Ранний приём антибиотиков нарушает развитие иммунитета у младенцев

Новое исследование, проведённое исследователями из Медицинского центра Университета Рочестера (URMC), показало, что воздействие антибиотиков в раннем возрасте может нарушать развитие иммунной системы младенца, а естественный метаболит может оказаться ключом к устранению этого ущерба.

Опубликованное в Cell исследование выявило, что воздействие антибиотиков во время беременности и в младенчестве может навсегда ослабить способность иммунной системы бороться с респираторными инфекциями, такими как грипп. Анализируя как модели на мышах, так и ткани лёгких человеческих младенцев, исследователи обнаружили, что раннее применение антибиотиков нарушает способность кишечного микробиома вырабатывать инозин — молекулу, которая служит важным сигналом для развивающихся иммунных клеток.

Однако, добавив инозин мышам, учёные смогли исправить проблемы иммунной системы, вызванные антибиотиками. Это открывает дверь для потенциальных терапевтических стратегий по укреплению иммунной памяти у уязвимых младенцев.

«Представьте себе инозин как молекулярного посланника. Он перемещается из кишечника к развивающимся иммунным клеткам, “обучая” их правильно созревать и готовиться к будущим инфекциям», — объяснил Хитеш Дешмукх, доктор медицины, доктор философии, старший автор исследования и руководитель отделения неонатологии в детской больнице Голисано (GCH) при UR Medicine.

Проект был частью долгосрочной инициативы NIH, финансируемой по программе R35, направленной на изучение того, как воздействия на ранних этапах жизни формируют пожизненный риск развития заболеваний, включая астму и хронические болезни лёгких.

«Мы знаем, что антибиотики могут спасти жизнь младенцам, но они также нарушают микробиом в критический период развития иммунной системы», — отметил Дешмукх. «Наше исследование показывает один из способов, как это нарушение влияет на иммунитет лёгких, и, что ещё важнее, возможный способ его исправить».

Нарушение затрагивает формирование тканевых резидентных Т-клеток памяти — специализированной популяции иммунных клеток, обитающих в лёгких и обеспечивающих долгосрочную защиту от вирусных инфекций. Без этих клеток младенцы могут оставаться уязвимыми к тяжёлым респираторным заболеваниям даже во взрослом возрасте.

«Мы обнаружили, что кишечный микробиом действует как учитель для развивающейся иммунной системы», — объяснил Дешмукх. «Когда антибиотики нарушают этот естественный образовательный процесс, это похоже на удаление ключевых глав из учебника: иммунная система так и не узнаёт важные уроки о борьбе с респираторными инфекциями».

Основные результаты исследования:

Исследование сравнивало мышей младенческого возраста, подвергавшихся воздействию распространённых антибиотиков (ампициллин, гентамицин и ванкомицин — те же препараты, которые часто применяются у беременных женщин и новорождённых), с мышами, чей естественный микробиом оставался неповреждённым.

У мышей, подвергавшихся воздействию антибиотиков:

• Была значительно снижена популяция защитных CD8+ Т-клеток в лёгких.

• Отмечалось нарушение способности формировать тканевые резидентные клетки памяти, специализированные иммунные клетки, которые обитают в лёгких и обеспечивают быструю защиту при повторном заражении.

• Иммунные дефициты сохранялись во взрослой жизни, что указывает на стойкие изменения в развитии иммунной системы.

Используя образцы лёгочной ткани из финансируемого NIH биобанка BRINDL, команда подтвердила, что аналогичные иммунные дефициты присутствуют и у младенцев-людей, подвергавшихся воздействию антибиотиков. Эти младенцы имели не только меньше клеток памяти, но и демонстрировали схожие с пожилыми людьми паттерны экспрессии генов, что также связано с повышенным риском респираторных инфекций.

Самое важное: добавление инозина мышам, подвергавшимся воздействию антибиотиков, в значительной степени восстановило их способность развивать функциональные клетки памяти и формировать эффективные иммунные ответы, что открывает многообещающие перспективы для будущих терапий.

«Это предполагает, что мы можем защитить младенцев из группы риска с помощью целевого добавления», — отметил Дешмукх. «Хотя требуется гораздо больше исследований, прежде чем этот подход можно будет применить клинически, у нас теперь есть путь вперёд».

Результаты исследования могут повлиять на будущие исследования по разработке вмешательств — включая диетические добавки, терапию метаболитами или стратегии поддержки микробиома — для того, чтобы помочь новорождённым развить более сильную иммунную память без необходимости полагаться только на антибиотики или рискованные пробиотики.

Дешмукх отметил, что неонатолог GCH Глория Прайхубер, доктор медицины, сыграла ключевую роль в исследовании. Её биобанк BRINDL с образцами лёгких младенцев, собранными за 15-летний период при поддержке NIH, позволил команде протестировать свои выводы на человеческих клетках.

«Эта статья не была бы возможна без щедрости и опыта доктора Прайхубер», — отметил Дешмукх. «Возможность сравнить результаты на мышах с человеческими клетками была абсолютно критичной. Это одна из основных причин, почему я пришёл в Рочестер (из Детской больницы Цинциннати) — для сотрудничества с ней».