条文本
PDF
文摘
背景和目的产前和早期生活细菌殖民化被认为发挥重要作用在塑造免疫系统。此外,越来越多的证据的链接生命早期暴露在以后的生活中形成炎症性肠病的风险。我们旨在评估孕产妇IBD的影响在怀孕期间微生物的组成和后代的微生物。
方法我们前瞻性地研究微生物的多样性和分类的孕妇有无炎症性肠病和宝宝在多个时间点。我们评估孕产妇炎症性肠病诊断的作用,分娩方式,使用抗生素微生物组成和觅食行为在早期的生活。评估的影响IBD-associated孕产妇和婴儿肠道免疫系统微生物群,我们接种无菌鼠(GFM)各自的凳子和异形的适应性和先天免疫小鼠肠道细胞群。
结果炎症性肠病的孕妇及其后代提供较低的细菌多样性和改变细菌的组成与控制妇女和她们的孩子。孕产妇IBD是主要的预测婴儿肠道微生物群的多样性的7点14、30、60和90天的生活。炎症性肠病的婴儿母亲表明浓缩Gammaproteobacteria和损耗双歧杆菌。最后,晚期妊娠GFM接种IBD的母亲和90天的婴儿大便显示显著降低微生物多样性和更少的class-switched记忆B细胞和结肠癌中调节性T细胞。
结论异常的肠道微生物群组成怀孕期间坚持与炎症性肠病和改变了婴儿粪便细菌多样性和丰富。微生物群dysbiotic触发异常印记GFM的肠道免疫系统。
- 炎症性肠病
- 怀孕
- 生命早期微生物
来自Altmetric.com的统计
本研究的意义
已知在这个问题上是什么?
一个积极的家庭历史仍然是发展IBD的最强风险因素;然而,遗传易感性单独解释一小部分遗传性疾病。
IBD影响女性生殖期间,大约25%怀孕后初步诊断。人类微生物组的研究已经表明,深刻变化发生在怀孕期间,产妇健康状况和孕产妇微生物发挥作用在塑造微生物和新生儿的免疫系统。
IBD的角色在母体怀孕期间微生物组成及其对后代的微生物的影响尚不清楚。
本研究的意义
有什么新发现吗?
炎症性肠病的妇女保持改变在怀孕期间其肠道细菌多样性和组成与控制相比,具有浓缩Gammaproteobacteria和损耗拟杆菌门。
婴儿IBD的母亲目前较低的多样性和改变肠道微生物组成至少3个月的生活,特点是一个浓缩的Gammaproteobacteria的损耗双歧杆菌独立于其他风险敞口,而控制出生的婴儿的母亲。
改变微生物群诱导适应性免疫系统的变化在无菌鼠肠道,这表明孕产妇IBD可能影响后代的免疫系统通过微生物因素。
它会如何影响临床实践在可预见的未来吗?
针对孕妇失调与炎症性肠病或在早期阶段的发展可以促进一个健康的微生物的后代,从而减少未来的炎症性肠病的风险。
介绍
炎症性肠病,包括克罗恩病(CD)和加州大学,由于异常的黏膜免疫反应基因易感个体细菌。1 2虽然家族史是最强的发展中炎症性肠病的危险因素,与风险相关的基因位点不完全解释遗传性疾病。1炎症性肠病影响女性在生育年龄和25%诊断后怀孕。一些研究表明,可能有一个更高的炎症性肠病的疾病传播率从母亲和父亲相比。3 4动态变化的多样性和丰富微生物曾被观察到在怀孕期间母体免疫与调整。5而这种平衡很可能在炎症性肠病的孕妇更复杂,它在很大程度上是未知怀孕可能会如何影响患者IBD的微生物群。此外,越来越多的证据表明,母亲的健康状况和微生物群在怀孕期间可能会影响婴儿的初始肠道殖民,6扮演重要角色在免疫系统的发展。7感兴趣的,早期的生活曝光,其中许多影响微生物群的发展,与未来患炎症性肠病的风险。8 - 11但是,没有信息存在于孕产妇IBD的影响后代的肠道微生物的发展。因此,我们设计了一个研究旨在描述孕妇有无炎症性肠病的微生物群,他们的婴儿。然后我们相比母婴的影响微生物无菌鼠的免疫系统的启动(GFM)模型来研究微生物和新生的免疫系统之间的相互作用。12
方法
研究设计和样本和数据收集
从潜在的参与者在这项研究中被选中探索疾病传播机制通过微生物在子宫内(鸦片)研究。炎症性肠病的孕妇,年龄和种族/ ethnicity-matched控制招募后签署了知情同意。排除标准包括无法提供同意,艾滋病毒/艾滋病、自身免疫性疾病、胎儿染色体结构异常和活跃的感染在怀孕期间。入学后,孕妇镇定的凳子和唾液样本在每个阶段。交付后,连续从7点婴儿收集粪便样本,14日,30、60、90天(图1)。我们选择这些早期的时间点由于相对统一的摄食行为,以及有限的人际接触和暴露与步行或爬行。人口统计资料和相关病史收集在招聘的时候(基线),在每个时间点一致的抽样。炎症性肠病的妇女、疾病类型和外科历史记录。此外,在每个阶段,药物(包括维生素和补充剂),药物和疾病活动(哈维·布拉德肖指数的变化13和医生的全球评估CD,加州大学的梅奥的分数14)也被注册。分娩孕周、分娩方式,并发症和药物,婴儿的性别、出生体重和对新生儿重症监护的需要被记录下来。早产被定义为交付< 37周的早产儿和低出生体重出生体重≤2499克。婴幼儿喂养行为的相关信息(独家配方喂养,纯母乳喂养或混合)和抗生素的使用在随访中每个抽样的当时获得的前瞻性。研究数据收集和管理使用研究电子数据捕获电子数据捕获工具。15
研究设计:孕妇(上半部分)和没有(下图)IBD研究招募了收集粪便和唾液样本在每个阶段,加上产科临床和历史。分娩后,他们的婴儿随访与串行粪便样本和广泛的健康和暴露在不同时间点的元数据。凳子从选择母婴双强饲法为野生型无菌鼠年龄在6 - 8周进行免疫表型出现。
样品处理和16 s rRNA测序
总DNA是孤立的从每个标本使用珠打方法PowerSoil DNA隔离设备(该款,卡尔斯巴德,加州,美国)。量子位荧光计量化后的DNA是放大系统信息V3-V4地区的细菌16 s rRNA基因使用dual-barcoded通用引物347 f / 803 r如前所述。16扩增子的完整性被预制琼脂糖凝胶电泳进一步验证。结果~ 460 bp的扩增子汇集了平等的物质的量浓度,然后测序Illumina公司HiSeq2500平台上使用快速模式pair-end 250协议。按顺序,按大小16 s读取合并和过滤(> 400个基点)和质量分数(> Q30)使用PANDAseq DNA序列(PAired-eND汇编程序)。17处理读取被双重进一步分裂为每个样本条形码,然后分配给操作分类单元(辣子鸡)使用open-reference OTU挑选方法默认截止97%的相似性和分类学分类使用定量见解微生物生态学(QIIME)管道。18重复的样本包括评估排序再现性。
人类微生物组的分析样本
我们计算的核心多样性指标在每个时间点和整个身体的网站。具体来说,α-diversity稀薄表上估计使用信仰的系统发育多样性,19和意义之间组织决心利用非参数测试。微生物多样性之间使用未加权的样本(β-diversity)评估QIIME UniFrac距离20.使用多维标度图和视觉效果。多因子的置换方差分析(PERMANOVA)21(阿多尼斯在R包(素食))用于每个时间点测试协会孕产妇IBD状态的微生物组β-diversity协变量调整(摄食行为,分娩方式,抗生素暴露,早产和婴儿的性别)和多个假设检验。线性判别分析的影响大小(LEfSe)算法22是用来识别与孕产妇IBD相关类群的地位。婴儿,样本点集合,和排名的差异丰富的功能效应大小调整后交付模式由于这个变量显著影响细菌的多样性。分类单元由孕产妇IBD选择≥2倍的差异。统计测试都是双面的。确认我们的健壮性发现,MaAslin(多元与线性模型(MaAslin)是用于晚期妊娠孕产妇样本多元评估类群丰富和元数据之间的关联,使用默认参数。23线性混合模型应用于纵向后代16 s测序数据的预测估计最微分细菌类群中标识LEfSe分析而调整约束和时间变化。孕产妇IBD状况、交货方式和采样时间被视为固定效果,与一个随机拦截每个主题ID。喂养行为和抗生素暴露作为协变量时变输入。通过限制最大似然模型拟合方法与相关的1阶自回归过程的结构。
微生物群在GFM传输实验
捐赠者选择和泥浆制备
理解改变微生物的功能结果在怀孕妇女和他们的后代,粪便样本8 CD母婴双(16人),从三个控制母婴双(6个人),总共22个捐助者,被选为微生物群转移和填喂法78 C57Bl / 6 GFM。供体的选择包括可用性配对粪便样本从母亲怀孕后期和她的宝宝90天,足月妊娠,对炎症性肠病的母亲,不活跃的CD与类似的药物治疗模式。进一步的细节在供体功能可以在网上找到补充表S1。液态氮下粪便样本被摧毁;工作在严格的厌氧条件下,样本混合在40 - 60毫克/毫升浆预还原细菌培养基。婴儿粪便样本收集尿布材料被反复涡流悬浮在20毫升预还原细菌培养基和5毫升无菌3毫米玻璃珠子。珠子和尿布碎片被通过一个100µm过滤器移除。粪便泥浆稀释1:20在细菌培养基和存储−15%甘油,直到使用80°C。
GFM填喂法和样本收集
C57Bl / 6 GFM生长在无菌的光电隔离器和殖民填喂法在生命的6 - 8周的200 - 300年µL最近解冻的人类粪便浆;此后,老鼠维持在无菌隔离器外filter-top笼子和处理使用严格的无菌技术。24日25日八组老鼠老鼠(48)填喂法与凳子从CD母亲或各自的三个孩子(2 - 5 GFM每捐赠)。此外,三组老鼠老鼠(30)与粪便从non-CD填喂法,控制孕妇或他们的三个孩子(3 - 5 GFM每捐赠)。强饲法五周后,小鼠安乐死的有限公司2;肠系膜淋巴结(mln)和大肠收获了免疫档案通过流式细胞术分析。此外,小鼠粪便样本收集了16 s rRNA测序,上述协议。
从MLN单细胞制备、脾和小鼠的肠道固有层
最初,我们检查了小肠固有层、结肠固有层分别派尔集合淋巴结补丁和MLN(作为黏膜免疫系统的组件包括先天淋巴细胞(ilc))。另外,脾细胞进行评估来表示系统的免疫系统。MLN和脾收获RPMI媒体含有胶原酶D (Sigma-Aldrich,最终浓度400国际单位/毫升)和物理中断使用25注射器。细胞悬液是放置在一个孵化器在37°C 30分钟紧随其后的10毫米EDTA(表达载体)和两轮洗涤RPMI (Gibco)。
单从肠道细胞悬液固有层准备与小如前所述修改。26小肠和结肠都分别收获和加工。简单地说,派尔集合淋巴结补丁后从小肠中删除。肠系膜脂肪和粪便的内容从肠道,很仔细,腔使用纵向切口暴露。小型和大型肠组织洗了汉克的平衡盐溶液(hbs)三次,然后切成1厘米的块和孵化5毫米EDTA(英杰公司)在哈佛商学院37°C与哈佛商学院20分钟之后洗了三遍。接下来,组织碎剪刀和转移到锥形管10毫升的完整RPMI含0.5毫克/毫升的胶原酶(Sigma-Aldrich)和孵化在150 rpm 30分钟37°C。单个细胞悬液收集并通过100µm 40µm细胞过滤器和RPMI洗两次。
最初的实验后,我们专注于结肠组织内免疫人群中有不同的肠道免疫系统的代表。
流式细胞术分析
为了防止非特异性染色,单个细胞悬液从MLN和结肠固有层是孵化CD16/32抗体(2.4 g2, BioXcell)。在一开始,我们T细胞特征子集,子集B细胞,树突状细胞(DC)的子集,ilc使用面板的荧光染料结合单克隆抗体(在线补充表S2)。生活/死亡可以解决的Aqua死细胞染色工具包(英杰公司)是用来确定细胞的可行性。Foxp3染色后进行固定,并使用Foxp3 permeabilisation /转录因子染色缓冲区设置(表达载体)。结果结肠固有层代表的粘膜免疫系统的变化。因此,在最初的实验中,我们专注于分析结肠固有层只有在GFM。样本获得使用LSR Fortessa (BD生物科学)和数据分析使用FlowJo V.10 (FlowJo)。
ELISA对粪便IgA
小鼠粪便(50毫克)于500年孵化µL PBS在室温下10分钟,其次是涡流5分钟和bead-beating 2分钟。这个步骤是重复两次,样品离心后收集上层的。IgA ELISA是由使用鼠标IgA ELISA定量组(Bethyl实验室)根据制造商的协议。MaxiSorp ELISA板(热费希尔科学)与100年预镀µL 0.1稀释抗体纯化IgA的碳酸盐缓冲(10µL /毫升)。在4°C隔夜孵化后,盘子洗了PBS和孵化PBS含有1% BSA 1小时在室温下以防止非特异性反应。洗后,100µL 1:200稀释粪便浮在表面的镀和孵化1小时。又洗了盘子和100µL antimouse IgA-HRP(40 000稀释)补充道。1小时后孵化100µL三甲衬底(BD Pharmingen)补充说,其次是100µL 1 m H2SO4(作为一个停止的解决方案)。吸光度(450 nm)使用ELISA测定读者。
结果
研究参与者的特征
我们首先包括200个参与者胎粪研究:121名孕妇与炎症性肠病(40),和79年婴儿(26母亲IBD),导致总共73双的母婴。人口和临床特点的孕妇被IBD均匀分布状态对产妇年龄、胎龄在招聘、妊娠并发症、辅助生殖技术的使用和接触抗生素在怀孕期间或交货(表1)。
炎症性肠病的母亲更容易被犹太(p = 0.008)和未生育过的(p = 0.024)。大多数孕妇与炎症性肠病(70.0%)与不活跃的疾病。当发生耀斑大多是轻微的。CD患者有更频繁的历史肠切除术(p = 0.02)与加州大学相比,在药物(在线演示的差异补充表S3)。除了更高比例的男性婴儿IBD的母亲(p = 0.013;表1)、早产率、低出生体重、出生后接触抗生素或益生菌被类似的跨组(表1)。
炎症性肠病的妇女怀孕期间持续的失调
质量控制后,619个样本> 1000测序读每个用于下游分析(总读计数:8 857 479;均值±SD /样品:133 581±13 977)。正如所料,多样性的主要原因是身体(在线网站补充图S1a-d)。在怀孕时,女性与IBD的肠道α-diversity均低于对照,差异达到统计学意义在第一(T1)和第二(T2)怀孕的三学期制(分别为p = 0.005, p = 0.01),但不是在第三(T3)三个月(图2一个)。我们观察到相反的趋势随时间的变化,全球在怀孕α-diversity IBD状态:当控制女性呈现持续减少T1和T3 (PD_whole树在T1: 51.2±8.4 vs T3: 45.0±8.6, Wilcoxon p = 0.047),炎症性肠病的患者表现出趋势略有增加(PD_whole树在T1: 40.2±7.1 vs T3: 43.8±7.9, p = 0.17) (图2一个)。PERMANOVA分析基于未加权的UniFrac距离显示明显不同的肠道微生物群β-diversity IBD地位在每个阶段(p = 0.017, 0.036和0.003为T1、T2和T3,分别;图2 b)。生物标志物分析比较的相对丰度的肠道微生物组的炎症性肠病诊断表明,主要区别是由一个浓缩的Gammaproteobacteria类和损耗的拟杆菌门门在炎症性肠病的母亲与控制(图2 c)。仅在T3,一位身份不明的属肠杆菌科家庭是浓缩在炎症性肠病的孕妇(未调整p = 10−5Bonferroni纠正p = 0.02);确凿的这一发现,LEfSe分析显示14下类群变形菌门类群丰富(在线补充图S2)。在T3进行的进一步分析,使用MaAslin只样品(n = 80),考虑到参与者类型,种族,平价和怀孕期间暴露于抗生素证实显著富集肠杆菌科家庭与孕产妇IBD相关状态(错误发现率(罗斯福)adjustedp值:0.03)。没有观察到显著差异之间的母亲在孕期暴露于thiopurines或生物制剂或那些活跃的和不活跃的疾病(数据未显示)。
孕妇的肠道微生物群组成,炎症性肠病的诊断。(一)箱线图显示丰富的均值和方差之间的微生物群落(α-diversity)孕妇(红色)和没有(蓝色)炎症性肠病(PD_whole树);显著差异被认为在第一个(T1) (p = 0.005)和怀孕中期(T2) (p = 0.01),但不是在怀孕后期(T3)。(B)总体微生物群(ß-diversity)样本分组之间的异同IBD的地位。不同测量使用未加权的UniFrac呈现距离和使用)多维标度图。显著差异在怀孕的ß-diversity观察每三个月孕妇之间(红色),没有(绿色)炎症性肠病。(C)微分孕妇有无炎症性肠病之间的微生物特性由线性判别分析效果分析(线性判别分析)。
α-diversity没有显著差异或β-diversity口腔微生物群落中观察到对象在怀孕或IBD患者之间在任何阶段和控制(数据没有显示)。
孕产妇IBD状态预测婴儿肠道菌群的多样性和分类
我们的分析的时候,79名婴儿出生,随访3个月,有306高质量的粪便样本可供分析。总的来说,细菌多样性改变随着时间的推移在池的婴儿(在线样品补充图S3)。肠道微生物的IBD母亲的婴儿表现出较低的多样性和变化在整个丰富而控制出生的婴儿母亲(图3)。具体来说,显著差异在α-diversity检测在7天,14 - 90基于孕产妇IBD状态(Wilcoxon p = 0.05, 0.03和0.02分别;图3一)。此外,当母亲的炎症性肠病诊断的一个重要预测宝宝的β-diversity (图3 b)(单变量和多变量PERMANOVA p < 0.05为每个时间点),分娩方式,抗生素暴露类型的喂养和早产也显著相关的总细菌丰度在不同的时间点(表2)。分层分析,阴道分娩婴儿和剖腹产的产妇炎症性肠病的诊断仍然是一个重要预测微生物多样性无论交付模式。同样,差异仍在扣除所有样本专门公式美联储(在线的婴儿补充图S4)。
微生物群概要文件在多个时间点在生命早期孕产妇IBD的地位。(A)微生物群落的α-diversity后获得的样本在不同时间点内交付和婴儿的母亲之间的比较(红色)和没有(蓝色)炎症性肠病。α-diversity测量使用PD_whole树在稀薄表获得1000序列。(B)ß-diversity衡量未加权的UniFrac之间的距离在分娩后不同时间点相比,婴儿母亲IBD的地位。(C)婴儿的母亲之间的区别的细菌(红色)和不确定的(绿色)IBD LEfSe分析。微分(D和E)代表细菌类群随时间由母亲的IBD的地位。误差棒表示平均数±标准差。LDA,线性判别分析;LEfSe,线性判别分析效应的大小。
然后我们LEfSe分析在所有时间点而进行调整的交付模式,早期微生物的主要预测因子之一。我们发现,婴儿IBD的母亲提出的浓缩Gammaproteobacteria类细菌和减少双歧杆菌属属,相比之下,那些出生控制母亲(图3 c),这些差异持续三个月的时间研究(图3 d, E)。我们下一个测试不同的曝光的影响的相对丰度差异丰富的类群。我们发现产妇炎症性肠病诊断和独家配方喂养相关有益的相对丰度的减少双歧杆菌属随着时间的推移,属(对数尺度降低1.4倍,降低p = 0.007和1.7倍,p = 0.048,分别;表3)。协变量调整后,产妇IBD地位是唯一colitogenic的相对丰度的重要因素Gammaproteobacteria分类群在生命的前3个月(p = 0.002) (表3)。
IBD的地位决定了在GFM适应性免疫系统的组成
我们首先比较整个细菌丰度(β-diversity) GFM的粪便接种孕产妇和婴儿大便(设计中所示图1),发现显著差异,捐赠者孕产妇IBD状态(p = 0.0001, p = 0.003,分别调整后的批处理和重复抽样;在线补充图S5a-b)。
接下来,我们的特征子集的T细胞,B细胞、树突细胞和肠道的ilc GFM接种产妇或婴儿大便。Non-IBD母亲/婴儿大便和未接种GFM担任控制。由于在小肠的结果一致性好固有层和大型肠固有层,我们选择把重点放在分析结肠固有层只有。我们没有发现任何脾之间的显著差异,派尔集合淋巴结补丁和MLN也没有我们观察的变化之间的树突状细胞(DC)的子集或ilc GFM殖民IBD孕妇或他们的婴儿的粪便与相应no-IBD产妇或婴儿粪便(数据没有显示)。
淋巴细胞中,我们没有发现差异总T细胞和CD4 + T细胞,CD19 + B细胞有显著减少小鼠的肠系膜淋巴结中强饲法与炎症性肠病的母亲(在线的凳子上补充图S6)。
此外,我们确认一致的和可再生的适应性免疫系统的差异。具体来说,在结肠固有层孕妇接种小鼠粪便的CD和他们三个婴儿,class-switched记忆B细胞的比例(CD45生活+CD19+CD138−IgD−IgM−细胞;在线补充图S7和S8)相比显著降低小鼠接种控制孕产妇或三个月婴儿粪便,分别(均p < 0.005) (图4一)。也观察到类似的结果MLN接种后CD-exposed婴儿大便,但不是CD孕产妇凳子。此外,在交换记忆B细胞中,自我平衡的IgA +交换记忆B细胞显著降低小鼠结肠LP的殖民与CD的母亲或婴儿粪便(p < 0.01),而不是在MLN (图4 b)。我们没有观察到显著差异在IgA +浆细胞或粪便IgA水平之间的老鼠强饲法与CD或non-CD凳子(在线补充图S9)。
无菌鼠接种与CD和他们的三个孩子母亲的凳子上有明显的异常自适应免疫细胞与小鼠接种凳子从non-CD控制。(一)Class-switched记忆B细胞(浅绿色−、CD45+CD19+CD138−IgD−IgM−从结肠)隔离固有层GFM的肠系膜淋巴结(MLN),而注射non-CD母亲的凳子上,CD的母亲或他们的三个孩子(non-CD婴儿或CD婴儿)。累积数据显示class-switched B细胞的百分比在CD19生活+CD138−B细胞在指定的组结肠固有层或MLN。(B)累计数据显示IgA的百分比+class-switched B细胞(浅绿色−、CD45+CD19+CD138−IgD−IgM−IgA+)生活CD19+CD138−B细胞在指定的组结肠固有层或MLN。(C)累计数据显示的百分比调节性T细胞(T注册)(阿卡−、CD45+CD3+CD8−CD4+FoxP3+在生活CD45)+CD3+CD8−CD4+表示组结肠细胞固有层或MLN。* * * P < 0.05, P < 0.01, * * * P < 0.005。CD,克罗恩病;NS,不重要。
我们还观察到一个降低频率的调节性T细胞(T注册、生活CD45+CD3+CD8−CD4+Foxp3+细胞,在线补充图7和8结肠LP (p < 0.005)和MLN (p < 0.05)的小鼠接种CD孕产妇凳子与控制孕产妇凳子;小鼠接种之间没有差异被发现婴儿粪便由母亲的CD诊断(图4 c)。
讨论
我们的研究结果表明,微生物的母亲与炎症性肠病的特点是低α-diversity在怀孕第一和第二阶段和不同的β-diversity三种三学期制与控制母亲(图2 a, B)。这些差异是由消耗的相对丰度拟杆菌门和增加的相对丰度变形菌门(图2 c)。重要的是,我们观察到,炎症性肠病的母亲的后代提供减少细菌多样性早在年底的第一周的生活和演示的差异在整个肠道细菌成分持续长达3个月的生活相比,控制婴儿(图3 a, B)。这些数据符合先前的研究报告的影响孕产妇疾病,如肥胖、27湿疹、28艾滋病毒状况29日妊娠期糖尿病,30.在后代的微生物。在我们的研究中,早期的微生物变化被浓缩在驱动Gammaproteobacteria和减少双歧杆菌属在每一个时间点(图3汉英),反映的一些模式中观察到他们的母亲,以及在成人和儿童IBD患者。31日32双歧杆菌是第一批殖民者的婴儿肠道,被认为促进宿主健康的好处,刺激免疫系统的成熟和防御enteropathogens做出贡献。33双歧杆菌物种已被证明能够防止结肠炎的发展,34,multistrain IBD患者双歧杆菌属含益生菌已被证明是有效的在特定设置。35然而,变形菌门常与肠道炎症吗36并一直与炎症性肠病有关。23
虽然产妇IBD地位是主要的和最一致的因素与婴儿的微生物组合在每个时间点,其他因素,如交货方式、摄食行为,暴露在抗生素和早产,也发现影响整个微生物组成。剖腹产和怀孕期间暴露于抗生素和早期生活已被证明增加炎症性肠病的风险在以后的生活中,37 38在婴儿期母乳喂养已被证明是预防炎症性肠病的发展。8 - 11 39此外,在分析最流行不同类群之间的婴儿母亲IBD状态随着时间的推移,纯母乳喂养是独立与更高的相对丰度双歧杆菌属,这与之前的报道一致。40
怀孕早期生活在这关键时期接触微生物和具体microbe-associated代谢物是必不可少的启动免疫系统的发展和成熟。41因此,评估功能的结果观察IBD-associated失调,我们接种GFM,孕妇的凳子,没有CD和她们的婴儿。42显著差异的观察小鼠肠道菌群组成基于孕产妇CD状态(在线补充图S5。有趣的是,曝光GFM怀孕CD捐助者的微生物在T3导致中断的关键免疫系统的自我平衡的元素FoxP3的比例较低+T注册结肠,IgA-expressing class-switched记忆B细胞LP和FoxP3的减少+T注册也在MLN与接触控制孕妇的凳子(图4)。此外,接种与粪便从三月大的婴儿母亲CD也导致较低的比例class-switched结肠LP和MLN记忆B细胞和体内平衡IgA + B细胞在结肠LP。T注册有一个完善的系统性和粘膜免疫激活的抑制作用和调节肠道炎症。43同样,IgA,主要在粘膜表面抗体,粘膜体内平衡是至关重要的。IgA促炎抗原表位的差别与对这些共生的细菌,44分泌的生物膜支持共生体的增长,45腔的方向细菌M细胞,46成熟的树突细胞,47白细胞介素- 10”的生产48和FcαRI-mediated抑制免疫反应。49有人建议,IBD患者受损生产聚合物的IgA在粘膜表面,50 51和显著减少外围交换内存IgD-CD27 + B细胞被描述在一岁的婴儿的血IBD的母亲接受联合治疗。52先前的报道表明,肠道细菌群落模式可能会影响B细胞成熟在人类和早期肠道微生物群可能促进这成熟。53在一起,减少T的频率注册和IgA + B细胞子集的结肠GFM接种IBD-associated大便可能表明降低频率的两个关键的粘膜免疫系统自我平衡的元素是由IBD-associated失调。
我们的数据提供了一个潜在的生命早期暴露之间的联系,微生物和未来的炎症性肠病的风险,强调的潜在后果的异常形成早期的微生物在敏感的免疫系统发展的时间窗口。值得注意的是,低细菌多样性在生命早期已被证明之前哮喘等疾病的发展54或过敏的童年。55考虑肠道微生物组在IBD发病机制的核心作用,我们推测,观察到的模式可能,至少在一定程度上有助于解释IBD的熟悉的残余风险外的后代建立共享遗传风险。
我们研究的优势包括一个独特的前瞻性群组孕妇有无炎症性肠病及婴儿系列样本收集和曝光数据。第一次,我们可以调查的作用主要的孕产妇和生命早期暴露在快速变化发展中肠道微生物组。我们研究的局限性包括无法纠正所有潜在的混杂因素,如炎症性肠病类型、疾病位置、活动、并发症、药物和其他IBD-related可能影响微生物的变量。少量的抗生素和独家配方奶粉喂养的婴儿阻止我们进一步评估这些环境因素的影响和相互作用,是影响婴儿的肠道殖民。此外,我们从婴儿没有进入血液,因此,我们采取一个验证模型系统(GFM)预测的几种后果不平衡微生物。56也,我们报道的变化引起的肠道微生物和免疫学概要CD-associated捐赠者在健康小鼠粪便。然而,的影响CD-associated失调无法推断出结肠炎易感性,潜在的病理生理机制也不能开车确定观察到的影响。未来的研究是必要的来测试我们的发现在小鼠模型的粘膜炎症。最后,虽然我们看到明确的和可再生的变化适应性免疫系统内,我们不能识别类似的先天免疫细胞的变化。缺乏敏感性,缺乏替代细胞内炎症或改变子集是最可能的解释。
总之,使用前瞻性群组,我们发现一个重大协会孕产妇IBD变化在怀孕期间微生物组成和后代。接触的微生物怀孕患者CD或婴儿导致免疫系统不均衡的发展缺乏关键的稳态人性化实验模型中的元素。理解母亲的关键事件形成微生物与炎症性肠病和他们的后代可以最终帮助开发新策略针对疾病预测和预防。
确认
我们要感谢我们的研究参与者对他们的宝贵的对这个项目的贡献。
引用
脚注
贡献者JT和JH同样起到了推波助澜的作用。JT, J-FC、IP、JH和BJ的构思和设计研究。EM, CE、神经网络、LT, QM C-LC,正义与发展党,詹,PL,霍奇金淋巴瘤,JS, JC-D和医学学科招聘管理,数据和样本收集和处理。摩根富林明GB, IM, LT和无菌鼠(GFM)设计并进行实验。的设计和实施,μ和SM免疫分析实验。JH, JT, JCC和RH生成和分析数据。J-FC JT, IP, SM和JH写的手稿。所有作者阅读手稿,提供了重要的评论。
资金这项工作是由国际研究组织炎症性肠病(IP和J-FC。),克罗恩氏和结肠炎基金会(IP, JT, JCC和J-FC),和Kenneth Rainin基金会(IP、J-FC摩根富林明和SM)。我们想表达我们的感谢易女士戴轨迹和刘博士的慷慨支持胎粪的研究。
相互竞争的利益JT接到武田和Abbvie演讲费。JJF顾问詹森研发和吠檀多生物科学的科学顾问委员会的成员。JFC报告从AbbVie获得研究资助,詹森制药和武田;收到付款从AbbVie讲座,安进,爱力根,Inc .)显示出医药、夏尔,武田;收到AbbVie咨询费、安进竞技场制药、勃林格殷格翰的发言,Celgene公司公司,Celltrion,礼来,Enterome,显示出制药、基因泰克,詹森制药、蓝多士,日常,落实的默克公司诺华,辉瑞,夏尔,武田,Tigenix和持有股票期权在肠道生物技术发展和Genfit。
伦理批准所有的实验都使用当地的动物伦理委员会批准的协议执行。
出处和同行评议不是委托;外部同行评议。
病人同意出版获得家长/监护人同意