Penggunaan antibiotik dini mengganggu perkembangan kekebalan tubuh pada bayi

Sebuah studi baru oleh para peneliti di University of Rochester Medical Center (URMC) menemukan bahwa paparan dini terhadap antibiotik dapat mengganggu perkembangan sistem kekebalan tubuh bayi, dan metabolit alami mungkin menjadi kunci untuk membalikkan kerusakan tersebut.

Sebuah studi yang diterbitkan dalam jurnal Cell menemukan bahwa paparan antibiotik selama kehamilan dan bayi dapat secara permanen melemahkan kemampuan sistem kekebalan tubuh untuk melawan infeksi pernapasan seperti flu. Dengan menganalisis model tikus dan jaringan paru-paru bayi manusia, para peneliti menemukan bahwa penggunaan antibiotik dini mengganggu kemampuan mikrobioma usus untuk memproduksi inosin, molekul yang berfungsi sebagai sinyal penting untuk mengembangkan sel-sel kekebalan tubuh.

Namun, dengan menambahkan inosin pada tikus, para ilmuwan dapat memperbaiki masalah sistem kekebalan tubuh yang disebabkan oleh antibiotik, membuka pintu bagi strategi terapi potensial untuk meningkatkan memori kekebalan pada bayi yang rentan.

"Bayangkan inosin sebagai pembawa pesan molekuler. Inosin bergerak dari usus ke sel-sel imun yang sedang berkembang, 'mengajari' mereka cara berkembang dengan baik dan mempersiapkan diri menghadapi infeksi di masa mendatang," jelas Hitesh Deshmukh, MD, PhD, penulis senior studi ini dan kepala neonatologi di Rumah Sakit Anak Golisano (GCH) di UR Medicine.

Proyek ini merupakan bagian dari inisiatif jangka panjang yang didanai NIH R35 untuk mempelajari bagaimana paparan di awal kehidupan membentuk risiko seumur hidup terhadap penyakit termasuk asma dan penyakit paru-paru kronis.

"Kita tahu bahwa antibiotik dapat menyelamatkan nyawa bayi, tetapi juga mengganggu mikrobioma selama periode kritis perkembangan sistem kekebalan tubuh," kata Deshmukh. "Studi kami menunjukkan salah satu cara gangguan ini memengaruhi kekebalan paru-paru dan, yang lebih penting, kemungkinan cara untuk memperbaikinya."

Gangguan ini memengaruhi pembentukan sel T memori yang berada di jaringan, suatu populasi sel imun khusus yang hidup di paru-paru dan memberikan perlindungan jangka panjang terhadap infeksi virus. Tanpa sel-sel ini, bayi mungkin tetap rentan terhadap penyakit pernapasan parah hingga dewasa.

"Kami menemukan bahwa mikrobioma usus berperan sebagai guru bagi sistem kekebalan tubuh yang sedang berkembang," jelas Deshmukh. "Ketika antibiotik mengganggu proses pendidikan alami ini, rasanya seperti menghilangkan bab-bab penting dari buku teks: sistem kekebalan tubuh tidak pernah mempelajari pelajaran penting tentang cara melawan infeksi pernapasan."

Temuan utama penelitian:

Penelitian ini membandingkan tikus bayi yang terpapar antibiotik umum (ampisilin, gentamisin, dan vankomisin—obat yang sama yang sering digunakan pada wanita hamil dan bayi baru lahir) dengan tikus yang mikrobioma alaminya tetap utuh.

Pada tikus yang terpapar antibiotik:

• Populasi sel T CD8+ pelindung di paru-paru berkurang secara signifikan.

• Terdapat gangguan dalam kemampuan untuk membentuk sel memori yang berada di jaringan, sel imun khusus yang hidup di paru-paru dan memberikan perlindungan cepat terhadap infeksi ulang.

• Kekurangan imunitas berlanjut hingga dewasa, menunjukkan adanya perubahan terus-menerus dalam perkembangan sistem imun.

Menggunakan sampel jaringan paru-paru dari BRINDL Biobank yang didanai NIH, tim tersebut mengonfirmasi bahwa defisiensi imun serupa juga terjadi pada bayi manusia yang terpapar antibiotik. Bayi-bayi ini tidak hanya memiliki lebih sedikit sel memori, tetapi juga menunjukkan pola ekspresi gen yang serupa dengan orang dewasa yang lebih tua, yang juga berkaitan dengan peningkatan risiko infeksi pernapasan.

Yang terpenting, penambahan inosin pada tikus yang terpapar antibiotik secara signifikan memulihkan kemampuan mereka untuk mengembangkan sel memori fungsional dan menghasilkan respons imun yang efektif, sehingga membuka prospek yang menjanjikan untuk terapi masa depan.

"Hal ini menunjukkan bahwa kita dapat melindungi bayi yang berisiko dengan suplementasi yang tepat sasaran," kata Deshmukh. "Meskipun masih banyak penelitian yang diperlukan sebelum pendekatan ini dapat diterapkan secara klinis, kini kita memiliki jalan ke depan."

Temuan penelitian ini dapat memengaruhi penelitian masa depan dalam mengembangkan intervensi — termasuk suplemen makanan, terapi metabolit, atau strategi dukungan mikrobioma — untuk membantu bayi baru lahir mengembangkan memori kekebalan yang lebih kuat tanpa harus bergantung hanya pada antibiotik atau probiotik yang berisiko.

Deshmukh mencatat bahwa ahli neonatologi GCH, Gloria Preihuber, MD, memainkan peran kunci dalam penelitian ini. Biobank BRINDL miliknya yang berisi sampel paru-paru bayi yang didukung NIH, yang dikumpulkan selama periode 15 tahun, memungkinkan tim untuk menguji temuan mereka pada sel manusia.

"Makalah ini tidak akan mungkin terwujud tanpa kemurahan hati dan keahlian Dr. Prayhuber," kata Deshmukh. "Kemampuan membandingkan hasil tikus dengan sel manusia sangatlah penting. Itulah salah satu alasan utama saya datang ke Rochester (dari Cincinnati Children's) — untuk berkolaborasi dengannya."