Rakstā divās daļās apskatīta mikrobiotas attīstība, to ietekmējošie faktori, disbioze un tās novēršanas un ārstēšanas iespējas bērniem. Šajā daļā īpaša uzmanība pievērsta tieši gastrointestinālā trakta mikrobiotai un tās ietekmei uz veselību, jo ir pierādīta zarnu mikrobiotas nozīme bērna attīstībā. [6] Nākamajā Doctus numurā lasiet rekomendācijas probiotiku lietošanā atbilstīgi Pasaules Gastroenteroloģijas organizācijas globālajām vadlīnijām.
Intestinālās mikrobiotas attīstība
Mikrobiota ir mikroorganismu kopums (baktērijas, sēnītes, vīrusi, arheji, protisti), kas eksistē noteiktā organisma vidē, piemēram, gastrointestinālajā traktā (GIT); te iekļauta kā komensālā un simbiotiskā, tā patogēnā mikroflora. Mikrobioms ir mikrobiotas kopums līdz ar tās gēnu un genomu kopu. [2; 81]
Zarnu mikrobiotas kompozīcija mainās līdz ar vecumu. Relatīvs stabilitātes periods iestājas pieaugušā vecumā, kad dominējošie mikroorganismi ir Lactobacillales un Clostridiales, salīdzinot ar gadu veca bērna mikrobiotu, kur pārsvarā atrodami Bifidobacteriales ģintij piederošie mikroorganismi. Bērna mikrobiota strauji attīstās jau no dzimšanas un ap trīs gadu vecumu līdzinās pieauguša cilvēka mikrobiotai. [7]
Tradicionāli valdīja uzskats, ka augļa attīstība notiek sterilā in utero vidē un pirmā saskare ar mikroorganismiem notiek dzemdību laikā vertikālas (mātes) vai horizontālas (vide) transmisijas veidā. [31; 32] 2010. gadā Mshvildadze et al. aprakstīja mikrobiālās DNS klātbūtni jaundzimušo mekonijā, tādējādi pierādot neonatālās mikrobiotas intrauterīnu izcelsmi. [33] Sekoja vairāki pētījumi, kur tika konstatēta mikrobiotas klātiene pirmajos jaundzimušo mekonija paraugos, atrodot Staphylococcus, Enterobacteriaceae, Enterococcus, Lactobacillus un Bifidobacterium. [3] Veikti pētījumi, kas atklāja baktēriju klātieni nabassaites asinīs, placentā [4; 5] un amnija šķidrumā [34], tā pierādot, ka intrauterīnā vide nebūt nav sterila. [7]
Tomēr visapjomīgāk bakteriālā kolonizācija un diversifikācija notiek tieši dzimšanas laikā, kad neonatālais mikrobioms pēkšņi tiek pakļauts jaunai videi un saskarei ar jaunu, daudzveidīgu mikrofloru.
Sākotnējo mikrobioma sastāvu nosaka vairāki faktori, piemēram, dzemdību veids un gestācijas vecums. Laikā spontānās vaginālās dzemdībās dzimušiem bērniem GIT kolonizācijā dominē Lactobacillus, Prevotella, Bifidobacterium un Bacteroides. [22] Laicīgi sectio caesarea (SC) dzemdībās dzimuši bērni vairāk pakļauti kolonizācijai ar mikroorganismiem no mātes ādas un slimnīcas vides, to skaitā Proteobacteria, Firmicutes sugu baktērijām, Clostridium sensu stricto un Clostridium difficile. [36; 37]
Pēc primārās ekspozīcijas dzimšanas laikā seko mikrobioma nobriešana, ko raksturo baktēriju skaita un sugu pieaugums, piemēram, obligāto anaerobu savairošanās (Bacteroidetes, Firmicutes, Clostridia, Lactobacillaceae un Bifidobacteria). [35] Pieauguša cilvēka gastrointestinālajā traktā mājo 100 triljoni 1000 dažādu sugu baktēriju. [1]
Disbioze
Disbioze ir izmaiņas vai disbalanss mikrobiotas sastāvā, [8] kas var veicināt slimību attīstību. Trīs galvenie disbiozes patoģenētiskie mehānismi:
- patogēno baktēriju kolonizācija un savairošanās → infekcijas slimību attīstība vai sistēmisks iekaisums,
- protektīvās komensālās floras supresija vai izzudums → slimības attīstība,
- kombinēta patogēnās floras savairošanās un komensālās floras redukcija → slimības attīstība. [9]
1. tabula
Mātes faktori un to ietekme uz bērna intestinālo mikrobiotu [22]
Pārskats par atsevišķām slimībām, kuru attīstību predisponē disbioze, sniegts 1. tabulā. Disbioze saistīta arī ar paaugstinātu risku alerģiju, [24; 25] kardiovaskulāru slimību, [26] autiskā spektra traucējumu, [27] zīdaiņa pēkšņas nāves sindroma [28] un Kavasaki slimības [88] attīstībai. Disbioze, kas attīstījusies bērnībā, var persistēt, cilvēkam pieaugot, un turpināties arī pieaugušā vecumā, [23; 29] tāpēc jau zīdaiņa vecumā būtiski nodrošināt veselīgu zarnu mikrobiotu. [30]
Zarnu mikrobiotu ietekmējošie faktori bērniem
Galvenie zarnu mikrobiotu ietekmējošie faktori perinatālajā periodā:
- mātes faktori — mātes vagīnas un zarnu mikrobiota, [38; 39] mātes svars, dzīvesveids, antibiotiku lietošana grūtniecības laikā, stress, [22]
- dzemdību veids (caur dabiskajiem dzemdību ceļiem vai SC), [40]
- barošanas veids (mātes piens vai mākslīgais maisījums), [40]
- uzturs (piebarojums), [50]
- antibakteriālo preparātu lietošana, [42; 44]
- citu medikamentu lietošana, [45; 46]
- gestācijas vecums, [47; 48]
- vecāki brāļi, māsas vai mājdzīvnieki ģimenē, [49]
- sanitārie apstākļi ģimenē. [50]
Visi šie zarnu mikrobiotu ietekmējošie faktori vidēji līdz trīs gadu vecumam nodrošina mazuļa mikrobiotas pakāpenisku attīstību līdz pieaugušam cilvēkam līdzīgai zarnu mikrobiotas kompozīcijai.
Mātes svars
Mātes svaram un ēšanas paradumiem ir pierādīta loma ne tikai neonatālās attīstības procesos, bet arī mikrobu kolonizācijā, imūnās sistēmas attīstībā, kā arī noteicoša loma aptaukošanās un metaboliskā sindroma attīstībai vēlāk bērna dzīvē.
Bērniem, kuri dzimuši mātēm ar virssvaru, novērotas mikrobiālās kompozīcijas līdzības, kas liecina par mātes svara ietekmi uz bērna mikrobioma attīstību. [51; 52]
Mātes stress
2. tabula
Slimības, kas saistītas ar perinatālu disbiozi [22]
Perinatālam mātes stresam var būt ietekme uz pēcnācēju mikrobiotas izmaiņām, un tas var ietekmēt augļa un zīdaiņa attīstību. Psiholoģisks stress ģenerē sistēmisku iekaisuma atbildreakciju, citokīnu, hemokīnu un iekaisuma mediatoru molekulu atbrīvošanos. [53]
Atklāta saikne starp izmaiņām zarnu mikrobiotā un hronisku šo iekaisuma mediatormolekulu iespaidu uz bērniem, kuru māte grūtniecības laikā piedzīvojusi nozīmīgu stresu. [54] Pētījumos ar dzīvniekiem prenatāls stress saistīts ar Lactobacillus skaita samazināšanos mātes vaginālajā mikroflorā un Bifidobacteria un Lactobacilli skaita samazināšanos atvašu mikrobiomā. [55; 56] Apkopojums par mātes faktoriem un to ietekmi uz bērna intestinālo mikrobiotu sniegts 2. tabulā.
Dzemdību veids
Dzemdību veids tiek uzskatīts par pirmo un galveno mikrobiālās kolonizācijas noteicošo faktoru agrīnajā dzīves periodā, tomēr šā faktora ilgtermiņa efekti uz mikrobiomu nav pilnībā izzināti. Bacteroides fragilis ir dominējošais mikroorganisms vaginālu dzemdību gadījumā; šo mikroorganismu saista ar izvērstāku intestinālu mikrobiālu daudzveidību un straujāku tā nobriešanu. Turpretī bērniem, kuri dzimuši SC dzemdībās, konstatē mikrobioma diversitātes nepietiekamību. [57]
Jāpiebilst, ka, lai gan dzemdību veids ietekmē baktēriju profilu tūlīt pēc piedzimšanas, šī ietekme nav ilgstoša vai paliekoša. [58] Akagawa et al. 2020. gadā publicēja pētījumu, kur salīdzināja četras grupas:
- vaginālās dzemdībās dzimuši un ar mātes pienu baroti bērni,
- vaginālās dzemdībās dzimuši un ar mākslīgo maisījumu baroti bērni,
- SC dzemdībās dzimuši un ar mātes pienu baroti bērni,
- SC dzemdībās dzimuši un ar mākslīgo maisījumu baroti bērni.
Kopā tika pētīti 36 veselīgi, laikus dzimuši bērni. Pētījumā konstatēja, ka 4. dienā pēc dzimšanas bērniem, kas dzimuši SC dzemdībās, ir samazināts Lactobacillales un Bacillales daudzums, salīdzinot ar vaginālās dzemdībās dzimušajiem, un dzīves 4. dienā šiem bērniem tika konstatēta disbioze. Tomēr viena mēneša vecumā netika konstatēta būtiska atšķirība zarnu mikrobiota sastāvā visās četrās pētītajās grupās, ko pētnieki skaidroja ar faktu, ka visi bērni, kas tika baroti ar mākslīgo piena maisījumu, saņēma arī mātes pienu. [7]
Barošanas veids
Mātes piens satur nozīmīgu daudzumu Bifidobacteriaceae. Šīs baktērijas izmanto no cilvēka piena derivētos oligosaharīdus (human milk-derived oligosaccharides (HMOs)) kā primāros substrātus [59] — bifidobaktēriju sugas (Bifidobacterium breve, Bifidobacterium bifidum), Lactobacillus sugas un galvenokārt Bifidobacterium longum apakšsuga infantis metabolizē HMOs. [61] HMOs nešķelti sasniedz resno zarnu un tur kalpo kā prebiotikas. [7] HMOs ir unikāla loma jaundzimušā gastrointestinālajā traktā — tie inhibē patogēno baktēriju saistīšanos pie zarnu gļotādas un kavē to proliferāciju. [62]
Cilvēka pienam ir pašam sava mikrobiālā kompozīcija, kaut gan nav skaidrs, kā tieši piena mikrobioms attīstās. [62; 63] Bērniem, kuri tiek baroti ar krūti, konstatē relatīvi lielāku Streptococcus, Staphylococcus un Prevotella daudzumu. [22] Mātes piens satur arī bioaktīvus faktorus — imūnglobulīnu A (IgA), laktoferīnu, dažādus augšanas faktorus. [60]
Zīdaiņiem, kuri tiek baroti ar mākslīgajiem maisījumiem, ir daudzveidīgāks mikrobioms, kas līdzīgāks vecāku bērnu vai pieaugušo mikrobiomam. [59] Šo bērnu zarnu mikrobiotā vairāk dominē Firmicutes, Bacteroidetes un Proteobacteria. [62; 64]
Tā kā padziļinās zināšanas par HMOs un to nozīmi, mākslīgie maisījumi tiek papildināti ar prebiotikām, piemēram, galaktooligosaharīdiem, fruktooligosaharīdiem un biosintētiskiem HMOs, [22] tomēr sastāva ziņā tie atšķiras no mātes piena oligosaharīdiem. [7]
Kādā pētījumā salīdzināts Bifidobacteria daudzums zīdaiņiem, kuri baroti ar krūts pienu, un zīdaiņiem, kuri saņēma mākslīgo maisījumu. Bifidobacteria skaits ar krūts pienu barotiem bērniem bija 90 %, bet tiem, kas saņēma mākslīgo maisījumu, — 73,4 % [65] no zarnu mikrobiotas.
Jāpiebilst, ka īstermiņa un ilgtermiņa efekti saistībā ar konstatētajām zarnu mikrobiotas atšķirībām ar krūts pienu barotiem un mākslīgo maisījumu saņemošiem zīdaiņiem nav līdz galam skaidri. [22]
Antibakteriālo preparātu lietošana
Fakts, ka antibiotikas ietekmē gan patogēno, gan komensālo floru un to lietošana izraisa disbiozi, ir labi zināms.
Agrīna ekspozīcija antibakteriālai terapijai rezultējas ar Bifidobacteria un Lactobacilli daudzuma samazināšanos, kas ir ļoti būtiski veselīgas intestinālās mikrobiotas komponenti. [70; 71] Pētījumi pediatriskajā populācijā (108 zīdaiņi) atklāja, ka antibakteriālo preparātu lietošana šiem bērniem pēc trīs mēnešu vecuma sasniegšanas korelē ar būtisku Staphylococcus un Bifidobacterium mikroorganismu skaita samazināšanos sešu mēnešu vecumā. [68] Yassour et al. pētīja 39 bērnus no dzimšanas līdz trīs gadu vecumam. Pētījuma laikā 20 bērniem, kurus ārstēja ar antibiotikām, konstatēja būtisku disbiozi, kas bija saistīta ar samazinātu zarnu mikroorganismu daudzveidību, salīdzinot ar 19 kontroles grupas bērniem. [69]
Dethlefsen et al. pētīja antibiotiku izraisītu disbiozi trīs pieaugušiem indivīdiem pēc terapijas ar ciprofloksacīnu un konstatēja, ka zarnu mikrobiotas daudzveidība sāk atjaunoties nedēļu pēc antibakteriālās terapijas pārtraukšanas; mikrobiota kompozīcijas ziņā bija gandrīz pilnībā atjaunojusies četras nedēļas pēc terapijas beigām. [66; 67]
Šie pētījumi rosina domāt, ka bērniem disbiozes periods pēc antibakteriālās terapijas ir ilgāks nekā pieaugušiem indivīdiem. [7]
Ne–antibakteriāli medikamenti un disbiozes attīstība bērniem
In vitro atrade liecina, ka 24 % no 1000 tirgū pieejamiem preparātiem inhibē vismaz viena mikroorganismu celma augšanu, tomēr dati ir limitēti. [72] Haki et al. atklāja, ka ķīmijterapijas medikamenti būtiski spēj nelabvēlīgi ietekmēt zarnu mikrobiotas daudzveidību. [73]
Protonu sūkņu inhibitori neietekmē mikroorganismu diversitāti zarnu traktā, tomēr samazina Lactobacillus un Stenotrophomonas skaitu, bet pieaug Haempohilus skaits. [7]
Gestācijas vecums
Ir visai nozīmīgas atšķirības intestinālajā mikrobiotā, salīdzinot laicīgi dzimušus (≥ 37 gestācijas nedēļas) un priekšlaicīgi dzimušus (< 37 gestācijas nedēļas) bērnus: [22] priekšlaicīgi dzimušiem bērniem ir samazināta bakteriālās floras daudzveidība un mikroorganismu daudzums kopumā. [76]
Ir vērojamas novirzes intestinālās mikrobiotas sastāvā: priekšlaicīgi dzimušiem bērniem konstatē pazeminātu Lactobacillus un Bifidobacteria līmeni [22] un izteiktāku tādu potenciāli patogēno baktēriju kā Klebsiella un Clostridium sugu augšanu. [77] Ļoti priekšlaicīgi dzimušiem (< 32 nedēļām) pirmajā dzīves mēnesī ir palielināts Grama pozitīvo baktēriju skaits — Staphylococcus, Clostridia un Enterococcus. [74; 75] Tas varētu būt saistīts ar palielinātu patogēno baktēriju sugu klātieni slimnīcas/jaundzimušo intensīvās terapijas nodaļas vidē, kā arī samazinātu mikrobu dažādību gastrointestinālajā traktā. Kopumā šie faktori predisponē priekšlaicīgi dzimušo bērnu oportūnistisku infekciju attīstībai. [78] Kombinācijā ar nenobriedušu imūnsistēmu šī mikrobu kompozīcija palielina risku infekciju attīstībai; iespējama nekrotizējoša enterokolīta attīstība. [74]
No 22. līdz 36. gestācijas nedēļai priekšlaicīgi dzimušiem bērniem ir nenobriedusi zarnu barjerfunkcija un imunitāte, tāpēc risks sepses attīstībai ir paaugstināts. [7] Priekšlaicīgi dzimušiem bērniem kā riska faktori minami arī barošanas aspekti (donoru piens, mākslīgais maisījums), iespējama lielāka vajadzība pēc antibakteriālās terapijas. [22]
Vide
Daudzveidīgāka zarnu mikrobiota konstatēta zīdaiņiem, kuri dzīvo ģimenē ar mājdzīvniekiem, bet mazāk diversa tā ir bērniem, kuri ģimenē dzīvo ar vecākiem brāļiem vai māsām. [7]
Baktēriju kompozīcija bija izmainīta, bija vērojams Peptostreptococcaceae daudzuma pieaugums un Bifidobacteriaceae samazinājums zīdaiņiem, kas dzīvoja ģimenē ar mājdzīvniekiem. Peptostreptococcaceae daudzums bija samazināts zīdaiņiem, kas dzīvoja ģimenē ar vecāku brāli vai māsu. [79] Saskarei ar dzīvniekiem ir protektīvs efekts attiecībā uz bērna veselību, proti, samazināts risks alerģiju un astmas attīstībai. [80]