Dessa Gut Microbes kan skydda barn från infektioner

Gut bakterier kan påverka huruvida barn överlever infektioner i matsmältningssystemet, föreslår ny forskning med möss.

Hundratusentals spädbarn världen över dör varje år av infektioner som härjar deras matsmältningssystem, inklusive de som orsakas av salmonella och E.coli bakterie. Miljontals fler barn blir sjuka.

Bakterierna Clostridia ge djuren nyckelskydd mot infektion, förutom att hjälpa till att smälta mat. Men uppgifterna visar att de yngsta nyfödda mössen inte har Clostridia ändå, vilket gör dem till de mest sårbara för invaderande bakterier som liknar de som gör så många mänskliga spädbarn sjuka.

Resultaten, som publiceras i Vetenskap, skulle kunna peka på nya metoder för att skydda mänskliga spädbarn.

"Var som helst förälder vet att nyfödda är mycket mottagliga för infektioner under det första levnadsåret, inklusive tarminfektioner", säger Gabriel Nunez, studiens seniorförfattare och patologiprofessor vid University of Michigan Medical School. "Detta arbete tyder på att bristen på skyddande bakterier i tarmmikrobiotan är en mekanism för den känsligheten, kanske mer än immunsystemets ålder."

Germfria möss

Nunez och hans kollegor, inklusive förstaförfattare och forskare Yun-Gi Kim och Kei Sakamoto, började med ett blankt blad: möss som fötts upp i en bakteriefri miljö.


innerself prenumerera grafik


Utan några egna naturliga tarmbakterier erbjöd mössen en unik chans att se effekterna av transplanterade mikrober från normala möss i olika åldrar och att testa sårbarhet för infektion. Forskarna använde också avancerade DNA-analystekniker för att upptäcka typer och mängder bakterier i mustarmarna.

Summan av kardemumman: Någonstans i perioden runt avvänjning av möss från modersmjölk till fast föda, Clostridia bakterier börjar växa i tarmen och arbetar för att förhindra tillväxten av två former av sjukdomsframkallande bakterier.

Forskargruppen använde både nyfödda och vuxna bakteriefria möss och prover av tarmmikrober tagna från avföringen från 4 dagar gamla, 12 dagar gamla och 16 dagar gamla normala möss för experimenten.

De fann att proverna från de äldre normala mössen hade den största mångfalden av tarmmikrober, inklusive Clostridia och Bacteroides bakterier som inte sågs hos de yngre mössen som fortfarande fick sin näring helt från modersmjölken.

Först gav forskarna de bakteriefria mössen en transplantation av bakterier från 4 dagar gamla eller 16 dagar gamla normala möss och exponerade dem sedan för en salmonellastam som kan infektera tarmen men inte spridas över hela kroppen. Hälften av mössen som fick de 4 dagar gamla mikroberna dog, men ingen av de med 16 dagar gamla mikrober gjorde det.

De provade det igen med Citrobacter rodentium, en bakteriestam som liknar den E.coli stammar som gör människor sjuka. Bakteriefria möss med transplanterade fyra dagar gamla mikrober blev sjuka och många dog. Men när forskarna tillförde bakterier från 16 dagar gamla normala möss ökade mängden C. rodentium i tarmen på överlevande möss gick ner.

Därefter tittade forskarna på vad som hände med bakteriefria möss som hade fått en nyfödd muss mikrober, men med extra doser av antingen Clostridia or Bacteroides bakterier tillsattes. De utsatte grupper av dessa möss för C. rodentium och fann att endast mössen ges Clostridia kunde stå emot infektionerna. Efter en vecka fick 90 procent av mössen som fick extra mycket Clostridia, då salmonella, levde fortfarande, jämfört med 50 procent av dem som inte hade fått det.

Därför att E.coli och salmonella påverkar även vuxna, forskarna testade vad som hände när normala vuxna möss fick vancomycin, ett antibiotikum som selektivt dödar bakterier som Clostridia och Bacteroides. Båda C. rodentium och salmonella blomstrade i dessa miljöer.

Lägg till försvar

För att se vilken roll kroppens eget immunsystem spelade för att bekämpa infektioner jämfört med tarmmikrober, studerade teamet också två stammar av möss som har nedsatt immunförsvar. Uppvuxna i en bakteriefri miljö och sedan fått en transplantation av tarmmikrober från en fyra dagar gammal normal mus, kunde dessa möss fortfarande motstå salmonellainfektion utan hjälp från deras immunförsvar – men bara när de hade fått en dos av tillagda Clostridia först.

Slutligen tittade forskarna på effekten av att tillsätta succinat – ett salt som syreälskande bakterier i tarmen producerar som en biprodukt – i dricksvattnet hos bakteriefria möss med fyra dagar gamla mikrober som fått extra mycket Clostridia.

Dessa möss bekämpade salmonellainfektion ännu bättre, vilket tyder på att de anaeroba Clostridia livnär sig på avfallsprodukterna från de aeroba bakterierna som frodas i tarmen hos nyfödda.

Nunez och hans kollegor arbetar med ytterligare forskning om rollen av Clostridia för att försvara sig mot tarminfektioner. De vill bestämma vilka stammar av Clostridia– och det finns många – har störst effekt.

De tittar också på modersmjölkens roll för att etablera en nyfödds tarmmikrobiom och förmedla skydd mot infektion, såväl som övergången till fast föda som kan transportera mikrober in i en nyfödds tarm från omvärlden. Och de vill testa om andra komponenter i mikrobiomet skyddar mot andra patogener.

– Normalt köper vi Clostridia påfrestningar i våra tarmar när vi börjar äta fasta ämnen, men detta arbete tyder på ett fönster av sårbarhet för enteriska patogener i de tidiga stadierna av livet, säger Nunez.

Han säger att om den skyddande rollen av lagt Clostridia för nyfödda visar sig i ytterligare djurstudier, kan det vara möjligt att föreslå en klinisk prövning på människor för att testa en kombination av stammar.

Nunez, Kim, Sakamoto och deras kollegor från University of Michigan, University of Chicago och universitet i Japan och Korea utförde arbetet med finansiering från National Institutes of Health.

Källa: University of Michigan

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon