به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در مطالعه‌ای که اخیراً در ژورنال Cell منتشر شد، محققان برای پی بردن به مجموعه میکروبیومی که رشد نوزاد را قبل و بعد از تولد شکل می‌دهد از یک رویکرد چند omics برای تعیین مشخصات میکروبیوم‌ها و متابولوم‌های روده مادران و نوزادان و تعیین نحوه انتقال عمودی و افقی گونه‌ها و سویه‌های باکتریایی و همچنین ژن‌های فردی و درک پویایی روده نوزاد استفاده کردند. انتقال عمودی باکتری‌های روده از مادر به جنین در دوران بارداری و انتقال افقی میکروب‌ها از طریق شیر مادر تا مدت‌ها پس از تولد، نقش حیاتی در رشد جسمی و شناختی نوزاد دارد

عوامل موثر بر مجموعه میکروبیوم روده

با توجه به اینکه عوامل موثر فراوانی بر مجموعه میکروبیوم روده تاثیر گذار است ولی غالبا این عوامل از الگوهای قابل پیش بینی پیروی می‌کند، با این حال، میکروبیوم‌های نوزاد و مادر توسط عوامل فیزیولوژیکی، رژیم غذایی و محیطی متمایز شکل می‌گیرند. در همین راستا تغذیه با شیر مادر یک مزیت رقابتی برای سویه‌هایی است که از قندهای پیچیده در شیر مادر (الیگوساکاریدهای شیر انسان، HMOs) مانند بیفیدوباکتریوم و باکتریوئیدها استفاده می‌کنند. بنابراین تغذیه با شیر مادر با ارائه مواد مغذی به میکروب‌های تخصصی که به نوبه خود برای سیستم ایمنی میزبان مفید است، روابط سالم‌تری را با میکروب وسیستم ایمنی بدن فراهم می‌کند. چنین باکتری‌هایی با انسان تکامل یافته‌اند اما اکنون در جوامع مدرن به طور فزاینده‌ای نادر هستند. مطالعات نشان داده‌اند که کمبود بیفیدوباکتری‌ها و به‌ویژه کاهش ژن‌های مورد نیاز برای استفاده از الیگوساکارید شیر انسان (HMO) از متاژنوم، با التهاب سیستمیک و اختلال در تنظیم ایمنی در اوایل زندگی مرتبط است.

ارتباط بین ترکیب میکروبیوم مادر و رشد سیستم ایمنی نوزاد

 مطالعات ارتباط بین ترکیب میکروبیوتای روده و شیر مادر با رشد سیستم ایمنی نوزاد و همچنین شرایط خود ایمنی و آلرژی را نشان داده‌اند. علاوه بر این، ایجاد آلرژی‌ها و اختلالات خودایمنی در دوران بعد از تولد نوزاد نیز با پروتئین‌های برون زا در شیر خشک نوزاد مرتبط است، در همین راستا مشاهده شده که متابولیت‌های تولید شده توسط میکروبیوتای روده نوزاد با رشد شناختی او مرتبط است. با این حال، تاکنون نحوه تکوین و توسعه میکروبیوم‌ها و متابولوم‌های روده در مرحله پری ناتال و نقش آنها در رشد نوزاد نامشخص بوده است.

شواهد و ارزیابی‌های صورت گرفته در مطالعه

در مطالعه حاضر، محققان از نمونه‌های سرم نوزاد و نمونه‌های مدفوع جمع‌آوری‌شده از 137 مادر و 74 نوزاد، از جمله 70 جفت مادر و نوزاد استفاده کردند. نمونه‌ها تحت آنالیزهای مختلفی از جمله توالی‌یابی متاژنومی عمیق، سنجش‌هایی برای اندازه‌گیری سیتوکین‌های در گردش، نشانگرهای التهاب روده، و نفوذپذیری روده، و همچنین پروفایل‌های غیرهدفمند متابولیت‌های مدفوع قرار گرفتند. در این مطالعه همچنین تغییرات و ارتباط بین پروفایل‌های متابولومیک و متاژنومی مادران و نوزادان در طول زمان مورد ارزیابی قرار گرفت. برای تجزیه و تحلیل داده‌های متابولومیک از دو رویکرد استفاده شد ( استانداردهای مرجع برای حاشیه‌نویسی پیک‌ها و نسبت جرم به بار به پایگاه داده متابولوم انسانی ) در آخر نیز برای شناسایی ویژگی‌های متابولومیک ترکیبات منحصربه‌فرد ، همه موارد نوشته و ثبت شدند. علاوه بر این، هاپلوتیپ‌های پلی‌مورفیسم تک نوکلئوتیدی (SNP) سویه‌های غالب گونه‌های باکتریایی برای شناسایی سویه‌های یکسان بین مادر و نوزاد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند وحتی رویدادهایی که شامل ظهور این سویه‌ها در میکروبیوم روده نوزاد می‌شد، مورد توجه قرار گرفت. علاوه بر این، تأثیر فراوانی نسبی گونه‌های میکروبی روده مادر بر ساختار میکروبیوم روده نوزاد نیز برای تعیین سهم مادر در جمع‌آوری میکروبیوم روده نوزاد مورد ارزیابی قرار گرفت.

سایر ارزیابی‌های ژنومیک مطالعه

جفت‌های متعددی از مادران و نوزادانی که دارای ژن‌های میکروب مشترک در روده بودند، برای تأیید انتقال ژن بین مادر و نوزاد، به صورت دوتایی هم‌تراز شدند. ژن‌های مشترک به پایگاه‌های داده‌ای مانند uniprot، کیوتو دایره‌المعارف ژن‌ها و ژنوم‌ها، و تبارشناسی تکاملی ژن‌ها ( گروه‌های ارتولوگ غیر نظارت‌شده  (eggNOG)) انتقال داده شدند تا دخالت ژن‌ها با عملکردهای مرتبط با متحرک‌ها مانند کونژوگه و انتقال در ژن افقی تعیین شود. همچنین در این مطالعه فراوانی بیولوژیکی و شیوع ژن‌های میکروبی برای درک بیشتر ارتباط انتقال ژن بین گونه‌ای از مادر به نوزاد محاسبه شد.

ارزیابی‌های متابولیک صورت گرفته در مطالعه

در این مطالعه همچنین پروفایل‌های متابولومیک مادر و نوزاد مقایسه شد و ویژگی‌های خاص نوزاد در پروفایل‌های متابولومیک برای تعیین الگوهای طولی مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این، از طیف سنجی جرمی پشت سر هم برای تعیین ارتباط بین شیر مادر و متابولوم نوزاد استفاده شد. اثرات رژیم غذایی بر روی نوزادان با مقایسه پروفایل‌های متاژنومی و متابولومیک و نشانگرهای التهاب سیستمیک و روده‌ای نوزادانی که با شیر مادر تغذیه شده بودند با نوزادانی که شیر خشک هیدرولیز شده یا معمولی دریافت کرده بودند مورد بررسی قرار گرفت.

نتایج کسب شده از مطالعه

نتایج بررسی‌های انجام شده در مقیاس بزرگ، نشان داد که انتقال میکروبیوم از مادر به نوزاد عناصر ژنتیکی متحرک را که معمولاً با ژن‌های دخیل در سازگاری‌های مرتبط با رژیم غذایی مرتبط است، را گزارش می‌دهد. تنوع متابولوم‌های نوزادان کمتر از متابولوم‌های مادران بود، اما متابولوم‌های نوزاد حاوی تعداد زیادی مجموعه‌های میکروب-متابولیت جدید و متابولیت‌های منحصربه‌فردی بود که در متابولوم‌های مادر یافت نشد. یکی از این ارتباط‌ها که منحصر به متابولوم‌های نوزاد بود، رابطه معکوس بین بیفیدوباکتریوم لانگوم و اینوزین بود که دارای خواص تعدیل کننده ایمنی و محافظت کننده عصبی است. نشانگرهای التهابی مانند علائم سیتوکین، و پروفایل متابولوم نوزادانی که با شیر مادر تغذیه می‌شدند، در مقایسه با نوزادانی که شیرخشک معمولی هیدرولیز نشده به آنها داده شده بود، تفاوت معنی‌داری داشت. نوزادانی که شیر مادر دریافت کردند نشانگرهای التهاب روده مانند بتا-دفنسین 2 و کالپروتکتین جنینی را افزایش دادند که با نشانگرهای پیش التهابی همبستگی معکوس داشتند. علاوه بر این، میکروب‌های یافت شده در شیر مادر به طور مثبت با ایکوزانوئیدها و سایر واسطه‌های التهابی روده در نوزادان مرتبط بودند. نوزادانی که از شیر مادر تغذیه می‌کردند بلوغ اولیه ایمنی را تجربه کردند و در نتیجه تحمل ایمنی آنها به میزان زیادی افزایش داشت. پروفایل‌های متابولیک نیز تغییراتی را در اسیدهای صفراوی مدفوع در زنان باردار نشان داد که با افزایش کونژوگه تائورین مرتبط بود. میکروبیوتای روده افزایش Bilophila wadsworthia را نشان داد، گونه‌ای باکتری که سولفات‌ها را کاهش می‌دهد و تورین را تجزیه می‌کند.

نتیجه‌گیری نهایی مطالعه

به طور کلی، نتایج گزارش کردند که دوره پری ناتال پنجره‌ای حیاتی برای رشد شناختی و سیستم ایمنی نوزاد است که این فرایند توسط میکروبیوم‌های روده مادر و نوزاد و متابولیت‌های آن‌ها ارتقا می‌یابد، زیرا میکروبیوم مادر و عوامل غذایی بر رشد مشترک میکروبیوم و متابولوم نوزادان تأثیر می‌گذارند و بر رشد عصبی و بلوغ ایمنی آنها نیز تأثیر بسزایی دارد. علاوه بر این، سایر تأثیرات مادر بر میکروبیوم روده و فعالیت‌های متابولیکی نوزادان نیز از طریق انتقال افقی ژن بین گونه‌ای از مادر به نوزاد اعمال می‌شود. علاوه بر این، شناسایی برهمکنش‌های میکروب-متابولیت منحصر به فرد برای نوزادان نشان می‌دهد که میکروب‌ها نقش مهمی در رشد اولیه نوزاد بازی می‌کنند، که البته این موضوع باید بیشتر مورد بررسی قرار گیرد.

پایان مطلب/.