Varajane antibiootikumide tarvitamine häirib imikute immuunsüsteemi arengut

Rochesteri Ülikooli Meditsiinikeskuse (URMC) teadlaste uus uuring näitas, et varajane kokkupuude antibiootikumidega võib kahjustada imiku immuunsüsteemi arengut ning looduslik metaboliit võib olla kahjustuste tagasipööramise võti.

Ajakirjas Cell avaldatud uuring näitas, et antibiootikumidega kokkupuude raseduse ja imikuea ajal võib jäädavalt nõrgestada immuunsüsteemi võimet võidelda hingamisteede infektsioonidega, näiteks gripiga. Analüüsides nii hiiremudeleid kui ka inimese imikute kopsukude, leidsid teadlased, et varajane antibiootikumide tarvitamine häirib soolemikrobiomi võimet toota inosiini, molekuli, mis on oluline signaal immuunrakkude arenguks.

Kuid hiirtele inosiini lisamisega suutsid teadlased parandada antibiootikumide põhjustatud immuunsüsteemi probleeme, avades ukse potentsiaalsetele terapeutilistele strateegiatele immuunmälu tugevdamiseks haavatavatel imikutel.

„Mõelge inosiinile kui molekulaarsele virgatsainele. See liigub soolestikust arenevate immuunrakkudeni, „õpetades“ neid, kuidas korralikult küpseda ja tulevasteks infektsioonideks valmistuda,“ selgitas uuringu vanemautor ja UR Medicine'i Golisano lastehaigla (GCH) neonatoloogia juhataja dr Hitesh Deshmukh.

Projekt oli osa pikaajalisest NIH R35 rahastatud algatusest, mille eesmärk oli uurida, kuidas varajane kokkupuude mõjutab elukestvat haiguste, sealhulgas astma ja kroonilise kopsuhaiguse riski.

„Me teame, et antibiootikumid võivad päästa imikute elusid, kuid need häirivad ka mikrobioomi immuunsüsteemi arengu kriitilisel perioodil,“ ütles Deshmukh. „Meie uuring näitab ühte viisi, kuidas see häire mõjutab kopsude immuunsust, ja mis veelgi olulisem, võimalikku viisi selle parandamiseks.“

See häire mõjutab kudedes paiknevate mälu-T-rakkude moodustumist. Need on spetsialiseerunud immuunrakkude populatsioon, mis elavad kopsudes ja pakuvad pikaajalist kaitset viirusnakkuste eest. Ilma nende rakkudeta võivad imikud jääda raskete hingamisteede haiguste suhtes haavatavaks ka täiskasvanueas.

„Leidsime, et soolestiku mikrobioom toimib areneva immuunsüsteemi õpetajana,“ selgitas Deshmukh. „Kui antibiootikumid seda loomulikku õppeprotsessi häirivad, on see nagu õpikust oluliste peatükkide eemaldamine: immuunsüsteem ei õpi kunagi olulisi õppetunde hingamisteede infektsioonide vastu võitlemise kohta.“

Uuringu peamised tulemused:

Uuringus võrreldi tavaliste antibiootikumidega (ampitsilliin, gentamütsiin ja vankomütsiin – samad ravimid, mida sageli kasutatakse rasedatel ja vastsündinutel) kokku puutunud imikuhiirte ja hiirte loomulik mikrobioom jäi terveks.

Antibiootikumidega kokku puutunud hiirtel:

• Kopsudes olevate kaitsvate CD8+ T-rakkude populatsioon vähenes oluliselt.

• Koe-residentsete mälurakkude, spetsialiseerunud immuunrakkude, mis elavad kopsudes ja pakuvad kiiret kaitset uuesti nakatumise eest, moodustumise võime oli häiritud.

• Immuunpuudulikkus püsis täiskasvanueas, mis viitab püsivatele muutustele immuunsüsteemi arengus.

NIH-i rahastatud BRINDL biopangast võetud kopsukoeproove kasutades kinnitas meeskond, et sarnased immuunpuudulikkused esinesid ka antibiootikumidega kokku puutunud imikutel. Lisaks vähematele mälurakkudele näitasid nad ka vanemate täiskasvanutega sarnaseid geeniekspressiooni mustreid, mis on samuti seotud suurenenud hingamisteede infektsioonide riskiga.

Kõige tähtsam on see, et inosiini lisamine antibiootikumidega kokkupuutunud hiirtele taastas oluliselt nende võime arendada funktsionaalseid mälurakke ja tekitada tõhusaid immuunvastuseid, avades paljulubavaid väljavaateid tulevastele ravimeetoditele.

„See viitab sellele, et sihipärase toidulisandi abil saame kaitsta riskirühma kuuluvaid imikuid,“ ütles Deshmukh. „Kuigi enne selle lähenemisviisi kliinilist rakendamist on vaja palju rohkem uuringuid, on meil nüüd edasiminekutee olemas.“

Uuringu tulemused võivad mõjutada edasisi uuringuid sekkumiste – sealhulgas toidulisandite, metaboliitravi või mikrobioomi tugistrateegiate – väljatöötamiseks, et aidata vastsündinutel arendada tugevamat immuunmälu, ilma et nad peaksid lootma ainult antibiootikumidele või riskantsetele probiootikumidele.

Deshmukh märkis, et GCH neonatoloog dr Gloria Preihuber mängis uuringus võtmerolli. Tema 15-aastase perioodi jooksul kogutud NIH-i toetatud imikute kopsuproovide BRINDL-biopank võimaldas meeskonnal oma leide inimrakkudel testida.

„See artikkel poleks ilma dr Prayhuberi suuremeelsuse ja asjatundlikkuseta võimalik olnud,“ ütles Deshmukh. „Hiirte tulemuste võrdlemine inimese rakkudega oli absoluutselt kriitilise tähtsusega. See on üks peamisi põhjuseid, miks ma (Cincinnati Lastehaiglast) Rochesterisse tulin – et temaga koostööd teha.“