Некоторые из самых маленьких обитателей кишечника младенца могут выполнять гораздо более важную функцию, чем кто-либо предполагал.
Два взаимосвязанных исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, предполагают, что грибы, долгое время остававшиеся в тени бактерий в исследованиях микробиома, могут влиять на развитие иммунной системы ребенка в первые месяцы жизни. В частности, работа указывает на группу грибов Malassezia как на возможного участника нарушений иммунной регуляции, связанных с экземой, пищевой аллергией и аллергической астмой.
Это важно, потому что детские аллергические заболевания уже распространены и продолжают расти.
«Сотни миллионов детей во всем мире страдают от аллергических заболеваний, и это число растет», — сказал доктор Стюарт Турвей, старший автор одного из исследований, научный сотрудник Научно-исследовательского института детской больницы Британской Колумбии и профессор педиатрии Университета Британской Колумбии. «Более глубокое понимание причин возникновения этих заболеваний и способов их предотвращения принесло бы огромную пользу детям во всем мире».
В течение многих лет наука о микробиоме была сосредоточена в основном на бактериях. Эти два исследования переключают внимание на микобиом, грибковую составляющую кишечной экосистемы. Более того, они предполагают, что он может быть особенно важен в младенческом возрасте, когда иммунная система еще только формируется.
Грибковое поражение проявляется на ранней стадии.
Тёрви и его коллеги использовали данные исследования CHILD Cohort Study, чтобы изучить, как изменяются популяции грибов в течение первого года жизни. Их команда проанализировала 2256 образцов от 1409 участников. В результате они обнаружили, что виды грибов следуют различным путям развития.
Среди основных тенденций, в течение первого года наблюдался устойчивый рост численности грибов семейства Saccharomycetaceae . В противоположность этому, численность грибов рода Malassezia двигалась в противоположном направлении.
Эта закономерность имела значение. Исследователи обнаружили, что разная частота встречаемости определенных групп грибов была связана с последующими иммунодефицитными заболеваниями. Например, у младенцев с более высокой частотой встречаемости грибов рода Malassezia была выше вероятность развития атопического дерматита.
Полученные результаты не доказывают, что один только грибок вызывает заболевания у детей. Однако они предполагают, что грибковые профили в младенческом возрасте могут служить ранними маркерами созревания кишечной экосистемы. Кроме того, они поднимают вопрос о том, не сбивается ли этот процесс с курса.
Недавние исследования уже связывали стойкую колонизацию грибами рода Malassezia с задержкой созревания грибка и повышенным риском атопического дерматита. Новый анализ подтверждает эту картину, более прочно помещая грибки в контекст раннего развития иммунной системы.
Антибиотики, чрезмерный рост грибков и возможный механизм
Второе исследование, проведенное доктором Мари-Клэр Арриетой из Института хронических заболеваний Снайдера и Научно-исследовательского института детской больницы Альберты при Университете Калгари, рассматривало этот вопрос с другой стороны. Вместо того чтобы начинать с изучения взаимосвязи заболеваний, команда исследовала, что происходит с кишечником младенца после лечения антибиотиками.
В исследовании ANTIBIO приняли участие 47 младенцев младше 6 месяцев, которым была оказана неотложная антибиотикотерапия. Двадцать два ребенка получали лечение в течение двух-трех дней, а 25 — от четырех до четырнадцати дней.
В ходе исследования антибиотики снижали количество бактериальной ДНК в кале и увеличивали количество грибковой ДНК. Они также влияли на разнообразие бактерий и грибов в противоположных направлениях. После лечения бактериальное разнообразие снижалось, в то время как грибковое разнообразие возрастало, особенно в группе с кратковременным лечением.
Наиболее выраженный грибковый сигнал был связан с родом Malassezia . После применения антибиотиков относительная численность этого рода увеличилась как в группах с коротким, так и с длительным курсом лечения. К видам, показавшим наиболее значительные изменения, относятся M. restricta , M. globosa и M. sympodialis .
Чем больше антибиотиков получали младенцы, тем выше была вероятность распространения Malassezia . Единственным изучаемым показателем, значимо связанным с этим увеличением, было общее количество назначенных антибиотиков.
Исследователи также обнаружили, что антибиотики нарушают привычную сеть бактериально-грибковых взаимоотношений в кишечнике младенца. Основные бактерии, такие как бифидобактерии и бактериоиды, утратили свою центральную роль, в то время как более условно-патогенные микробы заняли важные позиции.
Подобные экологические перестройки могут помочь объяснить, почему воздействие антибиотиков в раннем детстве давно связывают с риском развития астмы в более позднем возрасте.
Что добавляет работа с мышью
Чтобы проверить, не является ли гриб Malassezia чем-то большим, чем просто сопутствующим микроорганизмом, команда Арриеты перешла к гнотобиотическим мышам. Эти мыши выращиваются с использованием тщательно подобранных микроорганизмов.
Они сосредоточили внимание на M. restricta , одном из грибков, наиболее активно размножавшихся у младенцев, получавших антибиотики. Даже при низких концентрациях грибок изменял бактериальное сообщество в кишечнике мышей и влиял на метаболические показатели. В частности, наблюдалось снижение уровня олеата, кортизола и кортикостерона.
Это также повлияло на развитие иммунной системы.
У мышей, подвергшихся раннему воздействию M. restricta, наблюдалось увеличение количества эозинофилов, макрофагов, нейтрофилов и Т-хелперных клеток, связанных с иммунным ответом 2-го типа и Th17-клеток, в кишечнике и близлежащих лимфатических узлах. Также снизился уровень некоторых антител в крови.
Когда животных впоследствии подвергли воздействию аллергена пылевых клещей, оказалось, что эти ранние воздействия грибка имеют значение. У мышей, колонизированных M. restricta, развивалось более тяжелое аллергическое воспаление дыхательных путей, чем у мышей, несущих только бактерии. У мышей BALB/c грибок также усиливал позднее аллергическое воспаление после неонатальной инфекции респираторно-синцитиальным вирусом (РСВ).
«Эти результаты выявляют ранее неизвестный механизм, связывающий воздействие антибиотиков в раннем детстве с риском развития аллергических заболеваний, и показывают, как развивающаяся иммунная система формируется грибами в кишечном микробиоме в критический период развития», — сказала Арриета. «Антибиотики являются необходимым методом лечения маленьких детей, но это исследование показывает, что существует ранее упущенное из виду воздействие на кишечный микобиом, позволяющее таким видам, как Malassezia , процветать и напрямую влияющее на иммунологическую функцию».
Более широкий взгляд на кишечник младенца
Эти исследования полезным образом дополняют друг друга. Одно из них выявляет закономерности распространения грибков, связанные с последующим развитием заболеваний в большой когорте людей. Более того, другое предлагает возможный механизм, показывая, как антибиотики могут изменять микобиом младенцев. Работа демонстрирует, как увеличение количества видов грибков может способствовать изменениям в иммунной системе животных.
Вместе они доказывают, что кишечник младенца — это не просто бактериальная система с несколькими случайно попавшими туда грибами. Напротив, это более сложная микробная среда, и грибы могут играть важную роль в формировании иммунной системы на ранних этапах жизни.
Авторы также подчеркивают ограниченность имеющихся знаний. В исследовании применения антибиотиков у младенцев не было контрольной группы, не получавшей лечения и соответствующей по возрасту. Исследование не было спланировано таким образом, чтобы выявить эффекты конкретных классов антибиотиков. А мышиные модели, даже тщательно разработанные, не могут в полной мере воспроизвести сложность микробиома человека.
Исследователи пока не могут сказать, направлены ли наблюдаемые ими иммунные реакции конкретно на M. restricta , на другие микробы, измененные его присутствием, или на оба вида микроорганизмов.
Что может произойти в будущем в исследованиях аллергии?
Тем не менее, трудно игнорировать совпадение между двумя исследованиями. Оба указывают на Malassezia как на повторяющийся признак незрелой или нарушенной грибковой экосистемы на ранних стадиях развития. Более того, оба связывают эту закономерность с проблемами иммунной системы, которые могут проявляться на коже, в кишечнике или легких.
Это открывает новое направление в исследованиях детской аллергии. Если определенные виды грибов могут помочь выявить риск на ранней стадии, они могут стать предупреждающими признаками. Если же определенные виды грибов способствуют нарушению регуляции иммунной системы, они также могут стать мишенями для терапии.
Суть не в том, чтобы избегать антибиотиков, когда ребенку они действительно необходимы. Авторы ясно дают понять, что эти препараты остаются жизненно важными. Их посыл более узок, но важен: антибиотики могут иметь более широкие экологические последствия, чем врачи когда-то предполагали. Некоторые из этих последствий связаны с грибами, а не только с бактериями.
Практические последствия исследования
Эти исследования позволяют предположить, что грибковые инфекции кишечника младенцев в конечном итоге могут стать частью методов оценки врачами риска аллергии, особенно после раннего применения антибиотиков. Они также указывают на микобиом как на возможную терапевтическую мишень.
В дальнейших исследованиях необходимо будет подтвердить, можно ли надежно отслеживать изменения в составе грибковой микрофлоры, такие как увеличение количества Malassezia, у младенцев.
Исследователям также необходимо подтвердить, действительно ли эти изменения напрямую способствуют развитию заболеваний у детей.
Кроме того, они зададут вопрос, могут ли методы лечения, восстанавливающие более здоровую микрофлору кишечника в раннем детстве, снизить вероятность развития экземы, пищевой аллергии или астмы.
Результаты исследования опубликованы в онлайн-журнале Nature Communications.
Оригинальная статья «Крошечные кишечные грибы могут стать ключом к лечению астмы во всем мире» опубликована в издании The Brighter Side of News.
Похожие статьи
-
Распространенный препарат от астмы может обратить вспять опасное заболевание печени, вызванное жировой дистрофией.
-
Новое открытие позволяет с высокой точностью прогнозировать приступы астмы.
-
Новый ингалятор «2 в 1» снижает количество приступов астмы у детей на 45%.
Нравятся такие позитивные истории? Подпишитесь на рассылку The Brighter Side of News.