Когда человек впервые в жизни сталкивается с бактериями?
Этот вопрос имеет противоречивые ответы. В течение десятилетий считалось, что микросреда плода лишена каких-либо бактерий, эта идея известна как гипотеза стерильного чрева. Однако недавние исследования выявили жизнеспособные бактерии в кишечнике плода. Эти исследования также предполагают, что присутствие определенных бактерий в кишечнике плода является целенаправленным, поскольку они вызывают полезные реакции у хозяина. Если бактерии действительно могут взаимодействовать с млекопитающими до рождения, последствия могут быть далеко идущими, поэтому необходимо изучить цель и результаты такого взаимодействия.
Гипотеза о стерильном чреве основана на исследованиях, в которых использовались методы культивирования бактерий и не было обнаружено бактерий в плаценте, амниотической жидкости или меконии (самый ранний стул младенца млекопитающего) при здоровой беременности после высева этих образцов в бактериологические среды. Однако культуральные методы, используемые в этих исследованиях, ограничены в своей способности улавливать разнообразные виды бактерий, составляющих микробиоту кишечника. Начало 2000-х годов ознаменовалось развитием технологий секвенирования следующего поколения (NGS), которые позволяют выявлять труднокультивируемые бактерии с низкой численностью в образцах, преодолевая тем самым ограничения традиционных методов, основанных на культивировании.
Исследования с использованием NGS выявили различные виды бактерий, такие как Firmicutes, Tenericutes, Proteobacteria, Bacteroidetes и Fusobacteria в фетальной среде. Однако многие исследования на основе NGS подверглись критике за отсутствие надлежащего экспериментального контроля, чтобы убедиться, что бактериальные сиквенсы, обнаруженные в эмбриональной среде, не являются контаминантами самого процесса секвенирования. Более того, подходы на основе секвенирования обнаруживают бактериальную ДНК, которая не всегда указывает на присутствие живых бактерий; следовательно, это не является прямым доказательством присутствия жизнеспособных бактерий в кишечнике плода. Даже если присутствие бактерий в кишечнике плода обнаружено, это не обязательно свидетельствует о колонизации до рождения, если присутствие бактерий преходящее, а не постоянное.
Пренатальная бактериальная колонизация возможна только в том случае, если материнская микробиота может пересечь плацентарный барьер и колонизировать новорожденного. Исследования беспозвоночных, таких как комары и жуки, подтверждают теорию предродовой бактериальной колонизации. Бактерия Wolbachia - это природный эндосимбионт, передающийся по материнской линии и встречающийся у многих членистоногих. Когда эту бактерию искусственно вводят комару Aedes aegypti, она устанавливает симбиоз с комаром, передается от материнского комара к потомству и усиливает базовый иммунный ответ и устойчивость комара к патогенным инфекциям в разных поколениях. У красных мучных жуков некоторые патогенные бактерии (Escherichia coli, Micrococcus luteus или Pseudomonas entomophila) передаются из репродуктивной системы матери в развивающийся эмбрион. Колонизация этих патогенов перед рождением посредством материнского переноса обеспечивает повышенный иммунитет против инфекций, вызываемых этими бактериями у эмбрионов. Эти исследования ясно демонстрируют преимущества колонизации перед рождением в развивающихся эмбрионах беспозвоночных.
Два отдельных исследования на людях предоставляют убедительные доказательства того, что жизнеспособная бактериальная колонизация происходит у плода и является полезной. В одном из исследований с помощью сканирующей электронной микроскопии со сверхразрешением были выявлены бактериоподобные структуры в меконии плода при прерванной беременности. С помощью секвенирования и культуральных подходов в среде плода было выявлено несколько видов бактерий. Один из видов, идентифицированных в этом исследовании, Micrococcus luteus, длительное время сохраняет жизнеспособность внутри клеток моноцитов и вызывает выработку цитокинов фетальными антигенпрезентирующими клетками, которые способствуют развитию кишечных макрофагов (GM-CSF и G-CSF) и обеспечивают толерогенную/противовоспалительную среду (IL-10) у человека.
В другом исследовании были выделены живые штаммы бактерий Staphylococcus и Lactobacillus из кишечника, кожи, плаценты и легких плодов во 2-м триместре беременности. Эти бактерии активируют Т-клетки в брыжеечных лимфатических узлах, первичной лимфоидной ткани плода, что позволяет предположить потенциальную роль этих бактерий в индуцировании реакции Т-клеток памяти у плода еще до рождения - процесс, называемый иммунным праймингом.
Известно, что антибиотики влияют на местные бактерии, живущие в кишечнике, и сильно коррелируют с многочисленными долгосрочными негативными последствиями у людей, включая ожирение, аномалии поведения, аллергию, аутоиммунитет и другие заболевания. Также распространенной практикой является назначение антибиотиков при рождении недоношенным и другим доношенным младенцам до появления клинических признаков бактериальной инфекции. Однако, если теория бактериальной колонизации до рождения ребенка верна, то микробиота кишечника, которая колонизирует плод до рождения, может пострадать от лечения антибиотиками при рождении, а также от лечения антибиотиками беременных, так как это может повлиять на передачу местных бактерий кишечника матери плоду.
Хотя споры о том, происходит ли бактериальная колонизация до рождения у человека или нет, все еще продолжаются, по крайней мере, некоторые недавние исследования беспозвоночных и людей показывают, что это возможно. Будущие исследования должны быть направлены на разрешение споров вокруг бактериальной колонизации до рождения, используя надежные экспериментальные подходы для преодоления недостатков, связанных с предыдущими исследованиями, и критически изучить, когда человек впервые в жизни взаимодействует с бактериями, и почему это взаимодействие важно.
Исследование микробиома имеет фундаментальное значение для здоровья и экосистем.
