Expozice matek kovů převizí střeva a rezistence kojenců

Nový výzkum ukazuje, jak jsou matky stopových kovů vystaveny během těhotenství, mohou utvářet střevní bakterie jejich dětí, metabolické dráhy a dokonce i rezistenci na antibiotika, což potenciálně ovlivňuje celoživotní zdraví.

Studie: Prenatální vystavení stopovým prvkům ovlivňuje střevní mikrobiom, metabolom a rezistence matky během prvního roku života. Obrázek kredit: Anusorn Nakdee / Shutterstock

V nedávné studii zveřejněné v časopise Přírodní komunikacesSkupina vědců zkoumala, jak prenatální vystavení stopovým prvkům ovlivňuje kojenecké střevo mikrobiommetabolom a Antibiotická rezistence Genové profily v prvním roce života.

Je důležité si uvědomit, že tato zjištění jsou založena na observačních asociacích a nestanovují kauzalitu. Nezaměřené matoucí nebo jiné expozice v oblasti životního prostředí by také mohly ovlivnit pozorované vztahy.

Pozadí

Při narození je novorozence prázdné břidlice; Přesto se během několika dní stává složitým mikrobiálním ekosystémem. Tato časná kolonizace je zásadní, protože střevní mikrobiom ovlivňuje vše od trávení po imunitu. Vaginální porod, kojení a environmentální expozice ovlivňují rozvoj těchto mikrobiálních komunit. Znečišťující látky, jako jsou těžké kovy, arsen, rtuť a olovo, jsou však všudypřítomné a mohou překročit placentu. Tyto stopové prvky byly spojeny s poškozením neurodevelopmentální, ale jejich dopad na kojenecké střevní mikrobiom zůstává nejasný. Současné metody studia prenatální expozice jsou často invazivní. Proto je zapotřebí dalšího výzkumu k prozkoumání toho, jak neinvazivní ukazatele, jako jsou mateřské vlasy, odrážejí expozice, které ovlivňují zdraví střev v raném životě.

O studii

Vědci najali v Číně 146 párů matky-infantu a shromáždili vzorky vlasů matky šest týdnů po porodu, aby vyhodnotili prenatální expozici 12 stopovým prvkům, včetně arsenu, olova, rtuti, selenu a mědi. Vzorky kojenecké a mateřské stolice byly odebrány ve třech časových bodech, přibližně 3, 6 a 12 měsíců po porodu, pro genové sekvenování genu 16S ribosomální ribonukleovou (RNA), metagenomické analýze a metabolomické profilování. Celkem 353 vzorků stolice podstoupilo sekvenování, s 65 analyzovanými pomocí pomocí Metagenomika a 198 analyzovaných na metabolomiku. Údaje o vzorku vlasů byly k dispozici pro 119 matek, z nichž 83 bylo spojeno se vzorky stolice.

Mikrobiální rozmanitost byla hodnocena pomocí indexů jako Shannon a Chao1. Statistické metody, včetně lineární regrese a stratifikované analýzy, byly použity k detekci asociací mezi koncentracemi stopových prvků a mikrobiálními metrikami. Profily genu pro antibiotiku (ARG) byly analyzovány ve vzorcích stolice od 33 kojenců a 32 matek pomocí metagenomických přístupů. Metabolomické analýzy identifikovaly přes 3 800 metabolitů napříč vzorky stolice a byly prozkoumány korelace mezi mikrobiálními taxony a metabolity pomocí Spearmanovy korelace. Vývoj kojeneckého střevního mikrobiomu byl sledován v průběhu času a ve srovnání s profily matky. Diferenciální hojnost mikrobů a metabolitů byla hodnocena pomocí lineární diskriminační analýzy a data byla upravena pro vícenásobná srovnání, aby se zajistila statistická přesnost.

Výsledky studie

Kojenecká střevní mikrobiom podléhá významnému vývoji během prvního roku, přechod z komunity dominující Bifidobacterium a Escherichia-Shigella na ten, který se stále více podobá mateřskému střevu. Mikrobiální rozmanitost, zpočátku nižší u kojenců, se v průběhu času zvyšovala. Zatímco mikrobiomy matky zůstaly relativně stabilní, kojenecké mikrobiomy vykazovaly dynamické změny, zejména mezi 6 a 12 měsíci věku. Ve 12 měsících se složení kojeneckých mikrobiálních komunit začalo sbližovat se složením jejich matek, což naznačuje posun.

Režim doručení a vzorce krmení hrály rozhodující roli při utváření raných mikrobiálních komunit. Dodávka podporovaná kleštěmi byla spojena s indexy vyšší rozmanitosti. Kojení také významně ovlivnilo bakteriální složení. Tyto účinky se však snížily o 12 měsíců, což naznačuje, že další faktory, jako je strava, postupně mírné počáteční vlivy prostředí.

Prenatální expozice stopovým prvkům měla měřitelné účinky. Expozice selenu byla spojena se zvýšenou mikrobiální rozmanitostí, zatímco měď a rtuť byly spojeny se sníženou rozmanitostí. U mužských kojenců expozice manganu zvýšila mikrobiální bohatost, zatímco u žen kojenců se rtuť snížila rozmanitost. Některá asociace byla pozorována pouze ve specifických kontextech, jako je zvýšená rozmanitost s expozicí arsenu u kojenců dodávaných kleštěmi nebo pozitivní souvislosti mezi expozicí železa a mikrobiální diverzitou u kojenců. Ne všechny stopové prvky vykazovaly statisticky významné asociace v obecné kohortě. Stratifikovaná analýza dále odhalila, že specifické expozice ovlivnily mikrobiální rozmanitost odlišně v závislosti na režimu dodávky a vzorci krmení.

Při porovnání skupin s nízkým, středním a vysokou expozicí stopovým prvkům měď vystoupil. Vysoká prenatální expozice mědi vedla k výrazně nižší mikrobiální rozmanitosti po 3 měsících, ačkoli tento účinek se v průběhu času snižoval. Bakteriální taxony se také posunuly v reakci na expozice. Například se zvýšila expozice hliníku Bifidobacteria a CUTIBACTERIAale nezměnila celkovou mikrobiální rozmanitost. Expozice manganu a olova změnila hladiny Erysipelatoclostridium a Ruminococcus dědeček. Expozice železa byla spojena se snížením Enterococcus hojnost.

Metabolomická analýza odhalila 56 významně změněných metabolitů mezi 3 a 6 měsíci a 515 mezi 6 a 12 měsíci. Jednalo se o změny v mastných kyselinách, uhlohydrátech, žlučových kyselinách a flavonech. Některé metabolity, jako je Lacto-N-Fucopentaose III, byly spojeny se specifickými bakteriálními taxony, včetně Streptococcus a Mokrý. Prenatální expozice selenu a kadmiu byla spojena s posuny v koncentracích metabolitu, což naznačuje, že stopové prvky ovlivňují nejen mikrobiální složení, ale také mikrobiální funkci.

Stopové prvky také formovaly profily genů rezistence na antibiotiku. Bylo identifikováno celkem 263 args. Kojenci vykazovali vyšší hojnost genů tetracyklinu a fluorochinolonu, zatímco matky měly vyšší hojnost genů makrolidu a rezistence na lincosamid. Expozice mědi a arsenu byly spojeny se zvýšeným args, jako je aminoglykosidová efluxní čerpadlo D (ACRD) a podjednotka transportéru B (MDTB), zejména ve věku 6 měsíců. Navzdory určitému překrývání se profily kojeneckých arg odlišovaly od profilů jejich matek, ačkoliv byla v průběhu času pozorována konvergence. Některá souvislosti mezi profily stopových prvků a arg profilů byly statisticky významné pouze ve specifických věkových skupinách nebo v kategoriích expozice.

Závěry

Abych to shrnul, tato studie ukazuje, že prenatální expozice stopovým prvkům, včetně selenu, mědi, manganu a arsenu, významně mění profily genů genů střevního mikrobiomu, metabolomu a antibiotiky u kojenců. Tyto změny jsou detekovatelné již tři měsíce a nadále se vyvíjejí během prvního roku života.

Zjištění podtrhují důležitost prenatálních environmentálních expozic při formování včasného vývoje střev a jejich potenciálního dopadu na dlouhodobé zdravotní výsledky. Neinvazivní odběr vzorků prostřednictvím mateřských vlasů nabízí cennou metodu pro monitorování těchto expozic.

Vzhledem k observační povaze studie je zapotřebí dalšího výzkumu k navázání příčinných vztahů a k identifikaci základních mechanismů. Zasávání brzy za účelem snížení škodlivých expozic by mohlo podpořit zdravější vývoj mikrobiomu a potenciálně snížit budoucí rizika nemoci.