新生儿的肠道微生物可以预测过敏和哮喘

新生儿的肠道微生物可以预测过敏和哮喘

根据加州大学旧金山分校(UC San Francisco,UCSF)和底特律的亨利福特健康系统(Henry Ford Health System)的研究,出生一个月内的婴儿的肠道微生物能够直接影响免疫系统的发育,导致其在童年期间的过敏和哮喘风险增高。这项发现强调了进行早期干预以改善婴儿微生物生态健康的重要性。

这篇论文发表在2016年9月12日的《Nature Medicine》上。该研究认为,一个月大的婴儿的一种特殊肠道微生物模式会导致其在2岁时产生过敏反应和4岁时哮喘的风险增加3倍。该论文表明,这些婴儿体内的微生物生态系统紊乱会导致一种分子的产生,这种分子会减少一种可以防止过敏的关键免疫细胞的数量。研究人员猜测,这种细胞过少会导致免疫系统过度活跃,并最终导致肺部的慢性哮喘炎症。

UCSF的Susan Lynch博士说:“我相信这个发现创造了开发出避免过敏和哮喘的新疗法机会。如果我们要阻止疾病的发展,就需要及早地干预。目前,孩子被诊断为哮喘的年龄通常为6至7岁,这种疾病无法治愈,只能靠药物维持。但是,如果这种疾病的起源在婴儿早期就可以通过肠道微生物的紊乱发现,那么就会产生一个问题:我们是否可以改造这些婴儿体内的微生物群组,以此来预防哮喘的发生呢。”

一种罕见的新生儿肠道微生物模式导致哮喘风险增加3倍

近年来的很多研究都认为在早期曝露于有益微生物环境中可以对健康产生很多益处。哺乳、顺产,甚至是在孩子出生第一年内养条狗都会对哮喘和过敏产生防护作用。最近,英属哥伦比亚大学的研究人员报告称,缺少4种关键肠道细菌的3个月大的婴儿在1岁时更容易出现哮喘的症状。

亨利福特健康系统的Christine Cole Johnson博士说:“我们已经为此工作了10年,试图弄清楚为什么一些孩子会患上哮喘和过敏,而另一些则不会。似乎体内的微生物群是理解这个问题以及其他很多免疫系统疾病的关键。”

2003年起,Johnson的实验室就开始追踪很多导致哮喘的早期风险因素,对不同种族、社会经济地位的人群进行研究。研究人员在婴儿一岁期间进行重复的随访,然后在他们2岁的时候进行过敏测试,在4岁的时候进行哮喘测试。

作为这项研究的一部分,Johnson的团队从婴儿的纸尿裤上收集粪便样本,并冷冻保存。几年后,Johnson与Lynch合作,后者的实验室专门从事人体微生物研究,他们试图确定在婴儿出生后多久可以检测到能够预测哮喘的微生物的区别,以及为什么这些微生物会引起这类疾病。

Johnson说:“我们将这些粪便样本送到UCSF,Lynch的实验室可以利用最新的基因技术检测这些粪便的全部微生物群落。现在技术进步了很多,在10年前是无法完成这项工作的。”

Lynch和她的团队对粪便样本进行了高通量基因分析,绘制出了130名一个月大的婴儿的肠道微生物图谱。这项分析发现,这些婴儿可以根据肠道中不同的细菌和真菌种类分为3组。

基于Henry Ford研究团队的在2年和4年后的数据,这三个组中人数最少的组(130名婴儿中的11名)患上特异反应性和哮喘的风险是其他婴儿的3倍。而这个风险组的比例与全部人群的过敏性哮喘比例一致。微生物多样性分析表明,这些婴儿缺少特定的正常肠道细菌,同时拥有过量的特定真菌种类。

为了弄清楚为什么这些异常的肠道微生物成分会导致过敏免疫反应,UCSF的团队研究了这些微生物的代谢副产物——粪便样本中的分子,这种分子可以为这些微生物的作用提供线索。

他们发现,体内微生物群落健康的新生儿的肠道内有多种可以减少炎症的分子。这包括一种脂肪分子,研究人员推测这些分子滋养着一种被称为调节性T细胞的免疫细胞,这种细胞的任务是使免疫系统的其他部分受到抑制。

相反的,在那些患病风险高的婴儿体内没有这种脂肪分子。研究人员却检测到了不同的脂肪分子,其中一种名为“12, 13 DIHOME”的脂肪分子与成年的哮喘有关。进一步的实验发现,即使是健康成年人的免疫细胞,在接触到这些婴儿肠道微生物的副产物时也会产生强烈的反应。“12, 13 DIHOME”能够减少调节性T细胞的数量。

研究人员怀疑肠道微生物在处理脂肪等饮食成分时扮演重要角色,它们对肠道中的分子是抗炎还是促炎有重要的影响。

UCSF 的医学教授Homer Boushey说:“过去的6、70年中,哮喘在现代的西方社会每20年就会翻一倍,所以找到有效的预防方法对于公众健康非常重要。这篇新论文不仅仅是将婴儿体内微生物的不同进行归类。通过关注微生物功能的不同(代谢副产物和对免疫功能的影响),这种研究可以帮助定义我们预防这种疾病的方向。”

早期检测,重建健康肠道菌群可以预防哮喘

研究人员还测试了很多环境和社会经济因素,以研究为什么有的孩子会产生这种高风险的肠道微生物,但是只发现了2个联系:男性婴儿更容易患病,家中没有狗的婴儿更容易患病。

Lynch说:“人类与微生物共同进化,我们依赖它们的特定基因组来完成重要的功能。我们相信这在人类发育早期尤其如此。但是生活方式在过去的几十年中大大地改变了,我们减少了曝露在环境微生物中的机会,而这些微生物是我们身体所需要的。家里养条狗,它可以将外部环境中的微生物带到家中,或许这是一种可以增加婴儿曝露在多样性和微生物环境中的一种方法。”

Lynch和Johnson的研究团队于2016年8月31日在《Scientific Reports》上发表了第二篇论文,首次详细描述了影响儿童微生物成分的不同社会经济、环境、人口学因素。研究人员希望这两篇论文的发现可以促进对婴儿的不健康肠道微生物检测的发展,实现早期的干预,使婴儿的微生物生态系统向着健康的方向发展。

新营养原创,作者:小普,转载请注明出处:http://xinyingyang.com/4724

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