Neonatal gut microbiota associates with childhood multisensitized atopy and T cell differentiation

Abstract

Altered infant human gut microbiome composition and metabolic activity are implicated in childhood atopy and asthma1. We hypothesized that compositionally distinct neonatal human gut microbiota exist and are differentially related to relative–risk (RR) of childhood atopy and asthma. Using stool samples (n = 298; aged 1–11 months) from a US birth cohort and 16S rRNA sequencing, neonates (median age 35 days) were divisible into three microbiota–composition states (NGM1–3). Each incurred significantly different RR for multi–sensitized atopy at age–two years and doctor–diagnosed asthma at age–four years. The highest risk group, NGM3, showed lower relative abundance of certain bacteria (e.g. Bifidobacterium, Akkermansia and Faecalibacterium), higher relative abundance of particular fungi (Candida and Rhodotorula), and a distinct fecal metabolome enriched for pro-inflammatory metabolites. Ex vivo culture of adult human peripheral T–cells with sterile fecal water from NGM3 subjects increased the proportion of CD4+ cells producing interleukin–4 and reduced the relative abundance of Foxp3+CD25+CD4+ cells. 12,13 DiHOME which discriminated NGM3 from lower–risk NGMs, recapitulated the effect of NGM3 fecal water on Foxp3+CD25+CD4+ cell relative abundance. These findings suggest that neonatal gut microbiome dysbiosis drives CD4+ T–cell dysfunction associated with childhood atopy.

Ontogenesis and Dysontogenesis of the Gut Microbiota in Young Children: a Trigger Mechanism of Child Health Disorders

“…Так, в исследовании, опубликованном в 2016 г. в жур-нале Nature [23], оценивалась взаимосвязь состояния микробиоты кишечника у младенцев в возрасте 1-3 мес с развитием атопии (в т. ч. бронхиальной астмы) после достижения двухлетнего возраста. Установлено досто-верное снижение уровней Bifidobacterium, Lactobacillus, Faecalibacterium и Akkermansia и более высокие уровни некоторых грибов у детей, развивавших впоследствии аллергические состояния; выделено 3 варианта состава кишечной микробиоты, связанных с последующей раз-личной степенью аллергизации детей (риском аллергии, чувствительностью только к одному или к нескольким аллергенам) через механизмы «перепрограммирования» дифференцировки Т клеток.…”

“…Атопическая сенсибилизация наблюдалась у 29% детей. Дети с атопией имели больше клостридий (9,3ϫ10 7 против 3,3ϫ10 7 КОЕ/мл) и мень-ше бифидобактерий (1,8ϫ10 9 против 6,1ϫ10 9 КОЕ/мл) в кишечной микробиоте, чем младенцы без атопии [23]. Таким образом, было показано, что особенности состава ранней кишечной микробиоты связаны с онтогенезом иммунной системы и различной предрасположенностью к атопии.…”

Genomic technologies in neonatology

“…Нарушения микробиологического баланса в сочетании с инди-видуальными геномными особенностями, по-види-мому, служат ключевыми компонентами патогенеза таких состояний, как воспалительные заболевания кишечника (некротический энтероколит, болезнь Крона), ожирение, сахарный диабет 1-го и 2-го ти-пов, атопический дерматит и др. [31][32][33][34][35].…”

Impact of Early-Life Microbiota on the Development of Infants

“…Исследования, в которых изучался состав микробиоты новорожденных из группы риска по атопии и у младен-цев с отсутствием риска развития аллергических реак-ций, выявили достоверные различия в количественном и качественном составе кишечной микробиоты [8]. При изучении микробиоценоза кишечника у детей с атопиче-ским дерматитом, дебютировавшим на фоне поливалент-ной пищевой аллергии, было выявлено значительное снижение защитной бифидофлоры и повышенное веге-тирование штаммов Staphylococcus aureus, бактерий рода Klebsiiella, Priteus, гемолизирующей кишечной палочки, грибов рода Candida [9].…”

“…(2016) выявлено достоверное снижение количества Bifidobacterium, Lactobacillus, Faecalibacterium, Akkermansia и более высокие титры грибов рода Candida у детей первых 3 месяцев жизни с развитием атопии, в том числе бронхиальной астмы, после достижения ими 2-летнего возраста по срав-нению со здоровыми детьми [12].…”