过早给婴儿服用抗生素可能会增加其患1型糖尿病的风险

根据一项新的小鼠研究，生命早期接触抗生素会改变婴儿的微生物群，从而破坏胰腺中产生胰岛素的细胞的生长，增加日后患糖尿病的风险。科学家发现了一些特定的微生物，尤其是都柏林假丝酵母，它们支持这一关键的胰腺发育窗口，有朝一日可能有助于预防或逆转糖尿病。

小鼠研究表明有益细菌在帮助胰岛素分泌细胞繁殖方面发挥着至关重要的作用。

根据针对小鼠的最新研究，在婴儿期的关键阶段接触抗生素可能会阻碍胰腺中产生胰岛素的细胞的发育，并可能增加成年后患糖尿病的风险。

该研究发表在《科学》杂志上，还发现了在早期发育过程中似乎支持这些必需细胞生长的特定微生物。

这一研究结果强调了婴儿微生物群（生命早期在体内定殖的细菌和真菌群落）的重要作用，并可能为预防或治疗代谢紊乱的新策略铺平道路。

“我们希望我们的研究能让人们更多地认识到婴儿微生物组对塑造发育的重要性，”第一作者、科罗拉多大学生物前沿研究所分子、细胞和发育生物学助理教授 Jennifer Hill 说道。“这项研究还提供了重要的新证据，表明基于微生物的方法未来不仅可以用于预防糖尿病，还可以逆转糖尿病。”

超过 200 万美国成年人患有 1 型糖尿病，这是一种无法治愈的疾病，患者胰腺无法产生胰岛素（将葡萄糖转化为能量的激素），导致血液中充满糖分。

这种疾病通常出现在儿童时期，遗传因素起着重要作用。但科学家发现，尽管同卵双胞胎拥有相同的DNA，导致他们易患 1 型糖尿病，但通常只有一个双胞胎会患上这种疾病。

希尔说：“这说明他们的环境经历正在改变他们的敏感性。”

詹妮弗·希尔在科罗拉多大学博尔德分校生物前沿研究所的新无菌实验室工作。图片来源：Patrick Campbell/科罗拉多大学博尔德分校

多年来，她一直在微生物中寻找答案。先前的研究表明，母乳喂养或顺产的婴儿患 1 型糖尿病的可能性比其他婴儿更小，因为母乳喂养或顺产的婴儿都能促进婴儿微生物群的健康。一些研究还表明，过早给婴儿服用抗生素可能会无意中杀死有益细菌，增加患糖尿病的风险。

仍然存在的问题是：这些婴儿错过了哪些微生物？

希尔说：“我们的研究确定了生命早期的一个关键窗口，此时特定的微生物对于促进胰腺细胞发育至关重要。”

她解释说，人类婴儿出生时就带有少量胰腺“β 细胞”，这是体内唯一产生胰岛素的细胞。

Jennifer Hill，科罗拉多大学博尔德分校分子、细胞和发育生物学助理教授。Hill 研究婴儿微生物组如何影响终身代谢健康。图片来源：Patrick Campbell/科罗拉多大学博尔德分校

但是在婴儿出生后的第一年，β 细胞会出现一生中难得的生长激增。

希尔说：“无论出于什么原因，如果我们没有经历这种扩张和增殖，那就可能导致糖尿病。”她作为犹他大学的博士后研究员与本文资深作者、病理学教授 June Round 一起进行了这项研究。他们发现，当在特定时间段（相当于人类的7至12个月寿命）给小鼠施用广谱抗生素时，小鼠成年后会产生更少的胰岛素分泌细胞，血糖水平更高，胰岛素水平更低，并且代谢功能总体更差。

“对我来说，这令人震惊，也有点可怕，”朗德说。“这表明微生物群在发育早期的短暂时期有多么重要。”

在其他实验中，科学家给老鼠注射了特定的微生物，发现其中一些增加了老鼠的β细胞产量，并提高了血液中的胰岛素水平。

最强大的是一种名为“都柏林假丝酵母”的真菌。

研究团队利用来自年轻人糖尿病环境决定因素 (TEDDY) 研究中得到的粪便样本，制作出希尔所称的“粪便冰沙”，并将其喂给老鼠。

当研究人员将 7 至 12 个月大的健康婴儿的粪便接种到新生小鼠体内时，它们的 β 细胞开始生长。其他年龄段婴儿的粪便则没有出现同样的情况。值得注意的是，只有在此期间，人类婴儿体内才会大量存在都柏林假丝酵母。

希尔说：“这表明人类被这些促进β细胞的微生物定殖的时间也很短。”

当遗传上易患 1 型糖尿病的雄性小鼠在幼年时被植入真菌时，它们患糖尿病的几率不到 15%。而没有植入真菌的雄性小鼠患糖尿病的几率则高达 90%。

更有希望的是，当研究人员将这种真菌给予那些胰岛素分泌细胞已被杀死的成年小鼠时，这些细胞竟然再生了。

希尔强调，她并不是“反对抗生素”。但她想象有一天医生可以使用基于微生物的药物或补充剂以及抗生素来替代他们无意中杀死的支持新陈代谢的细菌。

粪便微生物群移植已经在实验中用于尝试改善 2 型糖尿病患者的代谢状况，2 型糖尿病也会损害胰腺 β 细胞。

但这种方法也存在着真正的风险，因为许多在儿童时期有益的微生物可能会对成年人造成伤害。相反，她希望科学家有朝一日能够利用微生物的特殊机制来开发治愈受损胰腺的新疗法——逆转糖尿病。

她最近帮助在科罗拉多大学博尔德分校建立了一个最先进的“无菌”设施，用于研究婴儿微生物组。在那里，动物可以在完全没有微生物的无菌“气泡”中繁殖和饲养，通过逐一重新引入它们，科学家可以了解它们的工作原理。

“从历史上看，我们一直认为细菌是我们应该避免的东西，但实际上，有益微生物的数量可能比病原体多得多，”她说，“通过利用它们的力量，我们可以为人类健康做出很多贡献。”

编译自/ScitechDaily