Tidlig antibiotikabruk forstyrrer immunutviklingen hos spedbarn

En ny studie av forskere ved University of Rochester Medical Center (URMC) har funnet at tidlig eksponering for antibiotika kan svekke utviklingen av et spedbarns immunsystem, og en naturlig metabolitt kan være nøkkelen til å reversere skaden.

En studie publisert i Cell fant at eksponering for antibiotika under graviditet og spedbarnsalder kan svekke immunforsvarets evne til å bekjempe luftveisinfeksjoner som influensa permanent. Ved å analysere både musemodeller og lungevev fra spedbarn, fant forskerne at tidlig antibiotikabruk forstyrrer tarmmikrobiomets evne til å produsere inosin, et molekyl som fungerer som et viktig signal for utvikling av immunceller.

Ved å tilsette inosin til mus klarte imidlertid forskerne å korrigere immunsystemproblemene forårsaket av antibiotika, noe som åpnet døren for potensielle terapeutiske strategier for å styrke immunhukommelsen hos sårbare spedbarn.

«Tenk på inosin som en molekylær budbringer. Den reiser fra tarmen til utviklende immunceller, og «lærer» dem hvordan de skal modnes og forberede seg på fremtidige infeksjoner», forklarte Hitesh Deshmukh, MD, PhD, seniorforfatter av studien og sjef for neonatologi ved Golisano Children's Hospital (GCH) ved UR Medicine.

Prosjektet var en del av et langsiktig NIH R35-finansiert initiativ for å studere hvordan eksponeringer tidlig i livet former livslang risiko for sykdommer, inkludert astma og kronisk lungesykdom.

«Vi vet at antibiotika kan redde babyers liv, men de forstyrrer også mikrobiomet i en kritisk periode med immunsystemets utvikling», sa Deshmukh. «Studien vår viser én måte denne forstyrrelsen påvirker lungeimmuniteten på, og enda viktigere, en mulig måte å korrigere den på.»

Lidelsen påvirker dannelsen av vevsresidente minne-T-celler, en spesialisert populasjon av immunceller som lever i lungene og gir langsiktig beskyttelse mot virusinfeksjoner. Uten disse cellene kan spedbarn forbli sårbare for alvorlige luftveissykdommer langt inn i voksen alder.

«Vi fant ut at tarmmikrobiomet fungerer som en lærer for det utviklende immunforsvaret», forklarte Deshmukh. «Når antibiotika forstyrrer denne naturlige læringsprosessen, er det som å fjerne viktige kapitler fra en lærebok: immunforsvaret lærer aldri viktige leksjoner om bekjempelse av luftveisinfeksjoner.»

Viktige funn fra studien:

Studien sammenlignet spedbarnsmus som ble utsatt for vanlige antibiotika (ampicillin, gentamicin og vankomycin – de samme legemidlene som ofte brukes hos gravide og nyfødte) med mus hvis naturlige mikrobiom forble intakt.

Hos mus utsatt for antibiotika:

• Populasjonen av beskyttende CD8+ T-celler i lungene ble betydelig redusert.

• Det var en svekkelse i evnen til å danne vevsresidente hukommelsesceller, spesialiserte immunceller som lever i lungene og gir rask beskyttelse mot reinfeksjon.

• Immunsvikt vedvarte inn i voksen alder, noe som indikerer vedvarende endringer i immunsystemets utvikling.

Ved hjelp av lungevevsprøver fra den NIH-finansierte BRINDL Biobank bekreftet teamet at lignende immunsvikt var tilstede hos spedbarn utsatt for antibiotika. Ikke bare hadde disse spedbarnene færre hukommelsesceller, men de viste også genuttrykksmønstre som ligner på eldre voksne, noe som også er forbundet med økt risiko for luftveisinfeksjoner.

Viktigst av alt, gjenopprettet tilsetning av inosin til antibiotikaeksponerte mus betydelig deres evne til å utvikle funksjonelle hukommelsesceller og igangsette effektive immunresponser, noe som åpner for lovende muligheter for fremtidige behandlinger.

«Dette tyder på at vi kan beskytte spedbarn i faresonen med målrettet tilskudd», sa Deshmukh. «Selv om det er behov for mye mer forskning før denne tilnærmingen kan anvendes klinisk, har vi nå en vei videre.»

Studiens funn kan påvirke fremtidig forskning på å utvikle tiltak – inkludert kosttilskudd, metabolittterapi eller strategier for støtte til mikrobiomet – for å hjelpe nyfødte med å utvikle sterkere immunhukommelse uten å måtte stole utelukkende på antibiotika eller risikable probiotika.

Deshmukh bemerket at neonatolog Gloria Preihuber, MD, ved GCH spilte en nøkkelrolle i studien. Hennes BRINDL-biobank med NIH-støttede lungeprøver fra spedbarn samlet inn over en 15-årsperiode, tillot teamet å teste funnene sine i menneskeceller.

«Denne artikkelen ville ikke vært mulig uten Dr. Prayhubers generøsitet og ekspertise», sa Deshmukh. «Det var helt avgjørende å kunne sammenligne museresultatene med menneskeceller. Det er en av hovedgrunnene til at jeg kom til Rochester (fra Cincinnati Children's) – for å samarbeide med henne.»