Vroegtijdig gebruik van antibiotica verstoort de immuunontwikkeling bij baby's

Uit een nieuw onderzoek van onderzoekers aan het University of Rochester Medical Center (URMC) blijkt dat blootstelling aan antibiotica op jonge leeftijd de ontwikkeling van het immuunsysteem van een baby kan belemmeren. Een natuurlijke metaboliet kan daarbij een rol spelen.

Uit een onderzoek gepubliceerd in Cell blijkt dat blootstelling aan antibiotica tijdens de zwangerschap en de kindertijd het vermogen van het immuunsysteem om luchtweginfecties zoals griep te bestrijden permanent kan verzwakken. De onderzoekers analyseerden zowel muismodellen als longweefsel van menselijke baby's en ontdekten dat vroeg antibioticagebruik het vermogen van het darmmicrobioom om inosine te produceren, verstoort. Inosine is een molecuul dat als belangrijk signaal dient voor de ontwikkeling van immuuncellen.

Door inosine aan muizen toe te voegen, konden de wetenschappers de problemen met het immuunsysteem, die werden veroorzaakt door antibiotica, corrigeren. Dit opent de deur voor mogelijke therapeutische strategieën om het immuungeheugen van kwetsbare baby's te verbeteren.

"Zie inosine als een moleculaire boodschapper. Het reist van de darmen naar zich ontwikkelende immuuncellen en 'leert' hen hoe ze zich goed kunnen ontwikkelen en voorbereiden op toekomstige infecties", legt Hitesh Deshmukh, MD, PhD, hoofdauteur van de studie en hoofd neonatologie van het Golisano Children's Hospital (GCH) van UR Medicine, uit.

Het project was onderdeel van een langlopend initiatief, gefinancierd door het NIH R35, om te onderzoeken hoe blootstelling in de vroege levensfase het levenslange risico op ziekten, waaronder astma en chronische longziekten, beïnvloedt.

"We weten dat antibiotica het leven van baby's kunnen redden, maar ze verstoren ook het microbioom tijdens een cruciale periode in de ontwikkeling van het immuunsysteem", aldus Deshmukh. "Onze studie laat zien hoe deze verstoring de longimmuniteit beïnvloedt en, belangrijker nog, een mogelijke manier om dit te corrigeren."

De aandoening beïnvloedt de vorming van in het weefsel aanwezige geheugen-T-cellen, een gespecialiseerde populatie immuuncellen die in de longen leven en langdurige bescherming bieden tegen virusinfecties. Zonder deze cellen kunnen baby's tot ver in hun volwassen leven kwetsbaar blijven voor ernstige luchtwegaandoeningen.

"We ontdekten dat het darmmicrobioom als een leermeester fungeert voor het zich ontwikkelende immuunsysteem", legde Deshmukh uit. "Wanneer antibiotica dit natuurlijke leerproces verstoren, is het alsof je belangrijke hoofdstukken uit een leerboek verwijdert: het immuunsysteem leert nooit belangrijke lessen over het bestrijden van luchtweginfecties."

Belangrijkste bevindingen van het onderzoek:

In het onderzoek werden babymuizen die werden blootgesteld aan gangbare antibiotica (ampicilline, gentamicine en vancomycine – dezelfde medicijnen die vaak worden gebruikt bij zwangere vrouwen en pasgeborenen) vergeleken met muizen waarvan het natuurlijke microbioom intact was gebleven.

Bij muizen die aan antibiotica zijn blootgesteld:

• De populatie beschermende CD8+ T-cellen in de longen was aanzienlijk verminderd.

• Er was sprake van een verstoring van het vermogen om in het weefsel aanwezige geheugencellen te vormen. Dit zijn gespecialiseerde immuuncellen die in de longen leven en snelle bescherming bieden tegen herinfectie.

• Immuuntekorten bleven aanwezig tot in de volwassenheid, wat wijst op blijvende veranderingen in de ontwikkeling van het immuunsysteem.

Met behulp van longweefselmonsters uit de door het NIH gefinancierde BRINDL Biobank bevestigde het team dat vergelijkbare immuundeficiënties aanwezig waren bij menselijke baby's die aan antibiotica waren blootgesteld. Deze baby's hadden niet alleen minder geheugencellen, maar vertoonden ook genexpressiepatronen die vergelijkbaar waren met die van oudere volwassenen, wat ook geassocieerd wordt met een verhoogd risico op luchtweginfecties.

Het allerbelangrijkste is dat de toevoeging van inosine aan muizen die aan antibiotica zijn blootgesteld, hun vermogen om functionele geheugencellen te ontwikkelen en effectieve immuunreacties op te wekken, aanzienlijk herstelde. Dit opent veelbelovende perspectieven voor toekomstige therapieën.

"Dit suggereert dat we risicovolle baby's kunnen beschermen met gerichte supplementen", aldus Deshmukh. "Hoewel er nog veel meer onderzoek nodig is voordat deze aanpak klinisch kan worden toegepast, hebben we nu een uitweg."

De bevindingen van het onderzoek kunnen van invloed zijn op toekomstig onderzoek naar de ontwikkeling van interventies, zoals voedingssupplementen, metabolietentherapie of strategieën ter ondersteuning van het microbioom, om pasgeborenen te helpen een sterker immuungeheugen te ontwikkelen zonder dat ze uitsluitend afhankelijk zijn van antibiotica of riskante probiotica.

Deshmukh merkte op dat neonatoloog Gloria Preihuber, MD, van het GCH een sleutelrol speelde in het onderzoek. Haar BRINDL-biobank met door het NIH ondersteunde longmonsters van baby's, verzameld over een periode van 15 jaar, stelde het team in staat hun bevindingen te testen op menselijke cellen.

"Dit artikel zou niet mogelijk zijn geweest zonder de vrijgevigheid en expertise van Dr. Prayhuber", zei Deshmukh. "Het was absoluut cruciaal om de resultaten van de muizen te kunnen vergelijken met die van menselijke cellen. Dat is een van de belangrijkste redenen waarom ik (van Cincinnati Children's) naar Rochester ben gekomen – om met haar samen te werken."