Антибіотики в дитинстві можуть підвищити ризик діабету — вчені

Нове дослідження, опубліковане в журналі Science, виявило тривожний зв’язок між застосуванням антибіотиків у ранньому дитинстві та підвищеним ризиком розвитку діабету в подальшому житті. В експериментах на мишах учені встановили, що вплив антибіотиків у критичний період розвитку немовляти може перешкоджати формуванню бета-клітин підшлункової залози, які виробляють інсулін — гормон, необхідний для регуляції рівня глюкози в крові. Ці результати підкреслюють ключову роль мікробіому — спільноти бактерій і грибів, що заселяють організм у перші роки життя, — у формуванні метаболічного здоров’я.

Дослідження провели вчені з Університету Юти та Університету Колорадо в Боулдері під керівництвом Дженніфер Гілл, доцентки молекулярної, клітинної та розвивальної біології, та Джуні Раунд, професорки патології. Вони зосередилися на тому, як раннє втручання в мікробіом може вплинути на довгострокове здоров’я. За словами Гілл, їхня робота спрямована на підвищення обізнаності про те, наскільки важливим є мікробіом немовляти для правильного розвитку організму. Вона зазначила, що отримані дані можуть стати основою для розробки нових стратегій профілактики чи навіть лікування метаболічних порушень, таких як діабет.

У США понад 2 мільйони дорослих живуть із діабетом 1 типу — невиліковним захворюванням, за якого підшлункова залоза перестає виробляти достатньо інсуліну, що призводить до накопичення цукру в крові. Хоча генетика відіграє значну роль у розвитку цього захворювання, яке зазвичай проявляється в дитинстві, вчені давно підозрювали вплив зовнішніх чинників. Наприклад, ідентичні близнюки, які мають однакову ДНК і схильність до діабету 1 типу, не завжди обидва хворіють. «Це свідчить про те, що певні аспекти їхнього середовища змінюють імовірність розвитку хвороби», — пояснила Гілл.

Попередні дослідження вже показували, що діти, яких годували грудьми або народили природним шляхом, мають менший ризик діабету 1 типу завдяки здоровішому мікробіому. Натомість раннє введення антибіотиків може знищувати корисні мікроорганізми, підвищуючи ризик метаболічних порушень. Але які саме мікроби відіграють захисну роль, залишалося загадкою. Нове дослідження пролило світло на це питання, визначивши критичний період у ранньому житті, коли певні мікроорганізми необхідні для розвитку бета-клітин підшлункової залози.

Люди народжуються з невеликою кількістю бета-клітин, які є єдиними в організмі джерелами інсуліну. Протягом першого року життя в немовлят відбувається унікальний сплеск росту цих клітин. «Якщо з якихось причин цей процес розмноження не відбувається, це може стати причиною діабету», — зазначила Гілл. У ході експериментів учені давали мишам антибіотики широкого спектра дії в період, еквівалентний 7−12 місяцям людського життя. У результаті в цих мишей зменшилася кількість бета-клітин, підвищився рівень цукру в крові, знизився рівень інсуліну, а метаболічна функція в зрілому віці погіршилася. «Це було шокуюче й трохи лячно, — сказала Раунд. — Ми побачили, наскільки важливим є мікробіота в цей короткий ранній період розвитку».

Подальші експерименти виявили, що введення певних мікроорганізмів мишам сприяло збільшенню кількості бета-клітин і рівня інсуліну. Найефективнішим виявився грибок Candida dubliniensis. Використовуючи зразки фекалій із дослідження TEDDY (The Environmental Determinants of Diabetes in the Young), вчені створили так звані «фекальні коктейлі» і ввели їх мишам. Коли новонародженим мишам давали зразки від здорових немовлят віком від 7 до 12 місяців, їхні бета-клітини починали активно рости. Зразки від немовлят іншого віку такого ефекту не мали. Примітно, що Candida dubliniensis була особливо поширеною саме в цьому віковому діапазоні. «Це свідчить про те, що у людей також є вузьке вікно, коли ці мікроби, які стимулюють бета-клітини, можуть колонізувати організм», — зазначила Гілл.

У мишей-самців, генетично схильних до діабету 1 типу, колонізація Candida dubliniensis у дитинстві знижувала частоту захворювання до менш ніж 15%, тоді як без грибка діабет розвивався у 90% випадків. Ще більш обнадійливі результати показали, що введення цього грибка дорослим мишам, у яких бета-клітини були знищені, сприяло їхній регенерації. Це відкриває перспективи для майбутніх методів лікування, хоча Гілл наголошує, що ще зарано говорити про готові терапії.

Вона підкреслює, що не виступає проти антибіотиків як таких. Проте уявляє час, коли лікарі зможуть призначати мікробні препарати чи добавки разом із антибіотиками, щоб компенсувати втрату корисних бактерій. Наприклад, трансплантація фекальної мікробіоти вже експериментально застосовується для покращення метаболічного профілю людей із діабетом 2 типу, який також пошкоджує бета-клітини. Однак такі методи мають ризики, адже мікроби, корисні в дитинстві, можуть бути шкідливими для дорослих. Натомість Гілл сподівається, що вчені зможуть використати механізми дії цих мікробів для розробки нових ліків, здатних відновлювати пошкоджену підшлункову залозу та навіть лікувати діабет.

Нещодавно Гілл долучилася до створення сучасної «безмікробної» лабораторії в Університеті Колорадо в Боулдері. Там тварини вирощуються в стерильних умовах, а мікроби вводяться по одному, щоб вивчити їхній вплив. «Історично ми вважали мікроби чимось, чого слід уникати, але корисних мікроорганізмів, ймовірно, набагато більше, ніж патогенів, — сказала вона. — Використовуючи їхній потенціал, ми можемо значно покращити здоров’я людини». Ця робота може стати кроком до революційних змін у профілактиці та лікуванні діабету, нагадуючи нам, наскільки тісно наше здоров’я пов’язане з невидимим світом мікроорганізмів.