Формирование зрелого микробиома к первому году жизни защищает ребенка от астмы

Новое исследование имеет долгую предысторию. Причинно-следственная связь между ростом частоты атопических заболеваний и улучшением бытовых санитарных условий была впервые рассмотрена в 1989 году, когда британский эпидемиолог Давид Страчан обнаружил, что в многодетных семьях диагноз аллергии встречался реже, чем в немногодетных, особенно у младших детей. Тогда Страчан сформулировал гигиеническую гипотезу аллергических заболеваний, согласно которой «инфекции, полученные в раннем возрасте или до рождения в результате антисанитарного контакта со старшими детьми, предотвращают аллергию».

Масштабные исследования, опубликованные международным коллективом ученых в начале 2000-х, показали, что толерантность к аллергенам может обуславливать не инфекция, а простой контакт с микробами в раннем возрасте. Тот же коллектив установил что аллергическая астма особенно редко встречается у детей, растущих в непосредственном контакте с сельскохозяйственными животными, и что защитный эффект обусловлен врожденным иммунитетом. Но как и на каком этапе развития ребенка контакт с микробной флорой влияет на риск астмы, оставалось непонятным.

В новом эксперименте затронуты оба этих вопроса. Ученые выяснили, что критические изменения кишечной флоры, происходящие в первый год жизни ребенка, тесно связаны с риском развития бронхиальной астмы в детском возрасте. Исследовали когорту из 930 европейских детей, половина которых родилась и росла на семейных фермах, остальные просто проживали в сельской местности. Кишечную флору оценивали путем секвенирования бактериальных рибосомных РНК и уникальных грибковых последовательностей в образцах стула, собранных на втором и двенадцатом месяце жизни. За детьми наблюдали на протяжении первых шести лет; диагноз астмы или рецидивирующего обструктивного бронхита был поставлен 8,1%

В микробиоме кишечника двухмесячных младенцев преобладали представители рода Bifidobacterium, которые ассоциируются с грудным вскармливанием. К году доля Bifidobacterium уменьшилась вдвое, а численность бактерий Blautia, Coprococcus, Faecalibacterium и Roseburia увеличилась.

Статистический анализ бактериального состава позволил разделить образцы, собранные в 2 и в 12 месяцев, на пять групп, с различным таксономическим составом, из которых две соответствовали младшему возрасту, две старшему, а одна встречалась и у тех и у других и характеризовалась нестабильной композицией, с присутствием многих видов в малой пропорции. Астму диагностировали чаще у тех детей, у которых подобная нестабильная композиция встречалась в годовалом возрасте.

Предположив, что нестабильная композиция соответствует переходному состоянию микрофлоры от младенческого к зрелому, ученые разработали модель для определения сравнительного возраста микрофлоры на основе относительных долей бактериальных видов в образце, и подтвердили, что нестабильная группа соответствует промежуточному возрасту микробиома. У детей со своевременным созреванием микрофлоры на 12-м месяце риск развития астмы в дальнейшем существенно ниже, чем у детей, чьи показатели соответствовали незрелому возрасту микробиома (OR=0,48).

Важно, что взросление кишечной флоры определяет риск развития астмы независимо от ее состава, хотя виды Roseburia и Coprococcus, синтезирующие бутират, связаны с защитным эффектом. Специфические метаболиты бактерий, такие как бутират и пропионат, известны противовоспалительными свойствами. Измерения уровня короткоцепочечных жирных кислот в образцах подтвердило обратную связь между уровнем бутирата и астмой. Эти микроорганизмы, как показал независимый анализ, сами по себе не защищают от астмы, а скорее являются характерными представителями сообщества бактерий, производящих короткоцепочечные жирные кислоты, то есть их присутствие говорит о правильном созревании кишечной флоры.

Предположительно формирование кишечного многообразия способствует сбалансированному развитию системного иммунитета, предотвращающего астму. Не исключен и эффект системного воздействия метаболитов кишечной флоры на легкие, в рамках так называемой кишечно-легочной оси.

Авторам удалось выявить еще одну закономерность. Ранее изученный антиастматический эффект, обусловленный материнской флорой (получаемой при вагинальных родах, но не при кесаревом сечении) теряет свое значение по мере постепенного заселения микроорганизмами из окружающей среды. Заселению способствует своевременный перевод с грудного вскармливания на разнообразный прикорм, особенно свежими яйцами и молоком. Очевидно, окно возможностей для формирования микробиома, защищающего от астмы, не закрывается после первых трех месяцев жизни, наиболее хорошо изученных. С точки зрения риска астмы раннее, преждевременное созревание может быть даже неблагоприятным.

Исследователи предостерегают, что назначение специфических пробиотиков вряд ли сможет скомпенсировать отсутствие естественного контакта с благоприятствующей флорой. Тем не менее очевидно, что первый год жизни ребенка является критическим для предотвращения детской астмы.