Tidig antibiotikaanvändning stör immunförsvaret hos spädbarn

En ny studie av forskare vid University of Rochester Medical Center (URMC) har funnit att tidig exponering för antibiotika kan försämra utvecklingen av ett spädbarns immunförsvar, och en naturlig metabolit kan vara nyckeln till att vända skadan.

En studie publicerad i Cell fann att exponering för antibiotika under graviditet och spädbarnstid permanent kan försvaga immunförsvarets förmåga att bekämpa luftvägsinfektioner som influensa. Genom att analysera både musmodeller och lungvävnad från mänskliga spädbarn fann forskarna att tidig antibiotikaanvändning stör tarmmikrobiomets förmåga att producera inosin, en molekyl som fungerar som en viktig signal för att utveckla immunceller.

Genom att tillsätta inosin till möss kunde forskarna dock korrigera immunförsvarsproblemen orsakade av antibiotika, vilket öppnade dörren för potentiella terapeutiska strategier för att stärka immunminnet hos sårbara spädbarn.

”Tänk på inosin som en molekylär budbärare. Den färdas från tarmen till immunceller under utveckling och ’lär’ dem hur de ska mogna och förbereda sig för framtida infektioner”, förklarade Hitesh Deshmukh, MD, PhD, seniorförfattare till studien och chef för neonatologi vid Golisano Children's Hospital (GCH) vid UR Medicine.

Projektet var en del av ett långsiktigt NIH R35-finansierat initiativ för att studera hur tidig exponering för lungsjukdomar formar den livslånga risken för sjukdomar, inklusive astma och kronisk lungsjukdom.

”Vi vet att antibiotika kan rädda spädbarns liv, men de stör också mikrobiomet under en kritisk period av immunsystemets utveckling”, sa Deshmukh. ”Vår studie visar ett sätt på vilket denna störning påverkar lungimmuniteten och, ännu viktigare, ett möjligt sätt att korrigera den.”

Sjukdomen påverkar bildandet av vävnadsresidenta minnes-T-celler, en specialiserad population av immunceller som lever i lungorna och ger långsiktigt skydd mot virusinfektioner. Utan dessa celler kan spädbarn förbli sårbara för allvarliga luftvägssjukdomar långt in i vuxen ålder.

”Vi fann att tarmfloran fungerar som en lärare för det utvecklande immunförsvaret”, förklarade Deshmukh. ”När antibiotika stör denna naturliga utbildningsprocess är det som att ta bort viktiga kapitel från en lärobok: immunförsvaret lär sig aldrig viktiga läxor om att bekämpa luftvägsinfektioner.”

Studiens viktigaste resultat:

Studien jämförde spädbarnsmöss som exponerats för vanliga antibiotika (ampicillin, gentamicin och vankomycin – samma läkemedel som ofta används hos gravida kvinnor och nyfödda) med möss vars naturliga mikrobiom förblev intakt.

Hos möss som exponerats för antibiotika:

• Populationen av skyddande CD8+ T-celler i lungorna minskade signifikant.

• Det fanns en försämring i förmågan att bilda vävnadsresidenta minnesceller, specialiserade immunceller som lever i lungorna och ger snabbt skydd mot återinfektion.

• Immunbrister kvarstod in i vuxen ålder, vilket indikerar ihållande förändringar i immunsystemets utveckling.

Med hjälp av lungvävnadsprover från den NIH-finansierade BRINDL Biobank bekräftade teamet att liknande immunbrister förekom hos spädbarn som exponerats för antibiotika. Dessa spädbarn hade inte bara färre minnesceller, utan de uppvisade också genuttrycksmönster som liknade äldre vuxnas, vilket också är förknippat med en ökad risk för luftvägsinfektioner.

Viktigast av allt, genom att tillsätta inosin till antibiotikaexponerade möss återställdes deras förmåga att utveckla funktionella minnesceller och aktivera effektiva immunsvar avsevärt, vilket öppnade upp lovande möjligheter för framtida behandlingar.

”Detta tyder på att vi kan skydda riskutsatta spädbarn med riktade tillskott”, sa Deshmukh. ”Även om mycket mer forskning behövs innan denna metod kan tillämpas kliniskt, har vi nu en väg framåt.”

Studiens resultat kan påverka framtida forskning om att utveckla interventioner – inklusive kosttillskott, metabolitbehandling eller strategier för att stödja mikrobiomet – för att hjälpa nyfödda att utveckla ett starkare immunminne utan att behöva förlita sig enbart på antibiotika eller riskabla probiotika.

Deshmukh noterade att neonatologen Gloria Preihuber, MD, vid GCH spelade en nyckelroll i studien. Hennes BRINDL-biobank med NIH-stödda lungprover från spädbarn, insamlade under en 15-årsperiod, gjorde det möjligt för teamet att testa sina resultat i mänskliga celler.

”Denna artikel hade inte varit möjlig utan Dr. Prayhubers generositet och expertis”, sa Deshmukh. ”Att kunna jämföra musresultaten med mänskliga celler var helt avgörande. Det är en av de främsta anledningarna till att jag kom till Rochester (från Cincinnati Children's) – för att samarbeta med henne.”