Grzyby jelitowe a rozwój dysplazji oskrzelowo-płucnej u wcześniaków: nowe dowody na związek przyczynowy
Ekstremalnie skrajne wcześniaki, ważące mniej niż 1500 gramów (3,3 funta), rodzą się z niedojrzałymi płucami, które często wymagają intensywnej tlenoterapii i wspomagania wentylacji w warunkach szpitalnych. Zastosowanie wysokiego stężenia tlenu wiąże się jednak z ryzykiem rozwoju przewlekłej choroby płuc – dysplazji oskrzelowo-płucnej (BPD, bronchopulmonary dysplasia), która pozostaje najczęstszą przyczyną śmierci w tej grupie pacjentów. BPD wywiera niszczący wpływ na niedojrzałe płuca, prowadząc do długofalowych konsekwencji zdrowotnych.
W jednym z najbardziej kompleksowych badań nad mikroorganizmami zasiedlającymi jelita wcześniaków, naukowcy z University of Alabama at Birmingham oraz University of Tennessee Health Science Center wykazali, że skład grzybów jelitowych w drugim tygodniu życia prognozuje rozwój BPD – na wiele tygodni lub miesięcy przed postawieniem diagnozy. Analizowano pierwszy prawdziwy stolec noworodków (tj. nie smółkę) oddany przed ukończeniem dwóch tygodni życia. Zastosowanie nowoczesnych technik bioinformatycznych pozwoliło stwierdzić, że mikrobiom grzybiczy (tzw. mykobiom) u niemowląt, u których rozwinęła się BPD, różnił się pod względem różnorodności, składu oraz wzajemnych interakcji mikroorganizmów od mykobiomu niemowląt, u których nie wystąpiła BPD. Co istotne, nie odnotowano istotnych różnic w bakteryjnym mikrobiomie kału między tymi grupami.
Aby zbadać zależności przyczynowo-skutkowe, naukowcy przeszczepili próbki kału z grupy noworodków z predykcją BPD oraz z grupy kontrolnej (bez BPD) do organizmów ciężarnych myszy, uzyskując model z tzw. pseudozhumanizowaną florą jelitową. W modelu mysiego noworodka z BPD wykazano, że potomstwo matek, które otrzymały przeszczep z kału przewidującego BPD, rozwijało cięższe uszkodzenia płuc niż potomstwo z grupy kontrolnej. Dalsze eksperymenty z zastosowaniem strategii „loss-of-function” wykazały, że podanie ciężarnym myszom środka przeciwgrzybiczego przed porodem zmniejszało uszkodzenia płuc u potomstwa poprzez zahamowanie kolonizacji grzybiczej. Z kolei w eksperymencie „gain-of-function”, w którym kolonizację perinatalną wzmacniano poprzez dodanie grzyba z rodzaju Candida, stwierdzono nasilenie zmian płucnych typowych dla BPD.
„Uzyskane wyniki wykazują, że cechy początkowego grzybiczego mikrobiomu jelitowego są związane z późniejszym rozwojem BPD u wcześniaków i że efekt ten jest przekazywalny i modyfikowalny w modelach mysich” – podkreślił dr Kent Willis, adiunkt w Division of Neonatology na University of Alabama at Birmingham. „Sugeruje to istnienie związku przyczynowego oraz możliwość traktowania grzybów jelitowych jako potencjalnego celu terapeutycznego w chorobach płuc noworodków”.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie naukowym Microbiome i było współkierowane przez dr. Willisa oraz dr. Ajaya J. Talatiego z University of Tennessee Health Science Center w Memphis.
„Nasze analizy wykazały, że skład mykobiomu u niemowląt, u których nie wystąpiła BPD, był bardziej jednorodny” – powiedział dr Willis. „Natomiast u dzieci, które ostatecznie rozwinęły BPD, mykobiomy były bardziej zróżnicowane. Może to sugerować, że specyficzny wzorzec rozwoju mykobiomu jest konieczny, aby zapobiec rozwojowi BPD, a brak takiego wzorca – niezależnie od przyczyny – wiąże się z ryzykiem choroby”.
Warto zaznaczyć, że pierwsze wypróżnienia noworodków to smółka, która składa się z materiałów połkniętych jeszcze w życiu płodowym. Natomiast próbki analizowane w omawianym badaniu pochodziły z drugiego tygodnia życia i zawierały już przetrawione mleko. Jak wskazują autorzy, choć wiadomo, że grzyby są istotnym elementem mikrobioty dorosłych, to ich funkcje niepatogenne i niepasożytnicze są nadal słabo poznane – szczególnie u noworodków.
To prospektywne badanie kohortowe obejmowało próbki stolca noworodków zebrane na przestrzeni sześciu lat: od 2017 do 2020 roku w Memphis oraz od 2021 do 2022 roku w Birmingham. Spośród 64 bardzo niedojrzałych noworodków, u których nie rozwinęła się BPD, średnia masa urodzeniowa wynosiła 1134 g (2,5 funta), natomiast w grupie 38 noworodków, u których rozwinęła się BPD, masa wynosiła średnio 726 g (1,6 funta). Zmarło jedno niemowlę z grupy bez BPD i sześć z grupy z BPD.
Współautorami badania zatytułowanego „The fungal microbiota modulate neonatal oxygen-induced lung injury” są: Isaac Martin, Mary Silverberg, Ahmed Abdelgawad, Kosuke Tanaka, Brian A. Halloran, Teodora Nicola, Samuel J. Gentle, Namasivayam Ambalavanan, Viral G. Jain, Charitharth V. Lal i Tamás Jilling z Division of Neonatology na University of Alabama at Birmingham; Erin D. Myers, Jay P. Desai, Catrina T. White i Brian M. Peters z University of Tennessee Health Science Center; Ibrahim Karabayir i Oguz Akbilgic z Wake Forest University; Laura Tipton z James Madison University; Luan D. Vu z University of Texas at San Antonio; Stephania A. Cormier z Louisiana State University oraz Joseph F. Pierre z University of Wisconsin-Madison.
W UAB Department of Pediatrics funkcjonuje w ramach Marnix E. Heersink School of Medicine.
Źródło: University of Alabama at Birmingham
