根据最新的小鼠研究，生命早期接触抗生素会通过改变婴儿的微生物群，干扰胰腺中胰岛素生成细胞的生长，从而增加日后患糖尿病的风险。科学家们确定了特定的微生物，尤其是都柏林念珠菌，这些微生物在这一关键的胰腺发育窗口期支持这些重要细胞的生长，并可能有一天帮助预防或逆转糖尿病。
新的研究表明，在婴儿期的关键阶段接触抗生素会阻碍胰腺中胰岛素生成细胞的发育，并可能增加日后患糖尿病的风险。
该研究发表在《科学》杂志上，还确定了似乎在早期发育过程中支持这些重要细胞生长的特定微生物。
这些发现强调了婴儿微生物群（即在生命早期定植于体内的细菌和真菌群落）的重要作用，并可能为预防或治疗代谢疾病开辟新的策略。
“我们希望我们的研究能提高人们对婴儿微生物群在塑造发育过程中的重要性的认识，”第一作者、科罗拉多大学博尔德分校BioFrontiers研究所分子、细胞和发育生物学助理教授詹妮弗·希尔说。“这项工作还提供了重要的新证据，表明基于微生物的方法有朝一日不仅可以用于预防，还可以用于逆转糖尿病。”
超过200万美国成年人患有1型糖尿病，这是一种无法治愈的疾病，患者的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，尽管同卵双胞胎共享使他们易患1型糖尿病的DNA，通常只有一人会患上这种疾病。
“这表明他们的环境经历改变了他们患病的易感性，”希尔说。
多年来，她一直在寻找微生物的答案。
先前的研究表明，母乳喂养或顺产出生的婴儿由于能够促进健康的婴儿微生物群，比其他婴儿更不容易患1型糖尿病。一些研究还表明，过早给婴儿使用抗生素可能会无意中杀死有益的微生物，并增加糖尿病风险。
悬而未决的问题是：这些婴儿缺少哪些微生物？
“我们的研究确定了生命早期的一个关键窗口期，在这个窗口期内，特定的微生物对于促进胰腺细胞的发育是必要的，”希尔说。
她解释说，新生儿出生时只有少量的胰腺“β细胞”，这是体内唯一产生胰岛素的细胞。
但在婴儿的第一年内，会发生一次一生仅有一次的β细胞增长激增。
“如果出于某种原因，我们没有经历这种扩张和增殖事件，这可能是糖尿病的原因，”希尔说。
她在犹他大学担任博士后研究员期间进行了这项研究，高级作者是病理学教授琼·朗德。
他们发现，当他们在特定的时间窗口（相当于人类的大约7到12个月大）给小鼠使用广谱抗生素时，这些小鼠成年后会产生较少的胰岛素生成细胞，血糖水平更高，胰岛素水平更低，总体代谢功能更差。
“对我来说，这非常令人震惊和有点可怕，”朗德说。“它显示了在这个非常短暂的早期发育期间，微生物群的重要性。”
在其他实验中，科学家们给小鼠接种了特定的微生物，并发现其中几种微生物增加了它们的β细胞数量并提高了血液中的胰岛素水平。
最有效的是名为都柏林念珠菌的真菌。
研究小组使用了来自环境决定年轻糖尿病（TEDDY）研究的粪便样本，制作了希尔称之为“粪便浆”的东西，并将其喂给小鼠。
当研究人员用7到12个月大的健康婴儿的粪便接种新生小鼠时，它们的β细胞开始生长。其他年龄段婴儿的粪便则没有同样的效果。值得注意的是，都柏林念珠菌在人类婴儿中仅在这个时间段内大量存在。
“这表明人类也有一个狭窄的窗口期，被这些促进β细胞生长的微生物定植，”希尔说。
当对基因上易患1型糖尿病的雄性小鼠在婴儿期接种这种真菌时，它们患糖尿病的比例不到15%。而没有接种这种真菌的小鼠患糖尿病的比例高达90%。
更有希望的是，当研究人员给胰岛素生成细胞已被破坏的成年小鼠接种这种真菌时，那些细胞得以再生。
希尔强调她并不是“反抗生素”。
但她设想有一天医生可以在给予抗生素的同时提供基于微生物的药物或补充剂，以替代无意中杀死的代谢支持微生物。
粪便移植（粪便微生物群移植）已经尝试性地用于改善2型糖尿病患者的代谢状况，2型糖尿病也会损害胰腺β细胞。
但这种方法确实存在实际风险，因为许多在儿童期有益的微生物在成年后可能会造成伤害。相反，她希望科学家们有朝一日能够利用这些微生物的具体机制来开发新的治疗方法，以修复受损的胰腺——逆转糖尿病。
她最近帮助在科罗拉多大学博尔德分校建立了最先进的“无菌”设施，用于研究婴儿微生物群。在那里，动物可以在完全无菌的“气泡”中繁殖和饲养，通过逐一重新引入微生物，科学家可以了解它们的作用。
“历史上，我们将微生物视为需要避免的东西，但我们体内的有益微生物可能远远多于病原体，”她说。“通过利用它们的力量，我们可以做很多事情来造福人类健康。”
参考文献：“新生儿真菌通过巨噬细胞依赖的β细胞发育促进终生代谢健康”由詹妮弗·汉普顿·希尔、瑞克斯·贝尔、洛根·巴里奥斯、哈利·贝尔德、凯拉·奥斯、摩根·格林伍德、乔什·K·蒙茨、艾琳·特蕾西、凯西·H·梅利、泰森·R·基亚罗、艾莉森·M·贝奥丁、卡伦·吉勒明、安娜·E·贝奥丁、L·查尔斯·默塔格、W·扎克·斯蒂芬斯和琼·L·朗德撰写，2025年3月7日，《科学》杂志。
DOI: 10.1126/science.adn0953
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