婴儿期使用抗生素与1型糖尿病风险增加相关
科罗拉多大学博尔德分校
新研究表明，在婴儿关键发育窗口期接触抗生素可能会抑制胰腺中产生胰岛素的细胞生长，并可能增加日后患糖尿病的风险。
这项研究发表在本月的《科学》杂志上，还指出了可能有助于这些关键细胞在早期增殖的具体微生物。
这些发现进一步强调了人类婴儿微生物组（即我们在生命最初几年体内和体表的细菌和真菌群落）的重要性。该研究可能为解决多种代谢疾病开辟新的途径。
“我们希望我们的研究能够提高人们对婴儿微生物组重要性的认识，”第一作者、CU BioFrontiers研究所分子、细胞和发育生物学助理教授詹妮弗·希尔说。“这项工作还提供了重要的新证据，表明基于微生物的方法有朝一日不仅可用于预防糖尿病，还可用于治疗糖尿病。”
环境中的某些因素
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，患者的胰腺不能产生胰岛素（将葡萄糖转化为能量的激素），导致血液中充满糖分。
这种疾病通常在儿童时期出现，遗传因素起着重要作用。但科学家们发现，尽管同卵双胞胎共享使他们易患1型糖尿病的DNA，但通常只有一人会患病。
“这告诉我们，他们的环境经历改变了他们的易感性，”希尔说。
多年来，她一直在寻找微生物的答案。
先前的研究表明，母乳喂养或顺产出生的婴儿，由于这些方式可以促进健康的婴儿微生物组，因此患1型糖尿病的可能性较低。一些研究还表明，婴儿早期使用抗生素可能会无意中杀死有益菌和有害菌，从而增加糖尿病风险。
悬而未决的问题是：这些婴儿缺少哪些微生物？
“我们的研究确定了一个关键的早期窗口期，在这个窗口期内，特定的微生物对于促进胰腺细胞发育是必要的，”希尔说。
关键的窗口期
她解释说，人类婴儿出生时只有少量的胰腺“β细胞”，这是体内唯一产生胰岛素的细胞。
但在婴儿大约7到12个月大的某个时间段内，会出现一次一生中唯一的β细胞数量激增。
“无论出于什么原因，如果我们没有经历这种扩张和增殖事件，就可能是糖尿病的原因之一，”希尔说。
她在犹他大学担任博士后研究员期间进行了这项研究，资深作者是病理学教授琼·朗德。
他们发现，当他们在特定窗口期（相当于人类7到12个月大）给小鼠使用广谱抗生素时，成年后小鼠的胰岛素生成细胞数量减少，血糖水平升高，胰岛素水平降低，整体代谢功能较差。
“对我来说，这令人震惊且有些可怕，”朗德说。“这显示了在这一非常短暂的早期发育窗口期内微生物群的重要性。”
从婴儿粪便中学习
在其他实验中，科学家们给小鼠特定的微生物，发现几种微生物增加了它们的β细胞生产并提高了血液中的胰岛素水平。
最有效的是名为都柏林念珠菌的一种真菌。
研究小组使用《TEDDY研究》中的粪便样本制作了希尔称之为“粪便泥浆”的东西，并喂给了小鼠。
当研究人员用7到12个月大的健康婴儿的粪便接种新生小鼠时，它们的β细胞开始生长。其他年龄段婴儿的粪便则没有同样的效果。
值得注意的是，都柏林念珠菌在人类婴儿中仅在这个时间段内丰富。
“这表明人类也有一个由这些促进β细胞生长的微生物定植的狭窄窗口期，”希尔说。
当对1型糖尿病具有遗传倾向的雄性小鼠在婴儿期接种这种真菌时，它们患糖尿病的概率不到15%。未接种真菌的雄性小鼠则有90%的概率患糖尿病。
更有希望的是，当研究人员给胰岛素生成细胞被破坏的成年小鼠接种这种真菌时，那些细胞再生了。
治疗还为时尚早
希尔强调她不是“反抗生素”。
但她确实设想有一天医生可以在使用抗生素的同时给予基于微生物的药物或补充剂，以替代他们无意中杀死的代谢支持微生物。
粪便移植（粪便微生物群移植）已经尝试用于改善2型糖尿病患者的代谢状况，这种疾病也可以损害胰腺β细胞。
但这种方法存在实际风险，因为许多在儿童期有益的微生物在成人期可能会造成伤害。相反，她希望科学家们有朝一日能够利用这些微生物的具体机制来开发治疗受损胰腺的新方法——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，动物可以在完全无菌的“泡泡”中繁殖和饲养，通过逐一重新引入微生物，科学家们可以了解它们的工作原理。
“历史上我们将微生物视为要避免的东西，但实际上我们体内的有益微生物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很多事情。”
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