早期使用抗生素竟埋下过敏性哮喘隐患？Immunity | 早期施用抗生素会破坏吲哚-3-丙酸产生，加剧成年后患过敏性气道炎症风险
过敏性哮喘是一种全球普遍存在的慢性呼吸系统疾病，其主要症状包括呼吸困难、胸闷及持续咳嗽。遗传和环境因素都在哮喘的发生发展中起着关键作用。近年来，人们越来越关注抗生素的广泛应用及其可能带来的副作用，特别是其在生命早期使用对健康造成长期影响的问题。
近日，澳大利亚莫纳什大学Benjamin J. Marsland研究团队在Immunity发表了题为Antibiotic-driven dysbiosis in early life disrupts indole-3-propionic acid production and exacerbates allergic airway inflammation in adulthood的研究性论文。该研究指出，在生命的早期阶段使用抗生素会导致肠道菌群失衡，进而破坏吲哚-3-丙酸（IPA）的生成，最终加剧成年后出现过敏性气道炎症的风险。
研究人员观察到，接受过抗生素治疗的小鼠在接触尘螨后，其气道炎症明显加重，气道上皮细胞的炎症反应以及免疫细胞的侵入也有所增加。即便是在肠道微生物群恢复正常之后，这种过敏敏感性依然存在。这表明，生命早期使用抗生素会增加成年小鼠对尘螨诱发的过敏性哮喘的敏感性。
图1：抗生素治疗加剧了尘螨诱导的过敏性哮喘
进一步的研究发现，这种易感性增加与肺部结构细胞和免疫系统的长期相互作用有关。抗生素治疗改变了气道上皮细胞的基因表达模式，使得它们在遇到过敏原时产生更强烈的炎症反应。这说明抗生素不仅能通过改变肠道菌群来影响全身免疫反应，还能直接作用于肺部细胞，改变其功能和反应性。
代谢物分析发现，抗生素治疗显著降低了由肠道细菌产生的IPA系统水平。IPA是一种由肠道细菌产生的重要代谢物，能够减少线粒体呼吸和超氧化物的生成，并调控趋化因子和细胞因子的产生，在免疫调节中起到关键作用。实验结果显示，抗生素治疗组小鼠血浆中的IPA浓度明显降低，导致免疫细胞过度激活，从而加剧了过敏反应的程度。
图2：抗生素治疗特异性降低了微生物衍生代谢物IPA的全身水平
随后，研究者进一步验证了IPA在免疫调节中的重要性。他们发现，在抗生素治疗期间给小鼠补充IPA可以显著减轻成年后对尘螨引起的过敏性哮喘的反应，这表明通过补充IPA能有效防止成年后过敏性气道炎症的加剧。
图3：在抗生素治疗期间补充IPA可使小鼠免于过敏性气道炎症加剧
总的来说，这项研究揭示了抗生素治疗导致肺部对过敏性气道炎症易感的机制，为我们理解抗生素使用与过敏性疾病风险之间的联系提供了重要的科学依据，并为未来的预防和治疗提供了新的思路。不过，这项研究也存在一定的局限性，因为抗生素可能直接影响气道上皮细胞的线粒体功能，因此还需要进一步研究IPA对人体原代上皮细胞代谢的具体影响。
参考文献：
Perdijk, O., Butler, A., Macowan, M., Chatzis, R., Bulanda, E., Grant, R. D., Harris, N. L., Wypych, T. P., & Marsland, B. J. (2024). Antibiotic-driven dysbiosis in early life disrupts indole-3-propionic acid production and exacerbates allergic airway inflammation in adulthood. Immunity, S1074-7613(24)00316-9.
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