Индивидуализированная мозаика переноса микробных штаммов из материнской в ​​детскую кишку

gut
                Кредит: CC0 Public Domain

Микробные сообщества в кишечнике, также известные как кишечный микробиом, жизненно важны для пищеварения человека, обмена веществ и устойчивости к колонизации патогенами. Состав кишечного микробиома у детей грудного и раннего возраста сильно меняется в первые три года жизни. Но откуда взялись эти микробы?
                                                                                       

Ученые уже давно могут анализировать кишечный микробиом на уровне от 500 до 1000 различных видов бактерий, которые в основном оказывают благотворное влияние; только недавно они смогли идентифицировать отдельные штаммы в пределах одного вида, используя мощные геномные инструменты и суперкомпьютеры, которые анализируют огромное количество генетических данных.

Исследователи из Университета Алабамы в Бирмингеме теперь используют метод «отпечатков пальцев» своего микробиома, чтобы сообщить, что индивидуальная мозаика микробных штаммов передается в микробиом кишечника младенца от матери, которая рожает через вагинальные роды. Они подробно описали эту передачу, проанализировав существующие метагеномные базы данных образцов фекалий из пар мать-ребенок, а также проанализировав передачу мыши и плотины щенкам в безмикробной или гнотобиотической модели мыши в UAB, где плотины были инокулированы фекальными микробами человека. .

«Результаты нашего анализа демонстрируют, что множественные штаммы материнских микробов — некоторые из которых не встречаются в материнском фекальном сообществе — могут передаваться во время родов для создания разнообразного микробного сообщества кишечника младенца», — говорит Кейси Морроу, доктор философии. ., почетный профессор кафедры клеточной, развивающей и интегративной биологии UAB. «Наш анализ дает новое понимание происхождения микробных штаммов в сложном микробном сообществе младенцев».

В исследовании использовался инструмент биоинформатики для отслеживания деформаций, ранее разработанный в UAB, называемый Window-based Single-нуклеотид-вариант-сходство, или WSS. Hyunmin Koo, Ph.D., Отделение генетики и геномики UAB, руководил анализом информатики. Исследования на мышиной модели с гнотобиотиками проводились Брэдом МакФарландом, доктором философии, доцентом кафедры клеточной, развивающей и интегральной биологии UAB.

Морроу и его коллеги использовали этот инструмент для выявления микробов в нескольких предыдущих исследованиях по отслеживанию напряжения. В 2017 году они обнаружили, что фекальные донорские микробы, используемые для лечения пациентов с рецидивирующими инфекциями Clostridium difficile, оставались реципиентами в течение месяцев или лет после пересадки фекалий. В 2018 году они показали, что изменения в верхнем отделе желудочно-кишечного тракта в результате хирургического лечения ожирения привели к появлению новых штаммов микробов. В 2019 году они проанализировали стабильность новых штаммов у индивидуумов после лечения антибиотиками, а ранее в этом году они обнаружили, что взрослые близнецы в возрасте от 36 до 80 лет разделили определенный штамм или штаммы между каждой парой в течение нескольких лет и даже десятилетия после того, как они стали жить отдельно друг от друга.

В текущем исследовании было выявлено несколько индивидуальных особенностей распределения микробных деформаций между матерями и младенцами. В трех парах мать-младенец были обнаружены только родственные штаммы, а в дюжине других детей в парах мать-младенец содержалась мозаика микробов, связанных с матерью и не связанных между собой. Возможно, что неродственные штаммы были получены от матери, но они не были доминирующим штаммом этого вида в матери и поэтому не были обнаружены.

Действительно, во втором исследовании с использованием набора данных из девяти женщин, взятых в разное время беременности, было показано, что вариации штамма у отдельных видов имели место у семи женщин.

Чтобы дополнительно определить источник неродственных штаммов, мы использовали модель мыши, чтобы посмотреть передачу от плотины к щенку в отсутствие микробов окружающей среды. Пять разных самок получили трансплантации различных человеческих фекалий для создания пяти уникальных мышей с гуманизированным микробиомом, которых разводили самцами-гнотобиотиками. Затем исследователи проанализировали штаммы, обнаруженные у доноров-людей, мышиных плотин и их щенков. Они обнаружили четыре различных паттерна: 1) штамм щенка определенного вида был связан с штаммом плотины; 2) напряжение щенка было связано как с напряжением плотины, так и с человеческим донором; 3) напряжение щенка было связано со штаммом донора, а не с плотиной; и, что важно, 4) не было найдено родственных штаммов для конкретного вида между щенком, плотиной и донором. Поскольку эти животные были выведены и выращены в условиях отсутствия микробов, неродственные штаммы у щенков происходили от незначительных, необнаруженных штаммов на дамбах.

«Результаты наших исследований подтверждают пересмотр вклада различных материнских микробов в детское кишечное микробное сообщество», — сказал Морроу. «Созвездие микробных штаммов, которое мы обнаружили у детей, унаследованных от матери, было различным в каждой паре мать-ребенок. Учитывая признанную роль микробиома в метаболических заболеваниях, таких как ожирение и диабет 2 типа, результаты нашего исследования могут помочь чтобы дополнительно объяснить подверженность ребенка метаболическим заболеваниям, обнаруженным у матери. «

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *