在婴儿期的关键发展窗口中暴露于抗生素可能会抑制胰腺中胰岛素产生细胞的生长，并可能增加今后患糖尿病的风险，新的小鼠研究表明。该研究还确定了可能帮助这些关键细胞在早期生命中繁殖的特定微生物。
在婴儿期的关键发展窗口中暴露于抗生素可能会抑制胰腺中胰岛素产生细胞的生长，并可能增加今后患糖尿病的风险，新的小鼠研究表明。
本月发表在《科学》杂志上的研究还确定了可能有助于这些关键细胞在早期增长的特定微生物。
这些发现进一步揭示了人类婴儿微生物组的重要性——在我们头几年中驻留在我们身体内外的细菌和真菌的星系。这项研究可能会导致解决一系列新陈代谢疾病的新方法。
“我们希望我们的研究能提高人们对婴儿微生物组在塑造发育方面重要性的认识，”首席作者詹妮弗·希尔表示，她是科罗拉多大学生物前沿研究所的分子、细胞和发育生物学助理教授。“这项工作还提供了微生物基础的方法将在未来不仅被用来预防糖尿病，还可能逆转糖尿病的重要新证据。”
环境中的某种因素
美国有超过200万成人患有1型糖尿病，这是一种无法治愈的疾病，胰腺无法产生胰岛素（将葡萄糖转化为能量的激素），血液中充满了糖分。
这种疾病通常在儿童时期出现，遗传因素起着重要作用。但科学家发现，虽然同卵双胞胎共享容易患1型糖尿病的DNA，但通常只有一个双胞胎会得病。
“这告诉我们，他们的环境经历中有某种因素正在改变他们的易感性，”希尔说。
多年来，她一直在寻找微生物的答案。
以前的研究表明，哺乳或通过阴道分娩的儿童（这两者都可以促进健康的婴儿微生物组）比其他儿童患1型糖尿病的可能性更小。一些研究还表明，早期给婴儿使用抗生素可能会意外地杀死有益细菌，导致糖尿病风险增加。
悬而未解的问题是：这些婴儿缺失了哪些微生物？
“我们的研究确定了早期生命中一个关键窗口，当特定微生物在促进胰腺细胞发展中是必要的，”希尔说。
关键的机会窗口
她解释说，人类婴儿出生时仅有少量的胰腺“β细胞”，这是身体中唯一能够产生胰岛素的细胞。
但在婴儿的第一年中，会出现一次生命中的β细胞生长激增。
“如果由于任何原因，我们没有经历这种扩展和繁殖的事件，这可能是糖尿病的原因，”希尔说。
她作为犹他大学的博士后研究员进行本研究，导师是病理学教授琼·朗德。
他们发现，当在一个特定窗口（相当于人类大约7到12个月的生命阶段）给予小鼠广谱抗生素时，小鼠产生的胰岛素细胞减少，血糖水平升高，胰岛素水平降低，成年后整体代谢功能较差。
“这对我来说，实在是让人震惊与有点可怕，”朗德说。“这显示了微生物群在这个极短的早期发展阶段的重要性。”
宝宝粑粑中的教训
在其他实验中，科学家们向小鼠给予特定微生物，发现其中几种微生物能够增加它们的β细胞产生并提升血中的胰岛素水平。
最有效的是一种名为Candida dubliniensis的真菌。
研究小组使用了来自“儿童糖尿病环境决定因素”（TEDDY）研究的粪便样本，制作了希尔所称的“粪便冰沙”，并喂给小鼠。
当研究人员用7到12个月大的健康婴儿的粪便给新生小鼠接种时，它们的β细胞开始生长。其他年龄婴儿的粪便则没有产生同样的效果。
值得注意的是，Candida dublineinsis在这个时间段内在婴儿中丰富。
“这表明人类也有一个狭窄的机会窗口，使得这些促进β细胞的微生物能够定殖，”希尔说。
当遗传上易患1型糖尿病的雄性小鼠在婴儿期被这种真菌定殖时，糖尿病的发生率不到15%。而不接种真菌的雄性小鼠，糖尿病发生率高达90%。
更令人鼓舞的是，当研究人员将这种真菌给予那些胰岛素产生细胞已被杀死的成年小鼠时，这些细胞得以再生。
治疗时机尚早
希尔强调，她并不是“反对抗生素”。
但她想象有一天医生能够在使用抗生素时给予微生物基础的药物或补充剂，以替代他们无意中杀死的新陈代谢支持细菌。
粪便冰沙（粪便微生物移植）已经在实验上被用来尝试改善2型糖尿病患者的代谢状况，这也可能损害胰腺β细胞。
但是这种方法确实存在真正的风险，因为许多儿童时期有益的微生物在成人中可能会造成伤害。相反，她希望科学家有朝一日能够利用微生物发挥的特定机制，开发出治疗受损胰腺的新疗法——逆转糖尿病。
她最近帮助建立了一个最先进的“无菌”设施，用于研究婴儿微生物组。在这里，动物可以在完全无微生物的无菌“气泡”中繁殖和成长，通过逐一重新引入微生物，科学家们可以学习它们的作用。
“历史上，我们对细菌的理解都是想要避免的，但我们可能拥有的有益微生物比致病微生物要多得多，”她说。“利用它们的力量，我们可以做很多事情来促进人类健康。”
