Czynniki wpływające na rozwój mikrobioty i dojrzewanie układu odpornosciowego na wczesnym etapie życia

Narodziny to największa zmiana w środowisku w ciągu życia ludzkiego, ponieważ noworodek po raz pierwszy styka się z niezliczonymi rodzajami mikroorganizmów kolonizujących wszystkie powierzchnie jego ciała, prowadząc do stworzenia mikrobioty komensalnej równolegle z powstaniem układu odpornościowego. Na skład mikrobioty jelit oraz dojrzewanie układu odpornościowego noworodka wpływa wiele czynników (rys. 3). Zakłócenia komunikacji między mikrobiotą a odpornością na poszczególnych etapach rozwoju mogą mieć długofalowy wpływ na podatność na choroby.¹³

O tym artykule

Autor

Dr Pascal Lavoie,

Neonatologist

Profesor uczelni, Katedra Pediatrii Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej w Vancouver (Kanada).

Specjalizuje się w rozwoju, układzie odpornościowym i zaburzeniach u noworodków i niemowląt.

Opublikowano 07 Grudzień 2021

Zaktualizowano 07 Grudzień 2021

Narodziny mają wpływ na skład mikrobioty jelit…

Dr Travis J. De Wolfe

Metoda porodu decyduje o tym, jaki typ bakterii z organizmu matki zostanie przekazany do jelita noworodka.¹⁴ Dzieci urodzone drogami rodnymi często przej-mują liczne bakterie jelitowe syntetyzujące lipopolisacharyd (LPS) – ważny składnik błony komórkowej bakterii Gram-ujemnych, które trenują układ odpornościowy człowieka w odpowiednim reagowaniu na zagrożenia ze strony mikroorganizmów.¹⁵ Natomiast dzieci urodzone przez cesarskie cięcie są predysponowane do kolonizacji przez krążące w szpitalach oportunistyczne patogeny.¹⁴

…oraz na dojrzewanie struktury ukladu odpornosciowego

Te różnice początkowej kolonizacji przez mikroorganizmy mogą wpłynąć na późniejsze dojrzewanie miejscowych wrodzonych struktur układu limfatycznego i na populację ochronno-regulacyjnych komórek typu T (Treg), powodując długofalowe konsekwencje dla fizjologii jelit. Dojrzewanie komórek T i pobudzenie czynników immunologicznych może chronić przed chorobami autoimmunologic- znymi (takimi jak cukrzyca czy stwardnienie rozsiane) pojawiającymi się na późniejszych etapach życia, a niekiedy przyczyniać się do ich powstania.^15,16

Wpływ antybiotyków na odpowiedzi immunologiczne

Dr Pascal Lavoie

Antybiotyki są bardzo istotne w leczeniu ciężkich infekcji bakteryjnych, ale niepotrzebna ekspozycja na antybiotyki może mieć poważne negatywne konsekwencje dla zdrowia, zatem należy jej unikać (np. w przypadku infekcji wirusowych). U starszych dorosłych długotrwałe stosowanie antybiotyków może prowadzić do nadmiernego wzrostu jelitowych bakterii chorobotwórczych zwanych Clostridioides difficile, który może zagrozić życiu, zwłaszcza osób starszych.¹⁷ Nadużywanie antybiotyków może również sprzyjać rozwojowi oporności na nie, co może spowodować ograniczenie możliwości leczenia późniejszych infekcji.¹⁸ W modelach zwierzęcych zaburzenie mikrobioty jelit spowodowane przez antybiotyki zaburza funkcjonowanie układu odpornościowego i progi odpowiedzi immunologicznej.¹⁹ Dane zebrane od ludzi sugerują, że stosowanie antybiotyków bez potrzeby może zwiększyć ryzyko rozwoju chorób przewlekłych, takich jak cukrzyca typu 1, astma, alergie, a nawet otyłość.²⁰ Długotrwałe (powyżej 1 tygodnia) stosowanie antybiotyków zmniejsza zróżnicowanie mikrobioty jelit. Najbardziej narażone na zaburzenia mikrobioty jelit są urodzone przedwcześnie niemowlęta. Długotrwałe stosowanie antybiotyków o szerokim spektrum działania u matki lub przedwcześnie urodzonego niemowlęcia zmniejsza zróżnicowanie bakterii jelitowych, zwiększając ryzyko sepsy i martwiczego zapalenia jelit.²¹ Ogólnie, dane zebrane od ludzi potwierdzają przypuszczenie, że mikrobiota jelit gra istotną rolę w rozwoju niemowląt prowadzącym do tego, aby stały się zdrowymi dorosłymi. Zagrożenia wynikające z nadmiernej ekspozycji dorosłych na antybiotyki są mniejsze, ale również mogą wpływać na rozwój odpowiedzi immunologicznych, dlatego stosowanie antybiotyków w każdym wieku należy ograniczyć do niezbędnych przypadków.

Dysbioza nie jest uniwersalna. Jej definicja jest inna u każdego człowieka i zależna od stanu jego zdrowia. Stosowana powszechnie definicja określa ją jako zaburzenie składu i funkcjonowania mikrobioty spowodowane przez zespół środowiskowych i związanych z gospodarzem czynników zakłócających ekosystem mikroorganizmów.⁹

RYSUNEK 3: Czynniki środowiskowe wpływające na rozwój mikrobioty i śluzowego układu
odpornościowego u noworodków.

Adaptacja na podstawie Kalbermatter C et al, 2021¹³

infographic

^{Metabolity mikroorganizmów wytwarzane przez mikrobiotę oraz dietę matki przez cały okres ciąży wpływają na rozwój układu odpornościowego płodu. W chwili urodzenia równolegle z rozwojem układu odpornościowego rozpoczyna się kolonizacja organizmu przez mikrobiotę. Na tym etapie noworodek jest wciąż zależny od ochrony zapewnianej przez matkę poprzez karmienie piersią. Mleko matki zawiera jej antygeny bakteryjne stymulujące dojrzewanie wrodzonego śluzowego układu odpornościowego. Jeżeli chodzi o kolonizację jelit, w pierwszych tygodniach życia dominują Enterococcacae, Clostridiaceae, Lactobacillaceae, Bifidobacteriaceae i Streptococcaceae. Wprowadzenie do diety niemowlęcia pożywienia stałego prowadzi do wzrostu zróżnicowania mikrobioty jelit, która staje się podobniejsza do mikrobioty dorosłego: obfitość Bifidobacteriaceae zmniejsza się, natomiast Bacteroides, Ruminococcus i Clostridium stają się liczniejsze. Rodzaj porodu, karmienie piersią, pokarm stały oraz przyjmowanie antybiotyków to czynniki kształtujące mikrobiotę oraz układ odpornościowy noworodka na wczesnym etapie życia.}

Weryfikacja koncepcji: kolonizacja przez mikrobiotę jelitową ma zasadnicze znaczenie dla rozwoju układu odpornościowego

Dr Travis J. De Wolfe

Badania na wolnych od drobnoustrojów myszach wykazały ważną rolę mikrobioty w zapobieganiu wadliwemu funkcjonowaniu układu odpornościowego.²² Wolne od drobnoustrojów (Germ-free) myszy mają upośledzoną zdolność do wytwarzania CD4+ pomocniczych komórek T układu odpornościowego. Selektywna kolonizacja tych myszy bakteriami Clostridia – grupą bakterii komensalnych – może pobudzić wytwarzanie tych komórek, które następnie wspomagają obronę przeciw drobnoustrojom w jelicie i chronią przed infekcjami patogenowymi.²³ Przeciwciała IgA to inny krytyczny składnik układu odpornościowego, którego brakuje myszom wolnym od drobnoustrojów. Przeciwciała te przywierają do bakterii komensalnych i uniemożliwiają im opuszczenie przewodu pokarmowego. Selektywna kolonizacja wolnych od drobnoustrojów myszy szczepem Escherichia coli lub odrębnymi szczepami Bacteroides powoduje szybkie odtworzenie/normalizację IgA.^24,25

Źródła

^{13 Kalbermatter C, Fernandez Trigo N, Christensen S, et al. Maternal Microbiota, Early Life Colonization and Breast Milk Drive Immune Development in the Newborn. Front Immunol. 2021 May 13;12:683022.}

^{14 Shao Y, Forster SC, Tsaliki E, et al. Stunted microbiota and opportunistic pathogen colonization in caesarean-section birth. Nature. 2019 Oct;574(7776):117-121.}

^{15 Wampach L, Heintz-Buschart A, Fritz JV, et al. Birth mode is associated with earliest strain-conferred gut microbiome functions and immunostimulatory potential. Nat Commun. 2018 Nov 30;9(1):5091.}

^{16 Vatanen T, Kostic AD, d'Hennezel E, et al. Variation in Microbiome LPS Immunogenicity Contributes to Autoimmunity in Humans. Cell. 2016 May 5;165(4):842-53.}

^{17 Guh AY, Kutty PK. Clostridioides difficile Infection. Ann Intern Med. 2018 Oct 2;169(7):ITC49-ITC64.}

^{18 Costelloe C, Metcalfe C, Lovering A, et al. Effect of antibiotic prescribing in primary care on antimicrobial resistance in individual patients: systematic review and meta-analysis. BMJ. 2010 May 18;340:c2096.}

^{19 Konstantinidis T, Tsigalou C, Karvelas A, et al. Effects of Antibiotics upon the Gut Microbiome: A Review of the Literature. Biomedicines. 2020 Nov 16;8(11):502.}

^{20 Sarkar A, Yoo JY, Valeria Ozorio Dutra S, et al. The Association between Early-Life Gut Microbiota and Long-Term Health and Diseases. J Clin Med. 2021 Jan 25;10(3):459.}

^{21 Walker WA. The importance of appropriate initial bacterial colonization of the intestine in newborn, child, and adult health. Pediatr Res. 2017 Sep;82(3):387-395.}

^{22 Sommer F, Bäckhed F. The gut microbiota--masters of host development and physiology. Nat Rev Microbiol. 2013 Apr;11(4):227-38.}

^{23 Ivanov II, Atarashi K, Manel N, et al. Induction of intestinal Th17 cells by segmented filamentous bacteria. Cell. 2009 Oct 30;139(3):485-98.}

^{24 Hapfelmeier S, Lawson MA, Slack E, et al. Reversible microbial colonization of germ-free mice reveals the dynamics of IgA immune responses. Science. 2010 Jun 25;328(5986):1705-9.}

^{25 Yang C, Mogno I, Contijoch EJ, et al. Fecal IgA Levels Are Determined by Strain-Level Differences in Bacteroides ovatus and Are Modifiable by Gut Microbiota Manipulation. Cell Host Microbe. 2020 Mar 11;27(3):467-475.e6.}

Tagi

Odporność Układ odpornościowy Mikrobiota jelit Dysbioza Narodziny Cesarskie cięcie Siłami natury Karmienie piersią Dieta zachodnia Stan zapalny Śluz

en_view en_sources

Jelito noworodka: fundament odpornosci

Wpływ diety zachodniej na powłokę śluzową

Publikacje

Mikrobiota – immunitet dyplomatyczny?

Wstęp

Poznanie złożonych powiązań miedzy mikrobiota a odpornoscia to dopiero poczatek

Odporność jelit

Jelito noworodka: fundament odpornosci Czynniki wpływające na rozwój mikrobioty i dojrzewanie układu odpornosciowego na wczesnym etapie życia Wpływ diety zachodniej na powłokę śluzową Łagodzenie stanów zapalnych zoladka i jelit dieta

Mikrobiota jelit wplywa na odporność układu oddechowego

Mikrobiota jelit ma udział w obronie płuc przed wirusowymi infekcjami dróg oddechowych Oś jelito-płuca w wirusowych infekcjach dróg oddechowych Hipoteza higieniczna a pandemia COVID-19 Czy należy celować w mikrobiotę jelit żeby zoptymalizować skuteczność szczepionek?

Rola mikrobioty w odporności skóry i atopowym zapaleniu skóry

Wywiad z ekspertem: Prof. Brigitte Dréno

Wniosek

Co trzeba z tego wynieść? Odporność jelit Co trzeba z tego wynieść? Odporność dróg oddechowych Co trzeba z tego wynieść? Odporność skóry

Co warto przeczytać o mikrobiocie

Obserwuj nas na Twitterze

Przeczytaj nasz folder tematyczny

Dwie twarze antybiotyków: ratują życie i zaburzają mikrobiotę

Zajrzyj do naszego najnowszego biuletynu

Odporność, mikrobiota i covid-19