Science：嬰兒時期接觸抗生素可能會增加患1型糖尿病的風險
摘要：新研究表明，在嬰兒時期的關鍵發育窗口期接觸抗生素會阻礙胰腺中產生胰島素的細胞的生長。
一項針對小鼠的新研究表明，在嬰兒時期的關鍵發育窗口期接觸抗生素會阻礙胰腺中產生胰島素的細胞的生長，并可能增加以后患糖尿病的風險。
本月發表在《科學》（Science）雜志上的這項研究還指出了可能有助于這些關鍵細胞在生命早期增殖的特定微生物。
圖1 真菌促進新生兒β細胞發育與代謝健康這一發現是揭示人類嬰兒微生物群重要性的最新發現。嬰兒微生物群是指在我們最初幾年里生活在我們身上和體內的細菌和真菌群。這項研究可能會為解決一系列代謝疾病帶來新的方法。
科羅拉多大學生物前沿研究所分子、細胞和發育生物學助理教授、第一作者詹妮弗·希爾說：“我們希望我們的研究能讓人們更多地認識到嬰兒微生物群對發育的重要性。這項工作也提供了重要的新證據，表明基于微生物的方法有一天不僅可以用來預防糖尿病，還可以用來逆轉糖尿病。”
環境中的某些東西
超過200萬美國成年人患有1型糖尿病，這是一種無法治愈的疾病，患者的胰腺無法分泌胰島素（將葡萄糖轉化為能量的激素），血液中充滿了糖分。
這種疾病通常出現在兒童時期，遺傳因素在其中起著重要作用。但科學家們發現，雖然同卵雙胞胎的DNA相同，使他們容易患1型糖尿病，但通常只有一對雙胞胎會患這種疾病。
希爾說：“這告訴你，它們的環境經歷正在改變它們的易感性。”
多年來，她一直在尋找微生物的答案。
先前的研究表明，母乳喂養或順產出生的孩子比其他孩子患1型糖尿病的可能性更小，這兩種方式都能促進健康的嬰兒微生物群。一些研究還表明，早期給嬰兒服用抗生素可能會無意中殺死有益細菌和有害細菌，并增加患糖尿病的風險。
揮之不去的問題是：這些嬰兒錯過了哪些微生物？
希爾說：“我們的研究發現，在生命早期，特定的微生物是促進胰腺細胞發育所必需的，這是一個關鍵的窗口。”
一個關鍵的機會窗口
她解釋說，人類嬰兒出生時只有少量的胰腺“β細胞”，這是體內唯一能產生胰島素的細胞。
但在嬰兒一歲的某個時候，β細胞生長出現了一生一次的激增。
希爾說：“無論出于何種原因，如果我們沒有經歷這種擴張和增殖，這可能是糖尿病的原因。”
她是猶他大學的博士后研究員，與資深作者、病理學教授瓊·朗德（June Round）一起進行了這項研究。
他們發現，當他們在一個特定的窗口期（相當于人類大約7到12個月的壽命）給小鼠服用廣譜抗生素時，小鼠的胰島素產生細胞減少，血糖水平升高，胰島素水平降低，成年后代謝功能普遍變差。
“對我來說，這太令人震驚了，有點嚇人。”“這表明微生物群在這個非常短的早期發育時期是多么重要。”
圖2 都柏林念珠菌定植促進出生后胰腺發育
嬰兒便便的教訓
在其他實驗中，科學家們給小鼠注射了特定的微生物，發現其中一些微生物增加了它們的β細胞的產生，提高了血液中的胰島素水平。
其中最強大的是一種叫做都柏林念珠菌的真菌。
研究小組使用了“青少年糖尿病的環境決定因素”（TEDDY）研究中的糞便樣本，制作了希爾所說的“糞便冰沙”，并喂給小鼠。
當研究人員用7到12個月大的健康嬰兒的糞便接種新生小鼠時，它們的β細胞開始生長。其他年齡段嬰兒的糞便則沒有同樣的效果。
值得注意的是，只有在這一時期，都柏林假絲酵母在人類嬰兒中才大量存在。
希爾說：“這表明人類也有一個被這些促進細胞的微生物定植的狹窄窗口。”
當遺傳上易患1型糖尿病的雄性小鼠在嬰兒期被真菌定植時，它們患糖尿病的幾率不到15%。沒有接受真菌的雄鼠有90%的幾率得糖尿病。
更有希望的是，當研究人員將這種真菌注射到產生胰島素的細胞被殺死的成年小鼠身上時，這些細胞又再生了。
治療為時過早
希爾強調，她不是“反抗生素者”。
但她確實想象有一天，醫生可以在使用抗生素的同時，給病人服用基于微生物的藥物或補充劑，以取代無意中殺死的促進新陳代謝的細菌。
糞便冰沙（糞便微生物群移植）已經被實驗用于改善2型糖尿病患者的代謝狀況，2型糖尿病也會損害胰腺細胞。
但這種方法可能會帶來真正的風險，因為許多對兒童有益的微生物可能會對成年人造成傷害。相反，她希望科學家有一天能夠利用微生物的特定機制來開發新的治療方法，以治療受損的胰腺逆轉糖尿病。
她最近幫助在科羅拉多大學博爾德分校建立了一個最先進的“無菌”設施，用于研究嬰兒微生物群。在那里，動物可以在完全沒有微生物的無菌“氣泡”中繁殖和飼養，通過一個接一個地重新引入它們，科學家可以了解它們是否有效。
“從歷史上看，我們一直認為細菌是我們想要避免的東西，但我們可能有比病原體更多的有益微生物，”她說。“通過利用它們的力量，我們可以為人類健康做很多事情。”
參考資料
[1] Neonatal fungi promote lifelong metabolic health through macrophage-dependent β cell development
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