Gut bakterier kan påvirke hvorvidt babyer overlever infeksjoner i fordøyelsessystemet, foreslår ny forskning med mus.

Hundretusener av babyer verden over dør hvert år fra infeksjoner som ødelegger fordøyelsessystemene, inkludert de som er forårsaket av salmonella og E. coli bakterie. Millioner flere barn blir syk.

Bakteriene clostridier gi dyr nøkkelbeskyttelse mot infeksjon, i tillegg til å hjelpe fordøye mat. Men dataene viser at de yngste nyfødte musene ikke har det clostridier men gjør dem de mest sårbare overfor invaderende bakterier som ligner de som sårer så mange menneskelige babyer.

Funnene, publisert i Vitenskap, kan peke på nye tilnærminger for å beskytte menneskelige babyer.

"Enhver forelder vet at nyfødte er svært utsatt for infeksjoner i det første år av livet, inkludert enterisk eller tarmen, infeksjoner," sier Gabriel Nunez, studiens seniorforfatter og en patologi professor ved University of Michigan Medical School. "Dette arbeidet antyder at mangelen på beskyttende bakterier i tarmmikrobiota er en mekanisme for denne utsattheten, kanskje mer enn immunsystemet."

Germ-free mus

Nunez og hans kolleger, inkludert førsteforfattere og forskningsmedlemmer Yun-Gi Kim og Kei Sakamoto, startet med en tom skifer: mus avlet i et bakteriefri miljø.

Med ingen naturlige gut-bakterier tilbød musene en unik sjanse til å se effekten av transplanterte mikrober fra normale mus i forskjellige aldre og å teste sårbarhet for infeksjon. Forskerne brukte også avanserte DNA analyse teknikker for å oppdage typer og mengder bakterier i muskler.

Bunnlinjen: Et sted i perioden rundt spising mus fra morsmelk på fast mat, clostridier bakterier begynner å vokse i tarmen og arbeider for å hindre veksten av to former for sykdomsfremkallende bakterier.

Forskningsgruppen brukte både nyfødte og voksne bakteriefri mus og prøver av tarmmikrober tatt fra avføring av 4-dag gamle, 12-dag gamle og 16-dag gamle normale mus for forsøkene.

De fant at prøvene fra de eldre normale musene hadde det mest mangfold av tarmmikrober, inkludert clostridier og Bacteroides bakterier ikke sett i de yngre musene som fortsatt varnærte seg helt fra morsmelk.

For det første ga forskerne de bakteriefri musene en transplantasjon av bakterier fra 4-dag gamle eller 16-dag gamle normale mus, og utsatt dem for en stamme av salmonella som kan infisere tarmene, men ikke sprer seg kroppslig. Halvparten av musene som fikk 4-dag gamle mikrober døde, men ingen av dem med 16-dag gamle mikrober gjorde.

De prøvde det igjen med Citrobacter rodentium, en stamme av bakterier som ligner på E. coli stammer som gjør mennesker syk. Germ-free mus med transplanterte fire dag gamle mikrober ble syk, og mange døde. Men da forskerne la bakterier fra 16-dag gamle normale mus, mengden av C. rodentium i magen av overlevende mus gikk ned.

Deretter så forskerne på hva som skjedde med bakteriefri mus som hadde fått nyfødte musmikrober, men med ekstra doser av enten clostridier or Bacteroides bakterier lagt til. De eksponerte grupper av disse musene til C. rodentium og fant at bare musene ble gitt clostridier var i stand til å motstå infeksjonene. Etter en uke, 90 prosent av musene som fikk ekstra clostridier, da salmonella, var fortsatt i live, sammenlignet med 50 prosent av de som ikke hadde mottatt den.

Fordi E. coli og salmonella påvirker også voksne, testet forskerne hva som skjedde da normale voksne mus ble gitt vankomycin, et antibiotikum som selektivt dreper bakterier som clostridier og Bacteroides. Begge C. rodentium og salmonella blomstret i disse miljøene.

Lagt til forsvar

For å se hvilken rolle kroppens eget immunsystem spilte i bekjempelse av infeksjon sammenlignet med tarmmikrobi, studerte laget også to musestammer med nedsatt immunforsvar. Opphøyd i et bakteriefri miljø og deretter gitt en transplantasjon av tarmmikrober fra en fire dagers normal mus, var disse musene fortsatt i stand til å motstå salmonellisinfeksjon uten hjelp fra immunsystemet - men bare når de hadde fått en dose av tilsatt clostridier først.

Endelig så forskerne på virkningen av å tilsette succinat-et salt som oksygen-kjærlige bakterier i tarmen produserer som biprodukt i drikkevannet av bakteriefri mus med fire dag gamle mikrober som hadde fått ekstra clostridier.

Disse musene bekjempet salmonellainfeksjon enda bedre, noe som tyder på at de anaerobe clostridier mate av avfallsprodukter fra aerobic bakterier som blomstrer i nyfødte.

Nunez og hans kolleger jobber med videre forskning på rollen som clostridier i å forsvare mot tarminfeksjoner. De vil bestemme hvilke stammer av clostridier- og det er mange - har den største effekten.

De ser også på rollen som morsmelk ved å etablere en nyfødt gutmikrobiom og formidle beskyttelse mot infeksjon, samt overgangen til faste matvarer som kan bære mikrober i en nyfødt gut fra omverdenen. Og de vil teste om andre komponenter i mikrobiomet beskytter mot andre patogener.

"Vi skaffer oss vanligvis clostridier stammer i vår tarm når vi begynner å spise faste stoffer, men dette arbeidet antyder et vindu av sårbarhet mot enteriske patogener i de tidlige stadiene av livet, sier Nunez.

Han sier at hvis den beskyttende rolle legges til clostridier for nyfødte bærer ut i videre dyreforsøk, kan det være mulig å foreslå en klinisk prøve hos mennesker for å teste en kombinasjon av stammer.

Nunez, Kim, Sakamoto og deres kolleger fra University of Michigan, University of Chicago og universiteter i Japan og Korea utførte arbeidet ved hjelp av finansiering fra National Institutes of Health.

kilde: University of Michigan

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon