Ученые выявили закономерности и биомаркеры, показывающие связь между составом микробиоты и развитием нервной системы новорожденных.

Исследование включало наблюдение за 60 недоношенными новорожденными младенцами (возраст менее 20 недель, вес менее килограмма). Наблюдение включало ультразвуковую диагностику, амплитудно-интегрированную электроэнцефалографию (аЭЭГ) и магнитно-резонансную томографию (МРТ), анализ состава крови и кала. Также секвенировали и анализировали 16S РНК микробиоты кишечника.

Полученные результаты подтверждают, что аномальное развитие оси кишечник-микробиота-иммунный мозг может привести к повреждению головного мозга у недоношенных новорожденных или усугубить его.

Ученые обнаружили, что развитие мозга у крайне недоношенных детей состоит из трех основных фаз: (1) начальная фаза покоя, (2) период нейрофизиологического созревания и (3) фаза, эквивалентная доношенному. Были определены особенности микробиоты и иммунной системы в фазе покоя, которые могут инициировать воспалительный каскад, распространяющийся через фазу нейрофизиологического созревания и в конечном итоге усугубляющий травму головного мозга.
Чтобы идентифицировать надежные биомаркеры повреждения мозга был использован интегральный анализ микробиома. При этом выявлено, что нарушения, происходящие в мозге детей, сопровождались ростом энтеробактерий Klebsiella.

Младенцы с тяжелыми повреждениями головного мозга демонстрировали провоспалительную поляризацию Т-клеток, которая была отмечена увеличением количества Т-лимфоцитов в периферической крови и вызвана повышенной секрецией IL-17a и VEGF-A вскоре после родов. Впоследствии начало нейрофизиологического созревания у этих младенцев было отложено и характеризовалось подавлением электрокортикального потенциала, повышенной нестабильностью краниального насыщения кислородом, а также отсутствием секреции нейропротекторов PDGF-BB и BDNF. Разрастание клебсиелл в кишечнике было ключом к созданию особого и стабильного микробиома, связанного с тяжелой травмой головного мозга. Таким образом, был сделан вывод, что Klebsiella spp. участвуют в нарушении регуляции оси кишечная микробиота-иммунный мозг и могут усугублять нарушения в мозге младенцев.

Клебсиелла с множественной лекарственной устойчивостью и гипервирулентностью появилась во всем мире и в настоящее время является основной причиной тяжелых инфекций, особенно у пациентов с ослабленным иммунитетом.

На основе полученных данных, ученые предполагают, что чрезмерный рост клебсиелл, а также связанные с ними изменения в микробиоме, могут усугубить повреждение головного мозга, возможно, вызывая изменения в иммунологическом развитии, такие как повышение уровня γδ Т-клеток. Иммунологические изменения в сочетании с последующим истощением нейропротекторных агентов могут влиять на нейрофизиологическое развитие и созревание нервной системы. Эти результаты показывают, что новые терапевтические меры, нацеленные на ось кишечник-микробиота-иммунитет-мозг, могут иметь потенциал для защиты недоношенных детей от необратимых повреждений мозга.

Источник: https://doi.org/10.1016/j.chom.2021.08.004