následok neskorú sepsu.

Liečba antibiotikami u matky

Posúvať veci ďalej, vedci teraz podávali antibiotiká gravidným myšiam jeden deň pred pôrodom a niekoľko dní potom, po ktorom Klebsiella bola zavedená infekcia virulentným kmeňom. Podali sa dve rôzne antibiotiká, teda, gentamicín a vankomycín. Pretože sa oba absorbujú veľmi málo, je nepravdepodobné, že by prítomnosť antibiotika bola u mláďat myší významná. Avšak, črevná bakteriálna populácia matky by sa zmenila mnohými spôsobmi. Na druhej strane, to bude znamenať, že mláďatá sú po narodení vystavené inému typu črevného mikrobiómu a vyvinie sa tento typ mikrobiómu.

Stalo sa, že mláďatá matiek užívajúcich gentamicín boli veľmi náchylné na infekciu, ale nie matiek liečených vankomycínom, v porovnaní s kontrolami. Opakovanie experimentu s avirulentným kmeňom Kp-39 viedlo k nulovej úmrtnosti, ale väčšia dysbióza u mláďat gentamicínu v porovnaní s mláďatami vankomycínu.

Kmene Lactobacillus boli v črevnej flóre mláďat vankomycínu zastúpenejšie v porovnaní s mláďatami gentamycínu. Preto Zdá sa, že Lactobacillus čísla korelujú so zvýšenou alebo zníženou zraniteľnosťou voči nástupu dysbiózy a neskorej sepse u novorodenca.

Ukázalo sa to sekvenovaním DNA na identifikáciu baktérií, ktoré dominovali v črevnom mikrobióme Lactobacillus murinus bol prevládajúci u mláďat narodených matkám s vankomycínom. Avšak, s gentamicínom, tento kmeň u mláďat takmer absentoval.

Ďalším zaujímavým zistením bolo, že L. murinus je citlivý na pôsobenie gentamycínu, ale odolný voči pôsobeniu vankomycínu. Odstránenie tohto ochranného a prospešného druhu podaním gentamicínu vydláždilo cestu dysbióze u novorodencov, blokovaním prechodu tejto „dobrej“ baktérie z matkinho čreva do mláďat.

Prevencia dysbiózy užitočnými baktériami

Na potvrdenie týchto zistení vedci teraz spravovali L. murinus mláďatám narodeným matkám liečeným gentamicínom, pred vystavením týchto mláďat Kp-39. Výskyt dysbiózy v tejto skupine prudko klesol v porovnaní s kontrolami. V ďalšej skupine experimentálnych myší tiež zistili, že kmeň Escherichia coli (E. coli) baktérie používané v probiotikách sú tiež schopné poskytnúť podobnú ochranu týmto skupinám mláďat, rovnaká akcia však chýbala, keď bolo testovaných niekoľko ďalších bežných kmeňov Lactobacillus používaných v probiotikách.

Štúdia tiež zistila, že veľmi mladé mláďatá sa podobali na predčasne narodené deti v tom, že v ich črevnom prostredí dominovali fakultatívne aneróby. Tieto baktérie patria do rôznych kmeňov, ale sú si podobné v tom, že môžu žiť a rásť s kyslíkom alebo bez kyslíka. To je charakteristické pre črevá veľmi nezrelých mláďat a detí.

S rastom a dozrievaním zloženie mikrobiómu sa mení, kým nie je porovnateľné so starším alebo donoseným dieťaťom, s prevažne obligátnymi aneróbmi. Tieto baktérie rastú iba vtedy, ak chýba kyslík, a v prítomnosti kyslíka odumierajú. U starších mláďat, ktoré mali tento typ zrelého mikrobiómu, sa nevyvinula neonatálna dysbióza.

Preto zdá sa, že keď je v črevách novonarodených myší prítomný kyslík, sú inhibované obligátne aneróby, umožnenie premnoženia iných druhov. To je dôvod, prečo sa dysbióza vyskytuje častejšie u veľmi malých detí.

Dôsledky

Autori dospeli k záveru, že niektoré normálne bakteriálne druhy sú nevyhnutné a dostatočné na zabránenie premnoženia patogénnych druhov v novorodeneckom čreve, a tým inhibovať neskorý nástup sepsy v dôsledku dysbiózy. Vedci Singer a Casey Weaver hovoria:"Poskytujú základ pre pochopenie toho, prečo sú niektoré probiotiká ochranné, zatiaľ čo iní nie sú. To môže mať dôležité dôsledky pre klinickú prax, kde používanie antibiotík matkou aj novorodencom môže zmeniť novorodenecký mikrobióm, a kde sa deťom s veľmi nízkou pôrodnou hmotnosťou podávajú probiotiká bez jasných dôkazov o preferovaných probiotických druhoch. “

• Kvapky obsahujúce špecifický probiotický kmeň môžu znížiť koliku u dojčiat
• Konzumácia celého ovocia môže znížiť krvný tlak u mužov aj u žien