Wczesna mikrobiota jelitowa a ryzyko alergii i astmy u dzieci

Alergie oraz astma dotykają coraz większej liczby dzieci na całym świecie. Międzynarodowy zespół badawczy kierowany przez DTU zidentyfikował dotąd nieznany mechanizm biologiczny, który może istotnie zmniejszać ryzyko rozwoju tych chorób w późniejszym życiu. Badanie wykazało, że dzieci, których jelita we wczesnym okresie niemowlęcym zostają skolonizowane przez określone szczepy bifidobakterii, rzadziej rozwijają alergie i astmę. Kluczowe znaczenie ma tu metabolit wytwarzany przez te bakterie, który tłumi nadmierne reakcje układu odpornościowego na alergeny.

Praca pt. „Early-life colonisation by aromatic lactate–producing bifidobacteria lowers the risk of allergic sensitization” została opublikowana w renomowanym czasopiśmie Nature Microbiology.

Znaczenie wyników dla zdrowia publicznego

Uzyskane rezultaty mogą mieć daleko idące konsekwencje dla profilaktyki alergii i astmy, które należą do najczęstszych chorób przewlekłych wieku dziecięcego. Możliwość zapobiegania ich rozwojowi poprzez wspieranie mikrobioty jelitowej w pierwszych miesiącach życia otwiera nowe perspektywy w zdrowiu publicznym.

Jak podkreśla kierowniczka projektu, prof. Susanne Brix Pedersen z DTU Bioengineering, kluczowym osiągnięciem jest identyfikacja konkretnego mechanizmu zdolnego do hamowania rozwoju reakcji alergicznych już w okresie niemowlęcym. Przełożenie tej wiedzy na strategię profilaktyczną, na przykład w postaci suplementów probiotycznych lub wzbogaconych mieszanek mlecznych, mogłoby stanowić istotny krok naprzód w walce z alergiami i astmą, które obecnie dotykają miliony dzieci na świecie.

Metabolit bakteryjny a odpowiedź alergiczna

Naukowcy obserwowali 147 dzieci od urodzenia do piątego roku życia. Wykazano, że niemowlęta, u których we wczesnym okresie życia w jelitach występowała wysoka liczebność określonych bifidobakterii, korzystały z metabolitów produkowanych przez te drobnoustroje. Szczególną rolę odgrywał 4-hydroksyfenylomleczan (4-OH-PLA), który wydaje się hamować skłonność układu odpornościowego do nadmiernej reakcji na alergeny.

W badaniach laboratoryjnych z wykorzystaniem ludzkich komórek odpornościowych wykazano, że 4-OH-PLA hamuje produkcję immunoglobuliny E (IgE), przeciwciała pełniącego centralną rolę w reakcjach alergicznych. IgE jest swoistą „cząsteczką alarmową” w alergii – po kontakcie z alergenem organizm wytwarza przeciwciała IgE, które aktywują komórki układu immunologicznego i prowadzą do objawów takich jak świąd, wyprysk, katar sienny, a w niektórych przypadkach także astma. Im wyższe stężenie IgE, tym większe ryzyko rozwoju choroby alergicznej.

Testy laboratoryjne wykazały, że naturalne stężenia 4-OH-PLA zmniejszają produkcję IgE aż o 60%, nie wpływając jednocześnie na wytwarzanie innych klas przeciwciał.

Analiza genetyczna próbek kału

Badanie obejmowało obszerne dane pochodzące z trzech dużych kohort urodzeniowych w Szwecji, Niemczech i Australii. Naukowcy analizowali próbki kału niemowląt, wykorzystując m.in. metody analizy genetycznej oraz oznaczania małych cząsteczek, co pozwoliło na ocenę zarówno składu mikrobioty jelitowej, jak i poziomu metabolitów. Równolegle w próbkach krwi oznaczano przeciwciała IgE swoiste dla alergenów pokarmowych i wziewnych. Ostatecznie mechanizm został potwierdzony w doświadczeniach z ludzkimi komórkami układu odpornościowego, w których 4-OH-PLA bezpośrednio hamował produkcję IgE.

Wyniki te dokumentują konkretny biologiczny związek pomiędzy określonymi bifidobakteriami, wytwarzanymi przez nie metabolitami oraz prawidłowym dojrzewaniem układu odpornościowego u małych dzieci.

Nowe strategie zapobiegania alergiom i astmie

Badacze przeanalizowali również czynniki sprzyjające kolonizacji jelit niemowląt przez korzystne bifidobakterie. Zwrócono uwagę, że dzieci urodzone drogami natury były aż 14 razy częściej kolonizowane przez te bakterie pochodzące od matki. Dodatkowo wyłączne karmienie piersią oraz wczesny kontakt z innymi małymi dziećmi sprzyjały większej liczebności bifidobakterii w jelitach.

Jak zauważa Rasmus Kaae Dehli, specjalista w dziedzinie immunologii systemowej w DTU Bioengineering, naturalne mechanizmy biologiczne wspierają zapobieganie alergiom i astmie, jednak współczesny styl życia przyczynił się do znacznego zmniejszenia częstości występowania tych korzystnych bakterii. Dlatego konieczne jest poszukiwanie dodatkowych działań profilaktycznych dla niemowląt, u których nie dochodzi do takiej kolonizacji.

Wyniki sugerują, że suplementacja 4-OH-PLA lub probiotyków zdolnych do jego produkcji może stać się nową strategią zapobiegania alergiom i astmie. Badacze dostrzegają potencjał w opracowaniu suplementów diety dla niemowląt karmionych piersią oraz mieszanek mlecznych wzbogaconych w odpowiednie bifidobakterie lub ich metabolity. Takie podejście umożliwiłoby celowaną interwencję w krytycznym „oknie możliwości” w pierwszych miesiącach życia, kiedy kształtuje się układ odpornościowy.

Prof. Susanne Brix Pedersen współpracuje przy badaniu BEGIN prowadzonym w Aarhus University Hospital, którego celem jest wczesna prewencja astmy i alergii. W ramach tego projektu niemowlętom podawany jest jeden ze szczepów bifidobakterii, dla którego wykazano korzystne działanie.

Jeżeli badania kliniczne prowadzone w Aarhus University Hospital potwierdzą skuteczność tej strategii, możliwe wdrożenie nowej metody profilaktycznej dla małych dzieci mogłoby nastąpić w ciągu kilku lat. W przypadku leczenia już rozwiniętych alergii lub astmy perspektywa czasowa jest dłuższa – nawet do dziesięciu lat – ze względu na konieczność opracowania leku i przeprowadzenia pełnych badań klinicznych.

DTU zgłosił patent dotyczący wykorzystania tego metabolitu w lekach przeznaczonych do zapobiegania i leczenia alergii oraz astmy.

Źródło: Nature Microbiology, “Early-life colonisation by aromatic lactate–producing bifidobacteria lowers the risk of allergic sensitization”
DOI: https://doi.org/10.1038/s41564-025-02244-9