Die Lungen und Plazentas von Föten im Mutterleib - so jung wie 11 Wochen nach der Empfängnis - weisen bereits eine bakterielle Mikrobiom-Signatur auf, was darauf hindeutet, dass Bakterien die Lunge lange vor der Geburt besiedeln können. Dieser erstmalige Befund vertieft das Rätsel, wie die Mikroben oder mikrobiellen Produkte diese Organe vor der Geburt erreichen und welche Rolle sie bei der normalen Entwicklung der Lunge und des Immunsystems spielen.
Ein Team unter der Leitung der University of Alabama in Birmingham, Forscherin Charitharth Vivek Lal, M. D., fand heraus, dass eine menschliche fötale Mikrobiom-DNA-Signatur bereits im ersten Trimester in der Lunge vorhanden ist. Dieses fötale Lungenmikrobiom zeigte Veränderungen in der Diversität während der fötalen Entwicklung, was auf eine Reifung des Mikrobioms mit fortschreitendem Gestations alter hindeutet. Schließlich war ein Plazenta-Mikrobiom auch im menschlichen fötalen Gewebe vorhanden, und diese Mikrobiom-Signatur zeigte eine gewisse taxonomische Überschneidung mit dem entsprechenden menschlichen fötalen Lungen-Mikrobiom.
"Wir spekulieren, dass der mikrobielle DNA-Transfer von der Mutter zum Fötus - und vielleicht von anderen mikrobiellen Produkten und ganzen lebenden oder toten Bakterien - eine realistische Möglichkeit ist", sagte Lal, außerordentlicher Professor in der UAB-Abteilung für Pädiatrie für Neonatologie. "Dies kann dazu dienen, das sich entwickelnde angeborene Immunsystem des Fötus zu "primen" und beim Aufbau einer normalen Wirt-Kommensal-Beziehung zu helfen."
Denise Al Alam, Ph. D., Forscherin am Saban Research Institute of Children's Hospital Los Angeles und Assistenzprofessorin für Pädiatrie an der University of Southern California, ist die Erstautorin, die das Konzept der Studie angeführt hat wurde im American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine veröffentlicht.
Studiendetails
Forscher, einschließlich Lal und Kollegen, haben zuvor gesehen, dass die Lungen von Säuglingen, die unmittelbar nach der Geburt entnommen wurden, mit Bakterien besiedelt sind. Darüber hinaus wurden ähnliche Mikrobiomprofile entweder nach einem Kaiserschnitt oder einer vaginalen Entbindung gefunden, was darauf hindeutet, dass Mikroben irgendwie in der Lage sind, die Lunge vor der Geburt zu erreichen.
In der neuen Studie wurden 31 Proben von Lungen-, Plazenta- und Darmgewebe von Föten zwischen der 11. und 20. Schwangerschaftswoche entnommen. Doppelte, unabhängige Tests, die in Labors der Lee Kong Chian School of Medicine, der Nanyang Technological University, Singapur, und der UAB durchgeführt wurden, haben bakterielle DNA in allen Proben nachgewiesen. Die beiden Labore verwendeten unterschiedliche DNA-Extraktionskits und unterschiedliche Pipelines für die Mikrobiomanalyse.
Bakterien-DNA wurde durch gezielte Analyse des bakteriellen Gens für 16S-ribosomale RNA nachgewiesen, was eine Standardmethode zur Unterscheidung verschiedener mikrobieller Taxa ist. Die anfängliche 16S-Analyse in Singapur zeigte 48 einzigartige Taxa in den Lungenproben, 11 einzigartige Taxa in Plazentaproben und 24 gemeinsame Taxa.
Die 16S-Analyse der gleichen Proben bei UAB zeigte zwei separate Gruppen des menschlichen fötalen Lungenmikrobioms, basierend auf dem fötalen Alter – eine Gruppe in der 11. bis 15. Schwangerschaftswoche und die andere in der 16. bis 20. Schwangerschaftswoche. Darüber hinaus zeigten die beiden Gestations altersgruppen eine signifikante Veränderung der Mikrobiomdiversität mit der Zeit.
"Insgesamt zeigte die Analyse der Verteilung und Diversität der bakteriellen Taxa an beiden Laborstandorten", sagte Lal, "eine gewisse Überschneidung in den Mikrobiom-Signaturen der fötalen Lungen und übereinstimmenden Plazentas."
