Kūdikių žarnyno bakterijos gali padėti apsaugoti nuo autizmo ir ADHD rizikos

Naujas didelės apimties tyrimas atskleidė netikėtą ryšį tarp kūdikio žarnyno mikrobiomos, dar prieš gimimą susiformuojančių epigenetinių pokyčių ir vėlesnės smegenų raidos. Mokslininkai nustatė, kad tam tikros žarnyne gyvenančios bakterijos gali susilpninti ankstyvų genetinio reguliavimo žymenų siejį su autizmo spektro sutrikimo (ASS) ir dėmesio deficito ir hiperaktyvumo sutrikimo (ADHD) požymiais.

Tyrimas, publikuotas žurnale „Cell Press Blue“, rodo, kad būsimojo vaiko biologiniai procesai prasideda dar iki gimimo, tačiau jų pasekmes vėliau gali modifikuoti žarnyno mikroorganizmai – ir tai potencialiai atveria kelią ateities mitybinėms ar probiotinėms intervencijoms.

Kaip ankstyvoji biologija formuoja smegenų ir imuniteto raidą

Pirmieji gyvenimo metai yra kritiškas laikotarpis tiek smegenų, tiek imuninės sistemos formavimuisi. Jau seniau žinoma, kad epigenetiniai pokyčiai – tai genų aktyvumo reguliavimo mechanizmai, kuriems nebūtini pačių genų sekos pakitimai – ir žarnyno mikrobioma atskirai gali turėti ilgalaikės įtakos sveikatai. Tačiau iki šiol buvo mažai žinoma, kaip šios dvi sistemos veikia kartu pačioje gyvenimo pradžioje.

Hong Kongo Kinų universiteto mokslininkų komanda siekė suprasti, ar ir kaip naujagimio epigenetinis „nustatymas“ gimimo metu lemia, kokios bakterijos įsikurs jo žarnyne, ir ar šių dviejų veiksnių sąveika susijusi su neuroraidinių sutrikimų rizika.

Tyrimo eiga: nuo virkštelės kraujo iki trejų metų elgsenos

Tyrime dalyvavo keli šimtai šeimų. Mokslininkai analizavo 571 naujagimio virkštelės kraujo mėginyje esančius DNR metilinimo modelius – tai viena dažniausių epigenetinių modifikacijų formų, galinčių keisti genų aktyvumą. Šiuos duomenis jie sujungė su išmatų mėginiais, kurie buvo surinkti iš 969 kūdikių praėjus 2, 6 ir 12 mėnesių po gimimo. Be to, buvo tirtos ir tėvų žarnyno mikrobiomos ypatybės trečią nėštumo trimestrą.

Kai vaikai sulaukė 36 mėnesių, jų raidai įvertinti buvo naudojamas elgesio klausimynas. Taip siekta nustatyti, ar esama ASS ir ADHD požymių, ir palyginti šiuos duomenis su ankstyvaisiais epigenetiniais bei mikrobiomos rodikliais.

Kas lemia epigenetiką ir kūdikio žarnyno mikrobiomą

Analizė parodė, kad su epigenetiniais modeliais gimimo metu buvo susiję keli veiksniai: gimdymo būdas (natūralus ar Cezario pjūvis), nėštumo trukmė, vyresnių brolių ar seserų buvimas ir motinos alergijos. Įdomu tai, kad tėvų žarnyno mikrobioma neturėjo aiškios tiesioginės įtakos šiems gimimo metu nustatytiems epigenetiniams pokyčiams.

Tuo tarpu kūdikio žarnyno mikrobiomos susiformavimą per pirmuosius metus veikė kiek kitoks veiksnių rinkinys. Reikšmingi buvo gimdymo būdas, antibiotikų vartojimas ankstyvame amžiuje, vyresnių brolių ir seserų buvimas bei maitinimas krūtimi. Šie aspektai keitė tai, kokios bakterijų rūšys įsitvirtino ir kaip įvairi tapo mikrobioma.

Mokslininkai taip pat pastebėjo, kad Cezario pjūviu gimusių kūdikių DNR metilinimo modeliai tam tikruose imuninės sistemos ir smegenų raidą reguliuojančiuose genuose skyrėsi nuo natūraliai gimusių vaikų.

Epigenetikos ir žarnyno bakterijų sąveika

Vienas svarbiausių tyrimo rezultatų – įrodymas, kad epigenetinės žymės gimimo metu daro įtaką vėlesnei žarnyno mikrobiomos raidai. Buvo nustatyta, kad kūdikiai, kurių tam tikri imunitetą reguliuojantys genai turėjo aukštesnį DNR metilinimo lygį, sulaukę 12 mėnesių pasižymėjo mažesne žarnyno bakterijų įvairove.

Šie genai padeda organizmui atpažinti ir neutralizuoti patogenus, todėl jų epigenetiniai pokyčiai gali nulemti, kokie mikroorganizmai sėkmingai įsitvirtins žarnyne. Rezultatai leidžia manyti, kad dar gimimo metu egzistuojantys biologiniai signalai iš dalies „nukreipia“, kokia mikrobinė bendrija formuosis pirmaisiais gyvenimo metais.

Ryšys su autizmo ir ADHD požymiais

Tyrėjai, įvertinę trejų metų vaikų elgesį, nustatė, kad kai kurie epigenetinių žymenų ir konkrečių bakterijų deriniai siejosi su ASS ir ADHD požymių dažniu. Tačiau svarbu tai, kad dalis bakterijų, panašu, veikė apsaugančiai.

Vaikai, kurių epigenetiniai modeliai buvo siejami su didesne ASS rizika, rečiau rodė šio sutrikimo požymius, jei jų žarnyne kūdikystėje įsitvirtino bakterijų rūšis Lachnospira pectinoschiza. Panašus apsauginis efektas pastebėtas ir ADHD atveju: vaikai, turėję epigenetinių žymenų, susijusių su šio sutrikimo rizika, rečiau demonstravo su ADHD siejamą elgesį, jei pirmaisiais gyvenimo metais jų žarnyne atsirado Parabacteroides distasonis.

Mokslininkų teigimu, tai nereiškia, kad sutrikimų priežastis yra vien žarnyno bakterijos ar vien epigenetiniai pokyčiai. ASS ir ADHD yra daugiafaktoriniai sutrikimai, kurių raidai įtakos turi genetika, aplinka, nėštumo ir gimdymo eiga, šeimos bei socialinė aplinka. Šis tyrimas atskleidžia tik vieną dėlionės dalį – ankstyvosios biologijos ir mikrobiomos sąveiką.

Ką tai gali reikšti tėvams ir sveikatos specialistams

Tyrimo autoriai pabrėžia, kad gauti duomenys kol kas nereiškia, jog įmanoma prognozuoti ar tiksliai užkirsti kelią ASS ar ADHD vien remiantis žarnyno bakterijomis ar epigenetiniais žymenimis. Tai yra stebimasis tyrimas, jis parodo ryšius, bet dar neįrodo tiesioginių priežastinių sąsajų.

Kartu jis patvirtina augantį supratimą, kad būsimo vaiko sveikatos pagrindai pradeda formuotis dar nėštumo metu ir ankstyvoje kūdikystėje, o gyvenimo būdo ir medicininiai sprendimai – gimdymo būdas, nepagrįsto antibiotikų vartojimo vengimas, maitinimas krūtimi, alergijų valdymas – gali turėti netiesioginės įtakos ir smegenų raidai.

Ateities kryptis – tiksliniai probiotikai ir gyvosios terapijos

Mokslininkų komanda ir toliau stebi tyrime dalyvaujančius vaikus, kad įvertintų, kaip ankstyvieji epigenetiniai modeliai ir mikrobiomos pokyčiai atsispindi vėlesniame vaikų amžiuje. Be to, planuojami laboratoriniai tyrimai, kurie padėtų geriau suprasti, kokiais mechanizmais konkrečios bakterijos gali daryti įtaką nervų sistemos raidai.

Ilgalaikėje perspektyvoje tikimasi sukurti saugias, neinvazines ankstyvas intervencijas – pavyzdžiui, tikslingus probiotikus ar gyvąsias bioterapijas, padedančias formuotis palankiai žarnyno mikrobiomai ir taip potencialiai mažinančias kai kurių neuroraidinių sunkumų riziką. Vis dėlto kol kas tai – ateities perspektyva, o dabartinės išvados daugiausia skirtos geriau suprasti, kaip ankstyvieji biologiniai procesai susiję su vėlesne vaiko sveikata.

Tyrimą parėmė InnoHK programa, Honkongo vyriausybė, D. H. Cheno fondas ir New Cornerstone Science Foundation.