زنان باردار تغییرات قابل توجهی در سیستم ایمنی مرتبط با میکروبیوم روده نشان می دهند

در مطالعه اخیر منتشر شده در میکروبیولوژی بالینی، گروهی از محققان با مقایسه میکروبیوتای روده، متابولیت‌های مدفوع و پلاسما و سیتوکین‌ها در زنان باردار و غیرباردار، چگونگی ارتباط میکروبیوتای روده و تغییرات متابولیت‌ها با عملکرد ایمنی در دوران بارداری را بررسی کردند.

مطالعه: تجزیه و تحلیل Multi-omics ارتباط بین میکروبیوتای روده، متابولیت ها و سیتوکین های تغییر یافته در دوران بارداری را نشان می دهد.. اعتبار تصویر: Ground Picture/Shutterstock.com

زمینه

بارداری تغییرات قابل توجهی در سطوح هورمونی، ساختار بدن و عملکرد سیستم ایمنی بدن ایجاد می کند که برای رشد جنین ضروری است.

در ابتدا، سیستم ایمنی بدن مادر، پیش التهابی است، به ضد التهاب تبدیل می شود، سپس برای شروع زایمان به سیستم ایمنی بدن برمی گردد.

نقش میکروبیوم روده در تنظیم ایمنی در دوران بارداری به طور فزاینده ای شناخته شده است، با مطالعات نشان می دهد که تأثیر آن بر نتایج بارداری و شرایطی مانند پره اکلامپسی از طریق تغییر در ترکیب میکروبی و تعامل با سلول های ایمنی است.

با این حال، مکانیسم های دقیق همچنان نامشخص است. متابولیت ها، به جای برهمکنش های مستقیم میکروبی، عمدتاً واسطه ارتباط بین میکروبیوم و سیستم ایمنی هستند و زمینه هایی را برای تحقیقات بیشتر برای درک تنظیمات ایمنی مرتبط با بارداری و توسعه استراتژی های درمانی جدید برجسته می کنند.

در مورد مطالعه

در مطالعه ای که در اولین بیمارستان وابسته دانشگاه جینان بین فوریه 2019 و اوت 2020 انجام شد، 30 زن باردار و 15 زن غیر باردار برای بررسی تعاملات بین میکروبیوتای روده، متابولیت ها و عملکرد سیستم ایمنی انتخاب شدند.

شرکت کنندگان باردار واجد شرایط بین 18 تا 34 سال سن داشتند، به طور طبیعی حاملگی تک قلو داشتند و شاخص توده بدنی قبل از بارداری (BMI) 18.5 تا 21.9 کیلوگرم بر متر بودند.²، به استثنای کسانی که دارای عوارض بارداری یا اختلالات ایمنی هستند.

گروه کنترل شامل زنان سالمی بود که از نظر سن و BMI با گروه باردار مطابقت داشتند و هیچ یک از گروه ها از پروبیوتیک یا آنتی بیوتیک در شش ماه قبل از مطالعه استفاده نکردند.

نمونه مدفوع و خون از زنان باردار در اواخر سه ماهه سوم و زنان غیر باردار در روز چهاردهم سیکل قاعدگی آنها جمع آوری شد.

نمونه‌های مدفوع با استفاده از تکنیک‌های استریل تهیه و در دمای 80- درجه سانتی‌گراد نگهداری شدند، در حالی که نمونه‌های خون برای جداسازی سرم برای نگهداری تحت شرایط مشابه پردازش شدند.

در این مطالعه از توالی یابی ژن ریبونوکلئیک اسید ریبوزومی 16S (rRNA) برای تجزیه و تحلیل میکروبیوتای روده استفاده شد، با استخراج دی اکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) و تعیین توالی برای شناسایی گونه های میکروبی.

ترکیبی از تجزیه و تحلیل جنگل تصادفی و تجزیه و تحلیل شبکه ای هم بیان ژن وزنی (WGCNA) برای افتراق پروفایل های میکروبی بین گروه ها استفاده شد.

متابولومیک کروماتوگرافی مایع-طیف‌سنجی جرمی پشت سر هم (LC-MS/MS) نمونه‌های مدفوع و پلاسما را برای شناسایی تغییرات متابولیک تجزیه و تحلیل کرد و از اقدامات کنترل کیفیت برای اطمینان از قابلیت اطمینان داده‌ها استفاده کرد.

داده‌های متابولومیک پردازش و تجزیه و تحلیل شدند تا تفاوت‌های قابل‌توجهی را تعیین کرده و آنها را به مسیرهای بیولوژیکی با استفاده از پایگاه داده کیوتو دایره‌المعارف ژن‌ها و ژنوم (KEGG) ترسیم کنند.

سیتوکین های پلاسما با استفاده از روش مالتی پلکس برای ارزیابی تفاوت عملکرد ایمنی بین گروه ها اندازه گیری شد.

در نهایت، با استفاده از ابزارهای آماری و تجسمی، تجزیه و تحلیل چند omics داده‌های حاصل از تجزیه و تحلیل‌های میکروبی، متابولومیک و سیتوکین را برای کشف همبستگی‌های بالقوه و اثرات میانجی یکپارچه کرد.

نتایج مطالعه

این مطالعه تفاوت معنی داری را بین میانگین سن یا BMI قبل از بارداری بین دو گروه مشاهده نکرد. پروفایل ایمنی نشان داد که شرکت کنندگان باردار سطوح پایین تری از سایتوکین های پیش التهابی و سطوح بالاتری از سایتوکین های ضد التهابی خاص نسبت به گروه شاهد داشتند که نشان دهنده تغییر به سمت سرکوب سیستم ایمنی در دوران بارداری است.

این مطالعه همچنین میکروبیوتای روده را مورد بررسی قرار داد و ترکیبات میکروبی متمایز را بین زنان باردار و غیر باردار پیدا کرد.

زنان باردار تنوع بالاتری از واحدهای طبقه بندی عملیاتی (OTUs)و تفاوت در فراوانی فیلاهای باکتریایی خاص داشتند.

محققان با استفاده از مدل‌های جنگلی تصادفی و روش‌های WGCNA، ماژول‌های میکروبی را شناسایی کردند که با سایتوکاین‌های پیش‌التهابی همبستگی منفی داشتند، که نشان می‌دهد گروه‌های خاصی از باکتری‌های روده تأثیر ثابتی بر کاهش التهاب در دوران بارداری دارند.

قابل توجه، باکتری ها دوست دارند بیفیدوباکتریوم و رومینوکوککه به دلیل خواص ضد التهابی خود شناخته می شوند، در زنان باردار فراوان تر بودند و با سایتوکین های پیش التهابی همبستگی منفی داشتند.

تجزیه و تحلیل متابولیک نمونه‌های مدفوع و پلاسما با استفاده از LC-MS بدون هدف، تغییرات متابولیکی قابل‌توجهی را در طول بارداری نشان داد. متابولیت‌های متفاوت، به‌ویژه لیپیدها و اسیدهای صفراوی، شناسایی شدند که بسیاری از آنها در زنان باردار کاهش یافتند.

اینها شامل اسید آراشیدونیک و اسیدهای صفراوی مختلف است که با التهاب مرتبط هستند. تجزیه و تحلیل نقش مهم متابولیسم اسید صفراوی در دوران بارداری را برجسته کرد.

مطالعات همبستگی بین متابولیت ها و سیتوکین ها نشان داد که متابولیت های خاصی که در زنان باردار غنی شده اند با سایتوکاین های پیش التهابی همبستگی منفی دارند که نشان دهنده دخالت آنها در تعدیل پاسخ های ایمنی است.

این مطالعه ارتباط بین میکروبیوتای روده، متابولیت‌ها و سیتوکین‌ها را بیشتر مورد بررسی قرار داد و دریافت که متابولیت‌ها ممکن است واسطه ارتباط بین میکروبیوتا و سیستم ایمنی باشند.

تجزیه و تحلیل میانجی جهت دار، پیوندهای خاصی را بین میکروب ها، متابولیت ها و سیتوکین ها شناسایی کرد، که نشان می دهد برخی از میکروب های روده می توانند با تعدیل غلظت متابولیت، بر سطوح سیتوکین تأثیر بگذارند.

مثلا، رومینوکوک کالیدوس و سایر باکتری ها می توانند سیتوکین های پیش التهابی را با تأثیر بر متابولیت های خاص مانند اسید دئوکسی کولیک و سطوح اسید آراشیدونیک کاهش دهند.