Nový model sepsy s neskorým nástupom skúma potenciálnu liečbu neonatálnej infekcie

Extrémne predčasne narodené deti sú ohrozené život ohrozujúcimi infekciami, ktoré sa im do tela šíria z čreva. Infekcie po prvých troch dňoch života sa nazývajú neskorá sepsa, alebo LOS.

Vedci z University of Alabama v Birminghame teraz uvádzajú nový model pre LOS v článku v Prírodný liek e, a ukazujú, že narušenie normálneho dozrievania mikróbov v čreve môže spôsobiť, že novorodené mláďatá myší budú veľmi náchylné na LOS.

Okrem toho, zistili, že môžu zabrániť smrteľnej infekcii poskytnutím špecifických ochranných baktérií mláďat pred výzvou invazívnych baktérií Klebsiella pneumoniae.

Naše zistenia ponúkajú možnosť racionálneho návrhu a testovania účinných probiotických terapií na ochranu rizikových predčasne narodených detí. Tieto štúdie odôvodňujú klinický výskum, ktorý naznačuje, že premnoženie jedného bakteriálneho druhu, nazývaná novorodenecká dysbióza, často predchádza vývoju LOS.

Náš model by mal pomôcť definovať mechanizmy, ktorými priekopnícke druhy vyvíjajúceho sa mikrobiómu novorodencov zabraňujú -; alebo nezabránite -; dysbióza, ktorá predisponuje k LOS. “

Jeffrey Singer, Ph.D., a Casey Weaver, MD, zodpovedajúci autori

Ich modelu pomáha skutočnosť, že črevo novorodenca sa po narodení stále vyvíja, podobne ako stále sa vyvíjajúce črevo extrémne predčasne narodených detí.

V spoločnosti UAB, Singer je študentom M.D./Ph.D. Program odbornej prípravy lekárskych vedcov, a Weaver je profesorom lekárskej dokonalosti v patológii Wyatta a Susan Haskellových.

Bioluminiscencia

Vedci z UAB umiestnili virulentný kmeň K. pneumoniae, Kp-43816, do žalúdka mláďat.

Baktérie niesli bioluminiscenčný marker, ktorý umožnil vedcom použiť zobrazovací systém, aby zistili, kde v črevnom trakte baktérie rastú u živých zvierat, a potom zmerajte invazívne šírenie mikróbov z čreva a do zvyšku tela. Bioluminiscenčné baktérie u živých zvierat je možné vidieť takmer cez palec tkaniva.

Použitím dávky, ktorá spôsobila 50 -percentnú úmrtnosť do 10 dní, vedci zistili, že k translokácii z čreva došlo tam, kde bola kolonizácia Klebsiellou v čreve najhustšia. Avšak, nie u všetkých mláďat s dysbiózou sa vyvinula sepsa, rovnako ako nie všetky predčasne narodené deti s dysbiózou majú LOS.

Keď tím UAB umiestnil rovnakú dávku avirulentného kmeňa K. pneumoniae, Kp-39, do žalúdka, nasledoval pútavý výsledok. Kp-39 nespôsobil u mláďat žiadnu úmrtnosť, ale tiež sa translokoval z čreva do brucha, a ako Kp-43816, infikovalo to aj pečeň a mezentérium. Infekcia Kp-39 bola odstránená počas nasledujúcich deviatich dní.

To naznačovalo, že oba kmene K. pneumoniae sú schopné sa rozšíriť z čreva, ale rozdiely v klírense hostiteľa imunitným obranným systémom po translokácii prispeli k diferenciálnej virulencii týchto príbuzných kmeňov.

Naozaj, keď bol ktorýkoľvek kmeň injikovaný priamo do pobrušnice -; obídenie potreby translokácie z čreva -; Kp-43816 spôsobil 100-percentnú úmrtnosť za jeden deň, ale Kp-39 nespôsobil u mláďat žiadnu úmrtnosť a bol vyčistený do týždňa.

Vedci zistili rozdiely v kapsule obklopujúcej baktérie, ktoré umožnili Kp-43816 odolávať fagocytóze vylučujúcej infekciu imunitnými bunkami silnejšie ako Kp-39.

"Predovšetkým preto, zatiaľ čo infekcia Kp-43816 modeluje LOS, „Spevák a tkáč povedali:"Kp-39 umožňuje sledovanie dysbiózy bez mätúcich účinkov sepsy a úmrtnosti."

Vedci potom zistili, že zmena mikrobiómu mláďat zmenila citlivosť na dysbiózu a LOS.

Je známe, že normálny črevný mikrobióm má rozhodujúcu úlohu v obmedzení kolonizácie a šírenia patogénu. Šteňatá bez mikrobiómu, chované v bezmikrobných podmienkach, boli rovnako náchylné na Kp-43816 LOS.

Ak sa chcete pozrieť ďalej, vedci ošetrili matky dvoma antibiotikami, počínajúc jeden deň pred pôrodom a niekoľko dní potom, pred infekciou Klebsiellou.

Obe antibiotiká sú slabo absorbované a je nepravdepodobné, že by sa preniesli na mláďatá; ale rôznymi spôsobmi by zmenili črevné mikrobiómy matky, čo by zase malo zmeniť mikrobióm, ktorý mláďatá získavajú po narodení z matiek.

Tím UAB zistil, že mláďatá matiek, ktoré dostávali gentamicín, boli výrazne náchylnejšie na sepsu, zatiaľ čo mláďatá matiek, ktoré dostávali vankomycín, boli menej náchylné na sepsu, v porovnaní s kontrolami.

Keď sa antibiotický experiment opakoval pomocou avirulentného Kp-39, nebola žiadna smrteľnosť. Avšak, mláďatá, ktorých matkám bol podaný vankomycín, mali menej Kp-39, alebo menšia dysbióza, v porovnaní s kontrolami; mláďatá, ktorých matkám bol podaný gentamicín, vykazovali viac Kp-39, alebo viac dysbiózy, v porovnaní s kontrolami.

Ochranné baktérie

Rozdiel?

Vedci zistili, že mláďatá vankomycínových matiek mali vo svojom črevnom mikrobióme väčšie množstvo baktérií Lactobacillus, a mláďatá matiek gentamicínu mali menšie množstvo Lactobacillus.

Preto prítomnosť alebo neprítomnosť laktobacilov koreluje s rezistenciou alebo citlivosťou, respektíve na neonatálnu dysbiózu a LOS.

Analýza DNA ukázala, že mláďatám vankomycínu dominoval druh Lactobacillus murinus, zatiaľ čo mláďatá gentamycínu boli do značnej miery bez L. murinus.

Tiež zistili, že L. murinus bol citlivý na gentamicín a rezistentný na vankomycín, čo naznačuje, že liečba gentamycínom zabila tento ochranný druh v priehradách, čím sa zabráni jeho prechodu k mláďatám prostredníctvom vertikálneho prenosu.

Keď sa druh L. murinus profylakticky podal mláďatám gentamycínu pred Klebsiellovou výzvou, v porovnaní s kontrolami dramaticky znížilo prerastanie Kp-39.

Prostredníctvom inej série experimentov, vedci zistili, že kmeň probiotických E. coli bol tiež schopný poskytnúť ochranu mláďatám gentamycínu. Táto ochrana nebola pozorovaná u niekoľkých ďalších bežne používaných probiotických druhov Lactobacillus.

Vedci tiež zistili, že mladšie mláďatá, ako extrémne predčasne narodené deti, majú mikrobiómy, v ktorých dominujú baktérie nazývané fakultatívne anaeróby, ktoré môžu rásť buď v prítomnosti alebo v neprítomnosti kyslíka.

Ako mláďatá rástli, ich mikrobiómy sa stávajú viac ako termínované deti, pretože im dominujú baktérie nazývané obligátne anaeróby, ktoré dobre rastú v neprítomnosti kyslíka, ale odumierajú, ak je kyslík prítomný. Staršie mláďatá, so zrelým mikrobiómom, v ktorom dominujú obligátne anaeróby, boli odolné voči neonatálnej dysbióze.

Ukázalo sa, že prítomnosť kyslíka v črevných lúmenoch novorodených mláďat bráni kolonizácii obligátnymi anaeróbmi. Vedci z UAB usúdili, že by to mohlo vysvetliť, prečo je dysbióza rozšírenejšia u dojčiat s veľmi nízkou pôrodnou hmotnosťou.

"Naše zistenia ukazujú, že normálne zložky mikrobiómu sú nevyhnutné a dostatočné na to, aby tlmili expanziu patobiontu v novorodeneckom čreve na prevenciu LOS," „Singer a Weaver povedali.“ Ďalej 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. “

• Nový ľudský hrubý črev na čipe umožňuje in vitro štúdium fyziológie hlienu
• Ľudia, ktorí jedia mäso z kríkov, môžu byť ohrození život ohrozujúcimi chorobami