《Nature Medicine》:提高早产儿免疫力的线索

【字体: 时间:2014年04月22日 来源:生物通

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  由费城儿童医院(CHOP)新生儿学研究人员进行的一项新的动物学研究,通过揭示“肠道微生物在促进抗感染的白血细胞(称为粒细胞,granulocytes)的快速产生过程中,如何发挥了至关重要的作用”,对于新生儿免疫学提出了新见解。相关研究结果发表在2014年4月20日的《Nature Medicine》。

  

生物通报道:母亲送给新生儿一份细菌礼物——细菌能帮助启动婴儿的免疫系统。但是,用来抵御感染的抗生素,反而可能会自相矛盾地中断新生儿的自身免疫反应,使本来已经脆弱的早产儿更容易受到危险病原体的影响。

由费城儿童医院(CHOP)新生儿学研究人员进行的一项新的动物学研究,通过揭示“肠道微生物在促进抗感染的白血细胞(称为粒细胞,granulocytes)的快速产生过程中,如何发挥了至关重要的作用”,对于新生儿免疫学提出了新见解。相关研究结果发表在2014年4月20日的《Nature Medicine》。

本文第一作者、CHOP新生儿学研究人员Hitesh Deshmukh博士指出:“在出生时,新生儿从一个无菌的环境中来到一个充满微生物的环境。在生命第一天,动物和人类都通过增加粒细胞的产生,来适应这种新情况。”

本文资深作者、CHOP新生儿学专家G. Scott Worthen博士指出,接触母亲的微生物能够启动免疫学过渡。如同在人类婴儿中一样,新生小鼠也会产生大量的白血细胞,但是当它们的母亲产前和产后暴露于抗生素时,这种反应会减少。这让新生小鼠更容易受到大肠杆菌K1引起的危及生命的败血症影响,尤其是当它们过早出生时。

研究小组发现,肠道微生物——胃肠道中的微生物大群体——中的信号机制,可调节新生小鼠白血细胞的产生。与对照小鼠相比,暴露于抗生素的小鼠母亲和新生小鼠,其肠道细菌的多样性降低,其中许多都是有益菌,新生小鼠的抗感染能力也会受到损坏。

研究人员通过从未暴露抗生素的小鼠中提取正常的肠道微生物,将其转入接受抗生素治疗的小鼠体内,逆转了这些异常影响。这样做提高了动物对大肠杆菌的抗感染能力。

当在人类中进行类似的程序时,被称为粪便移植(fecal transplant),最近在治疗成人严重细菌性感染中取得了成功。这种移植尚未在人类新生儿中进行过,因此研究人员警告说,在他们可以确定这些动物结果可能对人类治疗有何影响之前,还需要开展许多的工作。

因为很难判断危重症新生儿是否会受细菌感染,所以这些孩子将继续使用抗生物治疗,尽管医生努力将减少抗生物使用作用一个长期目标。然而,Worthen补充说,进一步的研究可以揭示,在婴儿完成一个抗生素疗程后,适当的微生物组合能够用来重新构成他们的免疫系统。(生物通:王英)

生物通推荐原文摘要:
The microbiota regulates neutrophil homeostasis and host resistance to Escherichia coli K1 sepsis in neonatal mice
Abstract: Neonatal colonization by microbes, which begins immediately after birth, is influenced by gestational age and the mother's microbiota and is modified by exposure to antibiotics1. In neonates, prolonged duration of antibiotic therapy is associated with increased risk of late-onset sepsis (LOS)2, a disorder controlled by neutrophils3. A role for the microbiota in regulating neutrophil development and susceptibility to sepsis in the neonate remains unclear. We exposed pregnant mouse dams to antibiotics in drinking water to limit transfer of maternal microbes to the neonates. Antibiotic exposure of dams decreased the total number and composition of microbes in the intestine of the neonates. This was associated with decreased numbers of circulating and bone marrow neutrophils and granulocyte/macrophage–restricted progenitor cells in the bone marrow of antibiotic-treated and germ-free neonates. Antibiotic exposure of dams reduced the number of interleukin-17 (IL-17)-producing cells in the intestine and production of granulocyte colony–stimulating factor (G-CSF). Granulocytopenia was associated with impaired host defense and increased susceptibility to Escherichia coli K1 and Klebsiella pneumoniae sepsis in antibiotic-treated neonates, which could be partially reversed by administration of G-CSF. Transfer of a normal microbiota into antibiotic-treated neonates induced IL-17 production by group 3 innate lymphoid cells (ILCs) in the intestine, increasing plasma G-CSF levels and neutrophil numbers in a Toll-like receptor 4 (TLR4)– and myeloid differentiation factor 88 (MyD88)–dependent manner and restored IL-17–dependent resistance to sepsis. Specific depletion of ILCs prevented IL-17– and G-CSF–dependent granulocytosis and resistance to sepsis. These data support a role for the intestinal microbiota in regulation of granulocytosis, neutrophil homeostasis and host resistance to sepsis in neonates.


 

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