Veel ziekten veroorzaakt door een ontregeld immuunsysteem, zoals allergieën, astma en auto-immuniteit, zijn terug te voeren op gebeurtenissen in de eerste maanden na de geboorte. Tot op heden zijn de mechanismen achter de ontwikkeling van het immuunsysteem niet volledig begrepen. Nu tonen onderzoekers van Karolinska Institutet een verband aan tussen moedermelk, gunstige darmbacteriën en de ontwikkeling van het immuunsysteem. De studie is gepubliceerd in Cell.
“Een mogelijke toepassing van onze resultaten is een preventieve methode om het risico op allergieën, astma en auto-immuunziekten later in het leven te verminderen door het immuunsysteem te helpen zijn regulerende mechanismen vast te stellen”, zegt de laatste auteur van het artikel, Petter Brodin, kinderarts en onderzoeker bij de Afdeling Vrouwen- en Kindergezondheid, Karolinska Institutet. “We zijn ook van mening dat bepaalde mechanismen die de studie identificeert, uiteindelijk kunnen leiden tot andere soorten behandelingen voor dergelijke ziekten, niet alleen tot een profylactische behandeling.”
De incidentie van auto-immuunziekten zoals astma, diabetes type 1 en de ziekte van Crohn neemt toe bij kinderen en adolescenten in delen van de wereld. Deze ziekten zijn slopend, maar komen niet zo vaak voor in lage-inkomenslanden als in Europa en de VS.
Het is al lang bekend dat het risico op het ontwikkelen van deze ziekten grotendeels wordt bepaald door vroege levensgebeurtenissen; er is bijvoorbeeld een verband tussen het vroege gebruik van antibiotica en een hoger risico op astma. Het is ook bekend dat borstvoeding beschermt tegen de meeste van deze aandoeningen.
Er is een verband tussen specifieke, beschermende bacteriën op de huid en in de luchtwegen en darmen en een lager risico op immunologische ziekten. Er is echter nog veel te leren over hoe deze bacteriën het immuunsysteem vormen.
Onderzoekers van Karolinska Institutet, Evolve Biosystems, Inc, de University of California Davis, University of Nebraska, Lincoln en University of Nevada, Reno bestudeerden hoe het neonatale immuunsysteem zich aanpast aan en wordt gevormd door de vele bacteriën, virussen, voedingsstoffen en andere factoren waaraan de baby in de eerste levensmaanden wordt blootgesteld.
Eerder onderzoek heeft aangetoond dat bifidobacteriën veel voorkomen bij baby’s die borstvoeding krijgen in landen met een lage incidentie van auto-immuunziekten.
Moedermelk is rijk aan HMO’s (Oligosachariden van menselijke melk), die baby’s niet zelf kunnen metaboliseren. De productie van deze complexe suikers wordt in plaats daarvan geassocieerd met het evolutionaire voordeel van het voeden van specifieke darmbacteriën die een belangrijke rol spelen in hun immuunsysteem. Bifidobacteriën zijn zo’n bacteriële klasse.
“We ontdekten dat baby’s van wie de darmflora HMO’s kan afbreken, minder ontstekingen hebben in het bloed en de darm”, zegt professor Brodin. “Dit komt waarschijnlijk door het unieke goede vermogen van de bifidobacteriën om HMO’s af te breken, om zich uit te breiden bij zogende baby’s en om vroeg in het leven een gunstig effect te hebben op het zich ontwikkelende immuunsysteem.”
Baby’s die borstvoeding kregen en extra bifidobacteriën kregen, hadden hogere intestinale niveaus van de moleculen ILA en Galectin-1. ILA (indool-3-melkzuur) is nodig om HMO-moleculen om te zetten in voeding; Galectin-1 staat centraal in de activering van de immuunrespons op bedreigingen en aanvallen.
Volgens de onderzoekers is Galectin-1 een nieuw ontdekt en cruciaal mechanisme voor het behoud van bacteriën met gunstige, ontstekingsremmende eigenschappen in de darmflora.
De resultaten zijn gebaseerd op 208 baby’s die borstvoeding kregen, geboren in het Karolinska University Hospital tussen 2014 en 2019. De onderzoekers gebruikten ook nieuwe methoden om het immuunsysteem te analyseren, zelfs van kleine bloedmonsters. Bovendien werd een tweede cohort, ontwikkeld door de Universiteit van Californië, waarin zuigelingen uitsluitend borstvoeding kregen en de helft B. infantis-supplement, geanalyseerd op darmontsteking.
Een beperking van de studie is dat de onderzoekers het immuunsysteem niet direct in de darm konden bestuderen en hun toevlucht moesten nemen tot bloedmonsters. Niet alle aspecten van het darmimmuunsysteem zijn terug te vinden in het bloed, maar het is ethisch niet verantwoord om darmbiopten te nemen van gezonde pasgeborenen.
De onderzoekers hopen nu de deelnemende baby’s langer te kunnen volgen om te zien welke baby’s atopisch eczeem, astma en allergieën ontwikkelen.
“We plannen een nieuw experiment met bacteriële substitutie om te zien of we alle baby’s kunnen helpen een gezondere immunologische start in het leven te krijgen”, zegt professor Brodin. “We werken ook samen met andere onderzoekers om de ontwikkeling van het immuunsysteem bij Zweedse baby’s te vergelijken met baby’s die opgroeien in Afrika bezuiden de Sahara, waar de incidentie van allergieën veel lager is.”
De studie werd gefinancierd door de European Research Council, de Knut and Alice Wallenberg Foundation, het Karolinska Institutet en de Swedish Research Council.
Publication: “Bifidobacteria-mediated immune system imprinting early in life”. Bethany M. Henrick, Lucie Rodriguez, Tadepally Lakshmikanth, Christian Pou, Ewa Henckel, Aron Arzoomand, Axel Olin, Jun Wang, Jaromir Mikes, Ziyang Tan, Yang Chen, Amy M. Ehrlich, Anna Karin Bernhardsson, Constantin Habimana Mugabo, Ylva Ambrosiani, Anna Gustafsson, Stephanie Chew, Heather K. Brown, Johann Prambs, Kajsa Bohlin, Ryan D. Mitchell, Mark A. Underwood, T. Smilowitz, Bruce J. German, Steven A. Frese, Petter Brodin. Cell, 17 June 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.05.030.