Naukowcy odkryli biomarkery wskazujące na wczesne uszkodzenie mózgu u skrajnych wcześniaków.
Skrajnie wcześniaki są narażone na wysokie ryzyko uszkodzenia mózgu. Naukowcy odkryli obecnie możliwe cele wczesnego leczenia takich uszkodzeń poza mózgiem: bakterie w jelitach wcześniaków mogą odgrywać kluczową rolę. Zespół badawczy odkrył, że przerost przewodu pokarmowego bakterią Klebsiella jest związany ze zwiększoną obecnością niektórych komórek odpornościowych i rozwojem uszkodzeń neurologicznych u wcześniaków.
Złożona interakcja: oś jelita-odporność-mózg
Wczesny rozwój jelit, mózgu i układu odpornościowego są ze sobą ściśle powiązane. Naukowcy nazywają to osią jelito-odporność-mózg. Bakterie w jelitach współpracują z układem odpornościowym, który z kolei monitoruje drobnoustroje jelitowe i rozwija na nie odpowiednie reakcje. Ponadto jelita mają kontakt z mózgiem za pośrednictwem nerwu błędnego oraz układu odpornościowego. „Zbadaliśmy rolę, jaką ta oś odgrywa w rozwoju mózgu ekstremalnych wcześniaków” – mówi pierwszy autor badania, David Seki. „Mikroorganizmy mikrobiomu jelitowego – który jest niezbędnym zbiorem setek gatunków bakterii, grzybów, wirusów i innych drobnoustrojów – jest w równowadze u zdrowych ludzi. Jednak szczególnie u wcześniaków, których układ odpornościowy i mikrobiom nie był w stanie w pełni się rozwinąć, jest bardzo prawdopodobne, że wystąpią zmiany, które mogą mieć negatywny wpływ na mózg” – wyjaśnia mikrobiolog i immunolog.
Wzorce w mikrobiomie dostarczają wskazówek dotyczących uszkodzenia mózgu.
„W rzeczywistości byliśmy w stanie zidentyfikować pewne wzorce w mikrobiomie i odpowiedzi immunologicznej, które są wyraźnie powiązane z postępem i ciężkością uszkodzenia mózgu” – dodaje David Berry, mikrobiolog i szef grupy badawczej w Centrum Mikrobiologii i Środowiska. Systems Science (CMESS) na Uniwersytecie Wiedeńskim oraz dyrektor operacyjny Joint Microbiome Facility Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu i Uniwersytetu Wiedeńskiego. „Co najważniejsze, takie wzorce często pojawiają się przed zmianami w mózgu. Sugeruje to krytyczne okno czasowe, w którym można zapobiec pogorszeniu lub nawet uniknąć uszkodzenia mózgu u skrajnie wcześniaków”.
Kompleksowe badanie rozwoju skrajnie wcześniaków
Punkty wyjścia do opracowania odpowiednich terapii zapewniają biomarkery, które interdyscyplinarny zespół był w stanie zidentyfikować. „Nasze dane pokazują, że nadmierny wzrost bakterii Klebsiella i związany z tym podwyższony poziom limfocytów T mogą najwyraźniej nasilać uszkodzenie mózgu” – wyjaśnia Lukas Wisgrill, neonatolog z Oddziału Neonatologii, Intensywnej Terapii Dziecięcej i Neuropediatrii na Wydziale Medycyna dziecięca i młodzieżowa na Uniwersytecie Medycznym w Wiedniu. „Byliśmy w stanie wyśledzić te wzorce, ponieważ w przypadku bardzo specyficznej grupy noworodków po raz pierwszy szczegółowo zbadaliśmy, jak rozwija się mikrobiom jelitowy, układ odpornościowy i mózg oraz jak wchodzą w interakcje w tym procesie” – dodaje. W badaniu monitorowano łącznie 60 wcześniaków, urodzonych przed 28. tygodniem ciąży i ważących mniej niż 1 kilogram, przez kilka tygodni, a nawet miesięcy. Korzystając z najnowocześniejszych metod – zespół zbadał mikrobiom m.in. za pomocą sekwencjonowania genu 16S rRNA – naukowcy przeanalizowali próbki krwi i kału, zapisy fal mózgowych (np. aEEG) oraz obrazy MRI mózgów niemowląt.
Badania są kontynuowane z dwoma badaniami
Badanie, które jest międzyuczelnianym projektem klastrowym pod wspólnym kierownictwem Angeliki Berger (Uniwersytet Medyczny w Wiedniu) i Davida Berry (Uniwersytet Wiedeński), jest punktem wyjścia do projektu badawczego, który będzie badał mikrobiom i jego znaczenie dla jeszcze dokładniejszego rozwoju neurologicznego dzieci urodzonych przedwcześnie. Ponadto naukowcy będą nadal śledzić dzieci z pierwszego badania. „Jak rozwijają się zdolności motoryczne i poznawcze dzieci, widać dopiero po kilku latach” – wyjaśnia Angelika Berger. „Chcemy zrozumieć, w jaki sposób ten bardzo wczesny rozwój osi jelita-odporność-mózg rozgrywa się w dłuższej perspektywie”. Najważniejsi partnerzy do współpracy w ramach projektu są już na pokładzie: „Rodzice dzieci wspierali nas w badaniu z dużym zainteresowaniem i otwartością” – mówi David Seki. „Ostatecznie to jedyny powód, dla którego byliśmy w stanie zdobyć te ważne spostrzeżenia. Jesteśmy za to bardzo wdzięczni”.
