Transfer bakterii, grzybów, wirusów i metabolomów z matki na dziecko w zdrowiu i chorobie Leśniowskiego-Crohna

Nieswoiste zapalenia jelit (IBD), w tym choroba Leśniowskiego-Crohna (CD) i wrzodziejące zapalenie jelita grubego (UC), są spowodowane utratą tolerancji błony śluzowej na mikroflorę komensalną, co skutkuje reakcjami zapalnymi. Zarówno CD, jak i UC są trudne do leczenia klinicznego, a częstość ich występowania wzrasta na całym świecie, zwłaszcza w krajach nowo uprzemysłowionych. Etiologia tych zaburzeń jest wieloczynnikowa, na którą wpływają złożone interakcje genów, układu odpornościowego, mikroflory jelitowej i środowiska zewnętrznego. Badania wykazały, że istnieje wyższy współczynnik przenoszenia choroby od matek z IBD niż od ojców.[47] Dobrze wiadomo, że IBD jest również związane z zaburzeniami składu mikroflory jelitowej. Wczesne dzieciństwo, kiedy mikrobiom jest mniej dojrzały i bardziej plastyczny, to złoty wiek manipulacji mikrobiomem w celu zapobiegania chorobom. Badanie mikroflory w tym złotym wieku pozwala nam również przeanalizować rozwój wadliwej mikroflory i zidentyfikować cele terapeutyczne, aby ją odwrócić i wyleczyć choroby, które już się rozwinęły. Nowe dowody sugerują, że przewód pokarmowy noworodków zostaje skolonizowany bakteriami jeszcze w łonie matki[1], a obecność różnych drobnoustrojów odnotowano w płynie owodniowym[2, 3], krwi pępowinowej[4], a także w łożysku i błon płodowych [5, 6]. Źródło tych drobnoustrojów jest nadal przedmiotem zainteresowania, ponieważ uważa się, że początkowa kolonizacja jelit odgrywa kluczową rolę w pobudzaniu układu odpornościowego błony śluzowej i może predysponować do rozwoju chorób o podłożu immunologicznym, takich jak nieswoiste zapalenie jelit, w późniejszym życiu [7 ]. Nasze badanie pilotażowe na kilku próbkach matki i dziecka wykazało, że na poziomie zamówienia Caudovirales dominował w zbiorowiskach wirusowych mleka matki i smółki ze względną obfitością powyżej 95%. Jednak w wirusowej społeczności łożyska Caudovirales zajmował tylko około 50%, jednocześnie z pojawieniem się wirusów eukariotycznych, takich jak Ortervirles (średnio 27,5%) i Herpesvirales (średnio 9,3%). Ogólnie rzecz biorąc, struktury mikrobiomu dzieci matek w populacjach zdrowych i z nieswoistym zapaleniem jelit są w dużej mierze niedostatecznie zbadane.

Niedawne badania odkryły nowy mechanizm ochrony noworodków przenoszonej pionowo. Naukowcy odkryli, że bakterie w jelicie matki podczas ciąży mogą napędzać późniejsze wrodzone dojrzewanie jelita noworodka przy braku kolonizacji, poprzez przenoszenie określonych metabolitów bakteryjnych do płodu i poprzez mleko matki [8]. Gomez de Agu ero i in. (2016) wyraźnie wykazali, że wpływ mikroflory jelitowej na dojrzewanie immunologiczne po urodzeniu nie wynika po prostu z kolonizacji noworodka po urodzeniu [9]. Pokazują to w uproszczonym modelu monokolonizacji ciążowej z E. coli, w którym ligandy AhR pochodzące z tej bakterii kierują odrębnym programem rozwojowym jelit we wczesnym okresie postnatalnym [9]. Biorąc pod uwagę złożoność drobnoustrojów obecnych w jelitach ciężarnych, ekscytujące będzie poznanie, czy istnieją inne moduły primowania indukowane przez różne drobnoustroje i ich metabolity. W związku z tym kuszące jest spekulowanie, że ten efekt międzypokoleniowy stanowi predykcyjną reakcję adaptacyjną, dzięki której matki przygotowują noworodki do określonych wyzwań, które prawdopodobnie napotkają, w oparciu o sygnały środowiskowe związane z ciążą, nie tylko przez kolonizację drobnoustrojów, ale także przez transfer metabolitów. Tymczasem nie wiadomo, czy występują nieprawidłowości w metabolomie, jak również w jego przenoszeniu z matki na dziecko w IBD. Aby odpowiedzieć na to pytanie, rozpoczęliśmy od pilotażowego badania profilowania metablomu mleka kobiecego, stosując nieukierunkowane podejście metabolomiczne za pomocą chromatografii cieczowej ze spektrometrią mas (LC-MS). Wyniki wykazały łącznie 1318 cech w trybie negatywnym i 1418 cech pozytywnych dyskryminujących matki z IBD (4UC, 3 CD) i zdrowe matki, co wskazuje na szerokie różnice metaboliczne między nimi. Te znacząco zmienione metabolity były zaangażowane w metabolizm argininy i proliny, a także metabolizm tyrozyny zgodnie z analizą wzbogacenia szlaku. Wyniki te wskazują, że w mleku matki z nieswoistym zapaleniem jelit zachodzą zmiany w profilach metabolicznych, co może przenosić się na niemowlęta i wpływać na ich rozwój i zdrowie.