In einer aktuellen Studie veröffentlicht in Klinische Mikrobiologie, Eine Gruppe von Forschern untersuchte, wie sich Veränderungen der Darmmikrobiota und Metaboliten auf die Immunfunktion während der Schwangerschaft auswirken, indem sie die Darmmikrobiota, Stuhl- und Plasmametaboliten sowie Zytokine bei schwangeren und nicht schwangeren Frauen verglichen.
Studie: Die Multi-Omics-Analyse deckt die Zusammenhänge zwischen veränderten Darmmikrobiota, Metaboliten und Zytokinen während der Schwangerschaft auf. Bildnachweis: Ground Picture/Shutterstock.com
Hintergrund
Eine Schwangerschaft führt zu erheblichen Veränderungen des Hormonspiegels, der Körperstruktur und der Immunfunktion, die für die Entwicklung des Fötus unerlässlich sind.
Zunächst ist das mütterliche Immunsystem entzündungsfördernd, wird dann entzündungshemmend und wechselt dann wieder in den entzündungsfördernden Zustand, um die Wehen einzuleiten.
Die Rolle des Darmmikrobioms bei der Immunregulierung während der Schwangerschaft wird zunehmend erkannt. Studien zeigen, dass es durch Veränderungen in der mikrobiellen Zusammensetzung und Interaktionen mit Immunzellen Einfluss auf Schwangerschaftsergebnisse und Erkrankungen wie Präeklampsie hat.
Die detaillierten Mechanismen bleiben jedoch unklar. Metaboliten vermitteln vor allem die Beziehung zwischen dem Mikrobiom und dem Immunsystem und nicht direkte mikrobielle Interaktionen, was Bereiche für weitere Forschung hervorhebt, um schwangerschaftsbedingte Immunanpassungen zu verstehen und neue Therapiestrategien zu entwickeln.
Über die Studie
In der Studie, die zwischen Februar 2019 und August 2020 am First Affiliated Hospital der Jinan University durchgeführt wurde, wurden 30 schwangere und 15 nicht schwangere Frauen rekrutiert, um die Wechselwirkungen zwischen Darmmikrobiota, Metaboliten und Immunfunktion zu untersuchen.
Geeignete schwangere Teilnehmerinnen waren zwischen 18 und 34 Jahre alt, hatten auf natürliche Weise Einlingsschwangerschaften gezeugt und hatten vor der Schwangerschaft einen Body-Mass-Index (BMI) von 18,5 bis 21,9 kg/m2ausgenommen Personen mit Schwangerschaftskomplikationen oder Immunstörungen.
Die Kontrollgruppe bestand aus gesunden Frauen, die hinsichtlich Alter und BMI der schwangeren Gruppe entsprachen, wobei keine der beiden Gruppen in den sechs Monaten vor der Studie Probiotika oder Antibiotika einnahm.
Stuhl- und Blutproben wurden von schwangeren Frauen im späten dritten Trimester und von nicht schwangeren Frauen am 14. Tag ihres Menstruationszyklus entnommen.
Stuhlproben wurden unter Verwendung steriler Techniken entnommen und bei -80 °C gelagert, während Blutproben verarbeitet wurden, um das Serum für die Lagerung unter den gleichen Bedingungen abzutrennen.
Die Studie nutzte die Gensequenzierung der ribosomalen 16S-Ribonukleinsäure (rRNA), um die Darmmikrobiota zu analysieren, wobei Desoxyribonukleinsäure (DNA) extrahiert und sequenziert wurde, um mikrobielle Spezies zu identifizieren.
Eine Kombination aus Random-Forest-Analyse und Weighted Gene Co-expression Network Analysis (WGCNA) wurde verwendet, um mikrobielle Profile zwischen Gruppen zu unterscheiden.
Die Metabolomik der ungezielten Flüssigkeitschromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) analysierte die Stuhl- und Plasmaproben, um Stoffwechselveränderungen zu identifizieren, wobei Qualitätskontrollmaßnahmen eingesetzt wurden, um die Datenzuverlässigkeit sicherzustellen.
Die metabolomischen Daten wurden verarbeitet und analysiert, um signifikante Unterschiede zu ermitteln und sie mithilfe der Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)-Datenbank biologischen Signalwegen zuzuordnen.
Plasmazytokine wurden mithilfe eines Multiplex-Bead-Assays gemessen, um die Unterschiede in der Immunfunktion zwischen den Gruppen zu bewerten.
Schließlich wurden in der Multi-Omics-Analyse mithilfe von Statistik- und Visualisierungstools die Daten aus mikrobiellen, metabolomischen und Zytokinanalysen integriert, um mögliche Korrelationen und Mediationseffekte zu untersuchen.
Studienergebnisse
Die Studie ergab keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Durchschnittsalter oder dem BMI vor der Schwangerschaft zwischen den beiden Gruppen. Die Immunprofilierung ergab, dass schwangere Teilnehmerinnen niedrigere Werte an entzündungsfördernden Zytokinen und höhere Werte an bestimmten entzündungshemmenden Zytokinen aufwiesen als die Kontrollpersonen, was auf eine Verschiebung hin zur Immunsuppression während der Schwangerschaft hindeutet.
Die Studie untersuchte auch die Darmmikrobiota und fand unterschiedliche mikrobielle Zusammensetzungen zwischen schwangeren und nicht schwangeren Frauen.
Schwangere Frauen wiesen eine höhere Vielfalt an operativen taxonomischen Einheiten (OTUs) und Unterschiede in der Häufigkeit spezifischer Bakterienstämme auf.
Mithilfe von Random-Forest-Modellen und WGCNA-Methoden identifizierten die Forscher mikrobielle Module, die negativ mit entzündungsfördernden Zytokinen korrelierten, was darauf hindeutet, dass bestimmte Darmbakteriengruppen einen konsistenten Einfluss auf die Reduzierung von Entzündungen während der Schwangerschaft haben.
Insbesondere Bakterien mögen Bifidobakterium Und Ruminokokkendie für ihre entzündungshemmenden Eigenschaften bekannt sind, kamen bei schwangeren Frauen häufiger vor und korrelierten negativ mit entzündungsfördernden Zytokinen.
Die metabolische Analyse von Stuhl- und Plasmaproben mittels ungezielter LC-MS ergab signifikante Stoffwechselveränderungen während der Schwangerschaft. Es wurden unterschiedliche Metaboliten, insbesondere Lipide und Gallensäuren, identifiziert, von denen viele bei schwangeren Frauen eine Herunterregulierung zeigten.
Dazu gehörten Arachidonsäure und verschiedene Gallensäuren, von denen bekannt ist, dass sie mit Entzündungen in Zusammenhang stehen. Die Analyse verdeutlichte die bedeutende Rolle des Gallensäurestoffwechsels während der Schwangerschaft.
Korrelationsstudien zwischen Metaboliten und Zytokinen zeigten, dass bestimmte bei schwangeren Frauen angereicherte Metaboliten negativ mit entzündungsfördernden Zytokinen korrelierten, was darauf hindeutet, dass sie an der Modulation von Immunantworten beteiligt sind.
Die Studie untersuchte außerdem die Zusammenhänge zwischen Darmmikrobiota, Metaboliten und Zytokinen und stellte fest, dass Metaboliten die Beziehung zwischen Mikrobiota und dem Immunsystem vermitteln könnten.
Die gerichtete Mediationsanalyse identifizierte spezifische Verbindungen zwischen Mikroben, Metaboliten und Zytokinen, was darauf hindeutet, dass bestimmte Darmmikroben die Zytokinspiegel beeinflussen könnten, indem sie die Metabolitenkonzentrationen modulieren.
Zum Beispiel, Ruminococcus callidus und andere Bakterien könnten entzündungsfördernde Zytokine verringern, indem sie bestimmte Metaboliten wie Desoxycholsäure- und Arachidonsäurespiegel beeinflussen.
