早期の抗生物質使用は乳児の免疫発達を妨げる

ロチェスター大学医療センター（URMC）の研究者による新たな研究で、早期に抗生物質にさらされると乳児の免疫系の発達が損なわれる可能性があり、その損傷を回復するには天然の代謝産物が鍵となる可能性があることが判明した。

Cell誌に掲載された研究によると、妊娠中および乳児期の抗生物質への曝露は、インフルエンザなどの呼吸器感染症に対する免疫システムの抵抗力を永続的に弱める可能性があることが明らかになりました。マウスモデルとヒト乳児の肺組織の両方を解析した研究者らは、早期の抗生物質使用が、免疫細胞の発達に重要なシグナルとなる分子であるイノシンを生成する腸内細菌叢の能力を阻害することを発見しました。

しかし、科学者たちはマウスにイノシンを加えることで、抗生物質によって引き起こされる免疫システムの問題を修正することができ、脆弱な乳児の免疫記憶を高める潜在的な治療戦略への道を開いた。

「イノシンを分子メッセンジャーと考えてください。イノシンは腸から発達中の免疫細胞へと移動し、適切に成熟し、将来の感染に備える方法を『教える』のです」と、本研究の主任著者であり、URメディシンのゴリサノ小児病院（GCH）新生児科主任であるヒテシュ・デシュムク医学博士は説明する。

このプロジェクトは、幼少期の曝露が喘息や慢性肺疾患などの疾病の生涯リスクにどのように影響するかを研究する、NIH R35資金による長期的取り組みの一環であった。

「抗生物質は赤ちゃんの命を救うことができることは分かっていますが、免疫システムの発達にとって極めて重要な時期にマイクロバイオームを破壊してしまうこともあります」とデシュムク氏は述べた。「私たちの研究は、この破壊が肺の免疫に及ぼす影響の一つを示しており、さらに重要なことに、それを修正する方法の可能性を示しています。」

この疾患は、組織常在型メモリーT細胞の形成に影響を及ぼします。メモリーT細胞は肺に存在し、ウイルス感染に対する長期的な防御機能を果たす特殊な免疫細胞です。この細胞が欠損すると、乳児は成人期まで重篤な呼吸器疾患にかかりやすい状態が続く可能性があります。

「腸内細菌叢は発達中の免疫システムにとって教師のような役割を果たしていることを発見しました」とデシュムク氏は説明した。「抗生物質がこの自然な教育プロセスを阻害すると、教科書から重要な章が削除されるようなものです。免疫システムは呼吸器感染症と闘うための重要な教訓を全く学ぶことができないのです。」

研究の主な結果：

この研究では、一般的な抗生物質（アンピシリン、ゲンタマイシン、バンコマイシンなど、妊婦や新生児によく使用される薬剤と同じ）に曝露された幼児マウスと、自然の微生物叢が損なわれていないマウスを比較しました。

抗生物質にさらされたマウスでは：

• 肺の保護的CD8+ T細胞数は大幅に減少しました。

• 肺に存在し、再感染に対して迅速な防御機能を提供する特殊な免疫細胞である組織常在メモリー細胞を形成する能力に障害があった。

• 免疫不全は成人になっても持続し、免疫システムの発達における持続的な変化を示しています。

NIHが資金提供しているBRINDLバイオバンクの肺組織サンプルを用いて、研究チームは抗生物質に曝露された乳児にも同様の免疫不全が存在することを確認した。これらの乳児は記憶細胞が少ないだけでなく、高齢者と同様の遺伝子発現パターンを示しており、これも呼吸器感染症のリスク増加と関連している。

最も重要なのは、抗生物質にさらされたマウスにイノシンを添加すると、機能的な記憶細胞を発達させ、効果的な免疫反応を起こす能力が大幅に回復し、将来の治療法への有望な見通しが開けたことです。

「これは、リスクのある乳児をターゲットを絞ったサプリメント投与によって守ることができることを示唆しています」とデシュムク氏は述べた。「このアプローチを臨床応用するにはさらに多くの研究が必要ですが、前進への道筋が見えてきました。」

この研究結果は、抗生物質や危険なプロバイオティクスだけに頼ることなく新生児の免疫記憶力を強化するための、栄養補助食品、代謝産物療法、マイクロバイオームサポート戦略などの介入策の開発に向けた将来の研究に影響を与える可能性がある。

デシュムク氏は、GCHの新生児科医であるグロリア・プライフーバー医師がこの研究で重要な役割を果たしたと指摘した。プライフーバー医師がNIHの支援を受けて15年間にわたり収集した乳児の肺サンプルを収めたBRINDLバイオバンクにより、研究チームは研究結果をヒト細胞で検証することができた。

「この論文は、プレイフーバー博士の寛大さと専門知識なしには実現できませんでした」とデシュムク氏は述べた。「マウスの結果とヒト細胞を比較できたことは、極めて重要でした。それが、私が（シンシナティ小児病院から）ロチェスターに来た主な理由の一つです。彼女と共同研究するためです。」