Η έκθεση σε αντιβιοτικά κατά τη διάρκεια ενός βασικού αναπτυξιακού παραθύρου στη βρεφική ηλικία μπορεί να εμποδίσει την ανάπτυξη των κυττάρων που παράγουν ινσουλίνη στο πάγκρεας και μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο διαβήτη αργότερα στη ζωή, σύμφωνα με νέα έρευνα σε ποντίκια.
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Science, εντοπίζει επίσης συγκεκριμένους μικροοργανισμούς που μπορεί να βοηθήσουν αυτά τα κρίσιμα κύτταρα να πολλαπλασιαστούν στην πρώιμη ζωή.
Τα ευρήματα είναι τα πιο πρόσφατα που έριξαν φως στη σημασία του μικροβιώματος του ανθρώπινου βρέφους – του αστερισμού των βακτηρίων και των μυκήτων που ζουν πάνω και μέσα μας τα πρώτα μας χρόνια. Η έρευνα θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες προσεγγίσεις για την αντιμετώπιση μιας σειράς μεταβολικών ασθενειών.
«Ελπίζουμε ότι η μελέτη μας παρέχει περισσότερη ευαισθητοποίηση για το πόσο σημαντικό είναι στην πραγματικότητα το μικροβίωμα του βρέφους για τη διαμόρφωση της ανάπτυξης», δήλωσε η πρώτη συγγραφέας Jennifer Hill, επίκουρη καθηγήτρια μοριακής, κυτταρικής και αναπτυξιακής βιολογίας στο Ινστιτούτο BioFrontiers του CU. «Αυτή η εργασία παρέχει επίσης σημαντικά νέα στοιχεία ότι οι προσεγγίσεις που βασίζονται σε μικρόβια θα μπορούσαν κάποια μέρα να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο για την πρόληψη αλλά και για την αναστροφή του διαβήτη».
Κάτι στο περιβάλλον
Περισσότεροι από 2 εκατομμύρια ενήλικες στις ΗΠΑ ζουν με διαβήτη τύπου 1, μια ανίατη ασθένεια στην οποία το πάγκρεας αποτυγχάνει να παράγει ινσουλίνη (την ορμόνη που μετατρέπει τη γλυκόζη σε ενέργεια) και το αίμα γεμίζει με ζάχαρη.
Η ασθένεια εμφανίζεται συνήθως στην παιδική ηλικία και η γενετική παίζει ισχυρό ρόλο. Ωστόσο, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι, ενώ τα πανομοιότυπα δίδυμα μοιράζονται DNA που τους προδιαθέτει για διαβήτη Τύπου 1, μόνο ένας δίδυμος παθαίνει συνήθως τη νόσο.
«Αυτό σας λέει ότι υπάρχει κάτι στις περιβαλλοντικές εμπειρίες τους που αλλάζει την ευαισθησία τους», τονίζει η Hill.
Για χρόνια, έψαχνε σε μικρόβια για απαντήσεις.
Προηγούμενες μελέτες δείχνουν ότι τα παιδιά που θηλάζουν ή γεννιούνται κολπικά, τα οποία μπορούν και τα δύο να προάγουν ένα υγιές βρεφικό μικροβίωμα, έχουν λιγότερες πιθανότητες να αναπτύξουν διαβήτη τύπου 1 από άλλα. Ορισμένες έρευνες δείχνουν επίσης ότι η έγκαιρη χορήγηση αντιβιοτικών στα μωρά μπορεί να σκοτώσει άθελά τους καλά σφάλματα με κακό και να αυξήσει τον κίνδυνο διαβήτη.
Τα επίμονα ερωτήματα: Ποια μικρόβια χάνουν αυτά τα βρέφη;
«Η μελέτη μας εντοπίζει ένα κρίσιμο παράθυρο στην πρώιμη ζωή, όταν συγκεκριμένα μικρόβια είναι απαραίτητα για την προώθηση της ανάπτυξης των παγκρεατικών κυττάρων», εξηγεί η Hill.
Ένα βασικό παράθυρο ευκαιρίας
Εξήγησε ότι τα ανθρώπινα μωρά γεννιούνται με μια μικρή ποσότητα παγκρεατικών «βήτα κυττάρων», τα μόνα κύτταρα στο σώμα που παράγουν ινσουλίνη.
Αλλά κάποια στιγμή στον πρώτο χρόνο του μωρού, εμφανίζεται μια απότομη αύξηση στην ανάπτυξη των βήτα κυττάρων.
«Εάν, για οποιονδήποτε λόγο, δεν υποστούμε αυτό το γεγονός επέκτασης και πολλαπλασιασμού, αυτό μπορεί να είναι αιτία διαβήτη», επισημαίνει η Hill.
Διεξήγαγε την τρέχουσα μελέτη ως μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο της Γιούτα με την ανώτερη συγγραφέα June Round, καθηγήτρια παθολογίας.
Διαπίστωσαν ότι όταν έδωσαν αντιβιοτικά ευρέως φάσματος σε ποντίκια κατά τη διάρκεια ενός συγκεκριμένου παραθύρου (το ανθρώπινο ισοδύναμο περίπου 7 έως 12 μηνών ζωής), τα ποντίκια ανέπτυξαν λιγότερα κύτταρα που παράγουν ινσουλίνη, υψηλότερα επίπεδα σακχάρου στο αίμα, χαμηλότερα επίπεδα ινσουλίνης και γενικά χειρότερη μεταβολική λειτουργία στην ενήλικη ζωή.
«Αυτό, για μένα, ήταν σοκαριστικό και λίγο τρομακτικό», σχολιάζει η Round. «Έδειξε πόσο σημαντική είναι η μικροχλωρίδα κατά τη διάρκεια αυτής της πολύ σύντομης πρώιμης περιόδου ανάπτυξης».
Μαθήματα βρεφικών μικροβίων
Σε άλλα πειράματα, οι επιστήμονες έδωσαν συγκεκριμένα μικρόβια σε ποντίκια και διαπίστωσαν ότι πολλά αύξησαν την παραγωγή βήτα κυττάρων και αύξησαν τα επίπεδα ινσουλίνης στο αίμα.
Ο πιο ισχυρός ήταν ένας μύκητας που ονομαζόταν Candida dubliniensis.
Η ομάδα χρησιμοποίησε δείγματα κοπράνων από τη μελέτη The Environmental Determinants of Diabetes in the Young (TEDDY) για να φτιάξει αυτό που η Hill αποκαλεί «λάσπες κοπράνων» και τα τάισε στα ποντίκια.
Όταν οι ερευνητές εμβολίασαν νεογέννητα ποντίκια με κόπρανα από υγιή βρέφη ηλικίας μεταξύ 7 και 12 μηνών, τα βήτα κύτταρά τους άρχισαν να αναπτύσσονται. Τα κακά από βρέφη άλλων ηλικιών δεν έκαναν το ίδιο.
Σημειωτέον, το Candida dublineinsis ήταν άφθονο σε ανθρώπινα μωρά μόνο κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου.
«Αυτό υποδηλώνει ότι οι άνθρωποι έχουν επίσης ένα στενό παράθυρο αποικισμού από αυτά τα μικρόβια που προάγουν τα βήτα κύτταρα», δηλώνει η Hill.
Όταν τα αρσενικά ποντίκια που είχαν γενετική προδιάθεση για διαβήτη Τύπου 1 αποικίστηκαν με τον μύκητα στη βρεφική ηλικία, ανέπτυξαν διαβήτη λιγότερο από το 15% των περιπτώσεων. Τα αρσενικά που δεν έλαβαν τον μύκητα έπασχαν από διαβήτη στο 90% των περιπτώσεων.
Ακόμη πιο πολλά υποσχόμενο, όταν οι ερευνητές έδωσαν τον μύκητα σε ενήλικα ποντίκια των οποίων τα κύτταρα που παράγουν ινσουλίνη είχαν σκοτωθεί, αυτά τα κύτταρα αναγεννήθηκαν.
Πολύ νωρίς για θεραπείες
Η Χιλ τονίζει ότι δεν είναι «αντι-αντιβιοτική». Αλλά φαντάζεται μια μέρα που οι γιατροί θα μπορούσαν να δώσουν φάρμακα με βάση τα μικρόβια ή συμπληρώματα μαζί με αντιβιοτικά για να αντικαταστήσουν τα σφάλματα που υποστηρίζουν τον μεταβολισμό που σκοτώνουν ακούσια.
Οι λάσπες (μεταμοσχεύσεις μικροβίων κοπράνων) έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί πειραματικά για να προσπαθήσουν να βελτιώσουν τα μεταβολικά προφίλ των ατόμων με διαβήτη τύπου 2, τα οποία μπορούν επίσης να βλάψουν βήτα κύτταρα του παγκρέατος.
Ωστόσο, τέτοιες προσεγγίσεις μπορεί να έχουν πραγματικό κίνδυνο, καθώς πολλά μικρόβια που είναι ωφέλιμα στην παιδική ηλικία μπορούν να προκαλέσουν βλάβη στους ενήλικες. Αντίθετα, ελπίζει ότι οι επιστήμονες θα μπορέσουν κάποια μέρα να εκμεταλλευτούν τους συγκεκριμένους μηχανισμούς που χρησιμοποιούν τα μικρόβια για να αναπτύξουν νέες θεραπείες για τη θεραπεία ενός κατεστραμμένου παγκρέατος – αντιστρέφοντας τον διαβήτη.
Πρόσφατα βοήθησε στη δημιουργία μιας υπερσύγχρονης εγκατάστασης «χωρίς μικρόβια» για τη μελέτη του μικροβιώματος των βρεφών στο CU Boulder. Εκεί, τα ζώα μπορούν να εκτραφούν και να μεγαλώσουν σε αποστειρωμένες «φυσαλίδες» εντελώς χωρίς μικρόβια, και εισάγοντάς τα ξανά ένα προς ένα οι επιστήμονες μπορούν να μάθουν πώς λειτουργούν.
«Ιστορικά έχουμε ερμηνεύσει τα μικρόβια ως κάτι που θέλουμε να αποφύγουμε, αλλά πιθανώς έχουμε πολύ περισσότερα ωφέλιμα μικρόβια παρά παθογόνα», καταλήγει. «Αξιοποιώντας τη δύναμή τους, μπορούμε να κάνουμε πολλά για να ωφελήσουμε την ανθρώπινη υγεία».
