נגישות

גיליון 60 - תזונה ומערכת החיסון - ינואר 2021

מיקרוביום המעי ומערכת החיסון

ד"ר נתנאל אביב כהן, היחידה למחלות מעי דלקתיות, המכון למחלות דרכי העיכול והכבד, המרכז הרפואי על שם סוראסקי תל אביב, תל אביב, ישראל
מחקרים רבים הראו, שהפרעות באיזון בין מרכיבי המיקרוביום קשורות במחלות מערכת העיכול. בנוסף, נמצא קשר בין שיבוש האיזון במיקרוביום גם עם מצבים נוספים, מחוץ למערכת העיכול.
מכנה משותף לכל המצבים הללו הינו ויסות לקוי (דיסרגולציה) של מערכת החיסון האנושית. אכן, למיקרוביום תפקיד מפתח בהתפתחות ומודולציה של תגובות מערכת החיסון


המיקרוביום האנושי מורכב ממגוון אורגניזמים, הכוללים חיידקים, נגיפים ופטריות, המכסים את כל החלקים בגופנו הבאים במגע עם הסביבה. המיקרוביום קיים באף, פה, ריאות, עור, קיבה, איברי המין וכמובן במעי. המיקרוביום וגוף האדם מתקיימים בסימביוזה, והמחקר הרב בנושא מהשנים האחרונות מעיד על הקשר ההדוק שלה עם בריאות וחולי.
המיקרוביום מכיל מגוון רב של אורגניזמים, ומורכב ממעל 100 טריליון אורגניזמים מיקרוסקופיים 1. למעשה, המיקרוביום נחשב לאחת מאוכלוסיות האורגניזמים הצפופות ביותר, עם מעל 3 מיליון גנים שונים בסך הכל, בהשוואה ל 23,000 גנים בלבד בגנום האנושי 2,3. כתוצאה מכך, המיקרוביום מייצר אלפי מטבוליטים שונים במעי, החשובים ליצירת המערכת הסימביוטית עם גוף האדם, ולשיווי המשקל העדין ביניהם (הומאוסטאזיס). טכנולוגיות חדשות לריצוף גנטי, rapid throughput 16S rRNA gene sequencing , ואנליזה של המידע המתקבל מהן, מאפשרות זיהוי וכימות של מרכיבי המיקרוביום. כך ניתן לחקור את הקשר בין המיקרוביום למצבי בריאות וחולי שונים 4,5.
מחקרים רבים הראו, שהפרעות באיזון בין מרכיבי המיקרוביום קשורות במחלות מערכת העיכול כמו תסמונת המעי הרגיש 6, מחלות מעי דלקתיות 7-9, צליאק 10 וסרטן המעי הגס 11. בנוסף, נמצא קשר בין שיבוש האיזון במיקרוביום גם עם מצבים נוספים, מחוץ למערכת העיכול, כמו השמנה וסוכרת 2,12,13, מחלות מערכת העצבים המרכזית 14,15, מחלות מתווכות מערכת החיסון כמו פסוריאזיס 16, זאבת (Systemic Lupus Erythematosus) 17, דלקת מפרקים שגרונית (Rheumatoid arthritis) 18 ועוד.
מכנה משותף לכל המצבים הללו הינו ויסות לקוי (דיסרגולציה) של מערכת החיסון האנושית. למיקרוביום תפקיד מפתח בהתפתחות ומודולציה של תגובות מערכת החיסון 19. במאמר זה, נדון בהיבטים המרכזיים בהתפתחות המיקרוביום, וכיצד התפתחות זו חשובה לעיצוב מערכת החיסון בגוף האדם. קצרה היריעה מלתאר ולהסביר את הנושא המורכב הזה כולו, ולכן נתמקד בהיבטים החשובים והמרכזיים ביותר. 
 
ההתפתחות המוקדמת של המיקרוביום
החשיפה הראשונית למיקרובים מתרחשת ברחם 20,21, וממשיכה וגדלה לאחר הלידה. מספר גורמים משפיעים ומעצבים את המיקרוביום בתינוקות, והם קשורים למעבר המיקרוביום האימהי. עיקר המעבר מתרחש בלידה, אז מתרחשת הקולוניזציה העיקרית בנולד. היילוד נחשף למיקרוביוטה של הוגינה, המעי והעור של האם. לכן, אופן הלידה – וגינלית לעומת ניתוח קיסרי – משפיע מאד על המיקרוביום. לילודים שנולדו בעזרת ניתוח קיסרי, אין את החיידקים של המיקרוביום הוגינלי, כמו Lactobacillus, Prevotella and Sneathia spp 22 ובמקום עוברים קולוניזציה של חיידקי עור, כמו Staphyloccocus, Corynebacterium, Propionibacterium spp 22. לילודים אלו יש קולוניזציה מאוחרת ב Bacteroides and Bifidobacterium spp 23,24 ורמות גבוהות יותר של Clostidioides difficile 25. ניתן להבחין בהבדלים אלו עד 7 שנים מהלידה 26.
מעבר לאופן הלידה, חשיפה לאנטיביוטיקה והזנה בתרכובת מזון לתינוקות (תחליפי חלב אם) גם משפיעות על עיצוב המיקרוביום. תזונה בתמ"ל, גם בכמויות קטנות, נמצאה קשורה בעלייה של  C. difficile 27 Bacteroides fragilis  ו  E. coli 27,28 ורמות נמוכות של Bifidobacteria 29. טיפול באנטיביוטיקה נמצא קשור בירידה במגוון החיידקים הקיים (diversity) וברמות Lactobacilli and Bifidobacteria 31,32.
עד גיל שלוש, ניתן לראות רמת שונות (variability) גבוהה במיקרוביום האנושי, ולאחר מכן, הוא מתייצב על הרכב הדומה למיקרוביום במבוגרים  33,34. באותו אופן, מערכת החיסון של הילדים אינה מפותחת דיה, כפי שניתן לראות במקרי קיצון כמו אנטרוקוליטיס נמקית (necrotizing enterocolitis) 35 ורגישות לזיהומים שונים 36. לכן אחת מהסברות הנפוצות כעת היא, שהאינטראקציה בין מיקרוביום שונה בגיל צעיר גורם לרגישות למחלות בהמשך החיים, כדוגמת אסתמה ומחלות מעי דלקתיות 37,38.
מחקרים, שבוצעו בעיקר על עכברים נטולי חיידקים (germ free [GF] mice), מדגישים את החשיבות של המיקרוביום בגיל הצעיר להתפתחות התקינה של מערכת החיסון. עכברי GF, הינם נטולי מיקרוביום, ובהשוואה לעכברים בריאים, ניתן למצוא בהם הבדלים במערכת החיסון. לעכברי GF יש כמות פחותה של תאי דם לבנים ותפקודם ירוד 39. לעכברים אלו  מיעוט תאי T helper type 1 (Th1), המשחקים תפקיד בתגובות חיסון מתווכות תאים ודלקת תלוית פגוציטוזה, החשובים להגנה ממזהמים תוך-תאיים40,41. חשיפת עכברי GF למיקרוביום יכולה להחזיר את התפקוד של הTh1. לדוגמא, Listeria monocytogenes מקדם תפקוד Th1 על ידי ייצור אינטרלוקין (interleukin [IL]) 12 על ידי מאקרופאגים. ציטוקין זה מעודד שגשוג תאי T 42.  במקביל לבעיה בתפקוד Th1, בעכברי GF ניתן למצוא גם ירידה בכמות תאי T helper 17 (Th17). תאי Th17 הם תאים מעודדי דלקת בדרך כלל, אולם הם חשובים גם להגנה מפתוגנים חוץ-תאיים וממחלות אוטואימוניות40,41. מהמחקר בעכברים אנחנו למדים, שתפקיד המיקרוביום אינו מוגבל למעי. הטחול וקשריות הלמפה של עכברי GF  חסרים אזורי למפוציטים (lymphocyte zones) תקינים43. עובדות אלו יכולות להסביר את הקשר בין המיקרוביום למחלות רבות אחרות שאינן מוגבלות למעי. 
למרבה הצער, נראה שחשיפה מאוחרת למיקרוביום תקין לא מתקנת את כל ההפרעות שנוצרות כאשר החשיפה הראשונית  למיקרוביום אינה תקינה.  בעכברי GF, האפשרות לשיקום מערכת החיסון התאית אפשרית בחלון הזדמנויות קצר טווח במהלך החיים המוקדמים, שלאחריו לא ניתן להגיע להתפתחות תקינה של מערכת החיסון במערכת העיכול בגיל הבוגר. מכאן ניתן להסיק כי קיימת אפשרות תאורטית מוגבלת בזמן להשפיע על מיקרוביום המעי, ולמנוע מחלות אימוניות הקשורות בו.  
 
המיקרוביום ומערכת החיסון באדם הבריא
מחסום מבני
למערכת החיסון מרכיב מולד ומרכיב נרכש. היא יכולה להתאים עצמה ולהגן על הגוף ממגוון פתוגנים. כך מתאפשר לגוף לשמור על איזון, הומאוסטזיס, ועל תפקוד תקין של רקמות החשופות באופן תמידי למיקרובים45. חלק משמעותי ממערכת החיסון אחראי על איזון וויסות התגובות של מרכיבי מערכת החיסון באמצעים פיזיים ואימונולוגיים. אלו כוללים יצירת מחסום פיזי, אשר מגן על הגוף מפני הסביבה כמו יצור ריר, תאי האפיתל, IgA המופרש לחלל המעי, פפטידים אנטי-מיקרוביאלים ותאי מערכת החיסון46. כל אלו מונעים את המגע, את ההצמדות (adhesion) והטרנסלוקציה (נדידה) של מרכיבי המיקרובים אל תוך הגוף, ומשפיעים על ביטוי הגנים של החיידקים הקומנסלים. התוצאה היא פירוק אנזימתי של דופן החיידק, ייצור ציטוקינים ושפעול תגובות חיסוניות מתאימות47–50.

המיקרוביום ומערכת החיסון המולדת
הקשר למיקרוביום חשוב לתפקוד מערכת החיסון המולדת (Innate immunity) – במעי ובגוף כולו. הוא קשור בהתפתחות תאים מציגי אנטיגן – antigen presenting cells (APC), נויטרופילים ותאי מערכת החיסון המולדת אחרים. הAPC  התפתחו יחד עם המיקרוביום באופן המאפשר איזון בין הגנה מזיהומים לקיום סבילות (tolerance) לחשיפה למיקרוביום הרגיל. לדוגמא, תאים דנדריטיים מהPeyer’s patches - מייצרים רמה גבוהה יותר של IL10, שהוא אינטרלוקין אנטי-דלקתי,  לעומת תאים דנדריטיים מהטחול51 . בנוסף, מאקרופאגים שמקורם במעי לא מייצרים ציטוקינים פרו-דלקתיים בתגובה לגירוי חיידקי כמו toll-like receptor ligands (TLR) 52. המיקרוביום משפיע גם על APC מחוץ למעי. ATP חיידקי, דרך שפעול תאים דנדריטיים, מוביל להתמיינות של Th17 53. כמו כן, בחזירים שהם GF יש פחות מאקרופאגים סיסטמיים54, ובעכברי GF תפקוד המאקרופאגים פגום - כמוטקסיס, פאגוציטוזה ויכולות בקטריוצידיות  אחרות ירודות55 כמו גם רמות המרקרים לשפעול הmajor histocompatibility complex class 2 56 . 
למיקרוביום יש השפעה סיסטמית על הרגולציה של נויטרופילים. עכברי GF הם נויטרופנים, ולנויטרופילים שלהם הפרעה בפגוציטוזה, ובייצור superoxide anion  ו- nitric oxide 57,58. תכונות אלו חשובות לתפקוד הבקטריוצידי של הנויטרופילים. חשיפת הנויטרופילים ממח העצם ישירות לפפטידוגליקאן שמקורו בחיידקי המיקרוביום, חיזק את הפעילות הבקטריוצידית שלהם 59. התפתחות של תאים אחרים ממערכת החיסון המולדת כמו תאי natural killer (NK)  ותאי מאסט קשורה גם היא למיקרוביום60,61.

המיקרוביום ומערכת החיסון הנרכשת
כפי שתואר לעיל, המיקרוביום משחק תפקיד חיוני בהתפתחות תתי סוגים של תאי T CD4+: Th1, Th2, Th17 ותאי T מווסתים (Treg). בעכברי GF קיים חוסר איזון ביחס Th1/Th2 לטובת Th2. בנוסף, מספר מאמרים קשרו בין דיסביוזיס - הפרעה באיזון מיקרוביום המעי - לבין מחלות אטופיות כדוגמת אסתמה ואקזמה 37, 43, 62. כמו כן, סוגים מסוים של חיידקים, כגון Bacteroides fragilis הוכחו כמעודדים התפתחות מערכתית של תגובת Th1 בעזרת ה polysaccharide A שלהם 43. תאי Treg חשובים בוויסות תגובת מערכת החיסון ע"י דיכוי תאים חיסוניים אחרים, ובכך מסייעים למניעת מחלות אוטואימוניות 63. לאחרונה פורסם, כי המיקרוביום משפיע על התפתחות תאי Treg. חיידקי Clostridia מעודדים שגשוג של Treg 64, חיידקי B. fragilis מאותתים לתאי Treg לדכא את התגובה הפרו-דלקתית של Th17 65. תאי Treg  של המעי מזהים חיידקי מעי בעזרת מערך קולטני תאי  T הייחודי להם 66. חיידקי המעי הוכחו כבעלי חשיבות לנוכחותם ותפקודם של תאי T CD8+ , לרבות יכולתם לווסת את תפקוד מערכת החיסון הפריפרית, כמו marginal zone B cells, plasmacytoid Dendritic cells  ותאי NK 67-70. מכל האמור לעיל ניתן להבין, כי הפרעה באינטראקציה בין מיקרוביום המעי ותאי T יכולה לגרום למצב פרו-דלקתי במערכת העיכול ומעבר לה. 

מיקרוביום המעי משפיעה גם כן על הבשלת תאי B וייצור אימונוגלובולינים (Ig). תאי B של מערכת העיכול נמצאים בעיקר ב Peyer’s patches, ומהווים בעיקרם תאי פלסמה המפרישים IgA 40. בעכברי GF ניתן לזהות ירידה בכמות תאי הפלסמה וברמת ה IgA 71. בטחול שמגיע מעכברי GF,  ניתן לראות פחות מרכזי נבט, שם מתרחשת התמיינות והבשלה של תאי B, וגודלם קטן יותר 72. בהתאם, רמות IgG בסרום נמוכות משמעותית בעכברי GF 73. למרבה העניין, ניתן לזהות רמה גבוהה של IgE, אימונוגלובולינים הקשורים במצבים אלרגיים, במערכת העיכול ומעבר לה, וזאת במקביל לנטייה המוגברת לתגובת Th2 בעכברי GF 74. 

האינטראקציה בין המיקרוביום לבין מערכת החיסון במצבי מחלה
מאחר וקיים מגוון רב של אינטראקציות, והשפעות בין המיקרוביום והיבטים נרחבים במערכת החיסון האנושית,  ידוע לנו כיום כי הפרעה במערכת היחסים הסימביוטית הזו נמצאה קשורה להתפתחות מחלות אוטואימוניות ומחלות המתווכות ע"י מערכת החיסון. בתקופה האחרונה מצטברות יותר ויותר עדויות על כך, שדיסביוזיס קשור במחלות מעי, וכן במחלות מחוץ למעי. אחת המחלות הבולטות בהקשר זה היא מחלת המעי הדלקתית (Inflammatory bowel disease IBD) אשר סבורים כי התפתחותה קשורה בהפרעה באינטראקציה בין המיקרוביום למערכת החיסון. מחקרים רבים הראו הרכב מיקרוביום שונה בחולי IBD, המאופיין בהפחתה בחיידקי Firmucutes ו- Bacteroides, עם עליה ב proteobacteria 75,76.  עדות נוספת לקשר בין חיידקים מסוימים להתפתחות מחלת IBD עולה במחקר אשר הראה כי ירידה ב Faecalibacterium prausnitzii קשורה בסיכוי מוגבר להישנות לאחר ניתוח במחלת קרוהן (Crohn’s disease CD) 9.  כמו כן, במודל קוליטיס בעכברים, מתן פומי של F. prausnitzii הוביל לירידה משמעותית בחומרת הקוליטיס, וכן לתיקון ההפרעה במאזן המיקרוביום 9. נראה כי הפרשתם של מטבוליטים, החוסמים את שפעול NF-ҡB ואת ייצור IL-8  , מעודדת השפעות אלו 9. עדות נוספת ניתן למצוא במחקרים אשר הראו כי B. fragilis, B. thetaiotaomicron ושרשראות חומצות שומן קצרות (short chain fatty acids SCFAs) יכולים להקל על מחלת הקוליטיס במנגנונים שונים, הכוללים יצור IL10 האנטי-דלקתי ועידוד הפעילות של ה-Peroxisome proliferator activated receptor-ү (PPAR- ү)77–80. בנוסף, כפי שהוזכר, ה- Clostridium  מעודד את הפעילות האנטי-דלקתית של תאי הTreg, ובהתאמה, חשיפה אליו משרה ירידה בקוליטיס המושרה על ידי Dextran sodium sulfate (DSS)  בעכברים 64. 
מעבר למחלות  מערכת העיכול, שינויים במיקרוביום הוכחו כקשורים גם במחלות אוטואימוניות סיסטמיות. Rheumatoid arthritis  היא דוגמא לכך. במודל עכברי,  Spontaneous arthritis mouse, נצפתה ירידה בדלקת מפרקים בקרב עכברי GF,  וחשיפת מעי העכברים לזן מסוים של חיידקי מעי גרמה להתלקחות של דלקת מפרקים 81. 
דוגמא מעניינת לכך שמיקרוביום המעי עשוי להיות גורם מגן ממחלות, ניתן לראות בסוכרת מסוג 1, כאשר במודל עכברים לא-שמנים סוכרתיים, עכברים שהם GF הראו עלייה בשכיחות סוכרת מסוג 1 82 .  ממצא זה עולה בקנה אחד עם העובדה, כי סוכרת מסוג 1 שכיחה יותר במדינות בהן שמירת ההיגיינה קפדנית יותר 83. כמו כן, בחולי פסוריאזיס ניתן לראות תבניות אופייניות במיקרוביום המעי, עם עליה מובהקת ב-Firmicutes וב-Actinobacteria, ועלייה במסלולים מטבולים של ליפופוליסכרידים (lipopolysaccharide metabolic pathways) בהשוואה לביקורת תואמת16 .
 
 
 
 
לסיכום
מאמר סקירה זה מדגיש את ההשפעות הנרחבות של מיקרוביום המעי על מרכיבים שונים במערכת החיסון. השפעה זו אינה מוגבלת למערכת העיכול בלבד, אלא משפיעה על התפתחות ותפקוד מרכיבים סיסטמיים במערכת החיסון גם כן. האפשרות לבצע מניפולציה של מיקרוביום המעי כחלק מטיפול במחלות רבות, הוא נושא למחקר רב כעת. אכן, השתלת חיידקי צואה (Fecal microbial transplantation FMT ) הוכחה כמוצלחת בטיפול בזיהום ב Clostridioides difficile 84, מעוררת תקוות בטיפול ב IBD 85 , ובעלת פוטנציאל בטיפול במחלות מעבר למערכת העיכול גם כן 86. ניתן לקוות כי מניפולציה של מיקרוביום המעי בשלבים שונים של החיים תוכל להשפיע על התפתחות מערכת החיסון (טרום הלידה, במהלך הלידה, בינקות, בילדות, ואף בבגרות) על מנת למנוע מחלות מסוימות או לטפל בכאלו אשר כבר התפתחו. 

ביבליוגרפיה:
 
1. Thursby, E. & Juge, N. Introduction to the human gut microbiota. Biochemical Journal (2017). doi:10.1042/BCJ20160510
2. Ley, R. E., Turnbaugh, P. J., Klein, S. & Gordon, J. I. Microbial ecology: Human gut microbes associated with obesity. Nature (2006). doi:10.1038/4441022a
3. Valdes, A. M., Walter, J., Segal, E. & Spector, T. D. Role of the gut microbiota in nutrition and health. BMJ (2018). doi:10.1136/bmj.k2179
4. Poretsky, R., Rodriguez-R, L. M., Luo, C., Tsementzi, D. & Konstantinidis, K. T. Strengths and limitations of 16S rRNA gene amplicon sequencing in revealing temporal microbial community dynamics. PLoS One (2014). doi:10.1371/journal.pone.0093827
5. Mizrahi-Man, O., Davenport, E. R. & Gilad, Y. Taxonomic Classification of Bacterial 16S rRNA Genes Using Short Sequencing Reads: Evaluation of Effective Study Designs. PLoS One (2013). doi:10.1371/journal.pone.0053608
6. Ringel, Y. & Maharshak, N. Intestinal microbiota and immune function in the pathogenesis of irritable bowel syndrome. American Journal of Physiology - Gastrointestinal and Liver Physiology (2013). doi:10.1152/ajpgi.00207.2012
7. Machiels, K. et al. A decrease of the butyrate-producing species roseburia hominis and faecalibacterium prausnitzii defines dysbiosis in patients with ulcerative colitis. Gut (2014). doi:10.1136/gutjnl-2013-304833
8. Hansen, R. et al. Microbiota of de-novo pediatric IBD: Increased faecalibacterium prausnitzii and reduced bacterial diversity in Crohn’s but not in ulcerative colitis. Am. J. Gastroenterol. (2012). doi:10.1038/ajg.2012.335
9. Sokol, H. et al. Faecalibacterium prausnitzii is an anti-inflammatory commensal bacterium identified by gut microbiota analysis of Crohn disease patients. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. (2008). doi:10.1073/pnas.0804812105
10. Marasco, G. et al. Gut Microbiota and Celiac Disease. Digestive Diseases and Sciences (2016). doi:10.1007/s10620-015-4020-2
11. Kostic, A. D. et al. Genomic analysis identifies association of Fusobacterium with colorectal carcinoma. Genome Res. (2012). doi:10.1101/gr.126573.111
12. Turnbaugh, P. J. et al. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature (2006). doi:10.1038/nature05414
13. Larsen, N. et al. Gut microbiota in human adults with type 2 diabetes differs from non-diabetic adults. PLoS One (2010). doi:10.1371/journal.pone.0009085
14. Vogt, N. M. et al. Gut microbiome alterations in Alzheimer’s disease. Sci. Rep. (2017). doi:10.1038/s41598-017-13601-y
15. Wang, L. et al. Low relative abundances of the mucolytic bacterium Akkermansia muciniphila and Bifidobacterium spp. in feces of children with autism. Appl. Environ. Microbiol. (2011). doi:10.1128/AEM.05212-11
16. Shapiro, J. et al. Psoriatic patients have a distinct structural and functional fecal microbiota compared with controls. J. Dermatol. (2019). doi:10.1111/1346-8138.14933
17. Silverman, G. J. The microbiome in SLE pathogenesis. Nature Reviews Rheumatology (2019). doi:10.1038/s41584-018-0152-z
18. Bodkhe, R., Balakrishnan, B. & Taneja, V. The role of microbiome in rheumatoid arthritis treatment. Therapeutic Advances in Musculoskeletal Disease (2019). doi:10.1177/1759720X19844632
19. Zheng, D., Liwinski, T. & Elinav, E. Interaction between microbiota and immunity in health and disease. Cell Research (2020). doi:10.1038/s41422-020-0332-7
20. Jiménez, E. et al. Isolation of commensal bacteria from umbilical cord blood of healthy neonates born by cesarean section. Curr. Microbiol. (2005). doi:10.1007/s00284-005-0020-3
21. Moles, L. et al. Bacterial Diversity in Meconium of Preterm Neonates and Evolution of Their Fecal Microbiota during the First Month of Life. PLoS One (2013). doi:10.1371/journal.pone.0066986
22. Dominguez-Bello, M. G. et al. Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. (2010). doi:10.1073/pnas.1002601107
23. Kabeerdoss, J. et al. Development of the gut microbiota in southern indian infants from birth to 6 months: A molecular analysis. J. Nutr. Sci. (2013). doi:10.1017/jns.2013.6
24. Biasucci, G., Benenati, B., Morelli, L., Bessi, E. & Boehm, G. Cesarean delivery may affect the early biodiversity of intestinal bacteria. in Journal of Nutrition (2008). doi:10.1093/jn/138.9.1796s
25. Penders, J. et al. Factors influencing the composition of the intestinal microbiota in early infancy. Pediatrics (2006). doi:10.1542/peds.2005-2824
26. Salminen, S., Gibson, G. R., McCartney, A. L. & Isolauri, E. Influence of mode of delivery on gut microbiota composition in seven year old children [5]. Gut (2004). doi:10.1136/gut.2004.041640
27. Penders, J. et al. Quantification of Bifidobacterium spp., Escherichia coli and Clostridium difficile in faecal samples of breast-fed and formula-fed infants by real-time PCR. FEMS Microbiol. Lett. (2005). doi:10.1016/j.femsle.2004.11.052
28. Cooke, G., Behan, J., Clarke, N., Gorman, W. & Costello, M. Comparing the gut flora of Irish breastfed and formula-fed neonates aged between birth and 6 weeks old. Microb. Ecol. Health Dis. (2005). doi:10.1080/08910600500430664
29. Bezirtzoglou, E., Tsiotsias, A. & Welling, G. W. Microbiota profile in feces of breast- and formula-fed newborns by using fluorescence in situ hybridization (FISH). Anaerobe (2011). doi:10.1016/j.anaerobe.2011.03.009
30. Mackie, R. I., Sghir, A. & Gaskins, H. R. Developmental microbial ecology of the neonatal gastrointestinal tract. in American Journal of Clinical Nutrition (1999). doi:10.1093/ajcn/69.5.1035s
31. Jauréguy, F. et al. Effects of intrapartum penicillin prophylaxis on intestinal bacterial colonization in infants. J. Clin. Microbiol. (2004). doi:10.1128/JCM.42.11.5184-5188.2004
32. Tanaka, S. et al. Influence of antibiotic exposure in the early postnatal period on the development of intestinal microbiota. FEMS Immunol. Med. Microbiol. (2009). doi:10.1111/j.1574-695X.2009.00553.x
33. Bäckhed, F. et al. Dynamics and stabilization of the human gut microbiome during the first year of life. Cell Host Microbe (2015). doi:10.1016/j.chom.2015.04.004
34. Yatsunenko, T. et al. Human gut microbiome viewed across age and geography. Nature (2012). doi:10.1038/nature11053
35. Neu, J. Necrotizing enterocolitis: The mystery goes on. Neonatology (2014). doi:10.1159/000365130
36. Zhang, X., Zhivaki, D. & Lo-Man, R. Unique aspects of the perinatal immune system. Nat. Rev. Immunol. (2017). doi:10.1038/nri.2017.54
37. Russell, S. L. et al. Early life antibiotic-driven changes in microbiota enhance susceptibility to allergic asthma. EMBO Rep. (2012). doi:10.1038/embor.2012.32
38. Kronman, M. P., Zaoutis, T. E., Haynes, K., Feng, R. & Coffin, S. E. Antibiotic exposure and IBD development among children: A population-based cohort study. Pediatrics (2012). doi:10.1542/peds.2011-3886
39. Fiebiger, U., Bereswill, S. & Heimesaat, M. M. Dissecting the interplay between intestinal microbiota and host immunity in health and disease: Lessons learned from germfree and gnotobiotic animal models. Eur. J. Microbiol. Immunol. (2016). doi:10.1556/1886.2016.00036
40. Wu, H. J. & Wu, E. The role of gut microbiota in immune homeostasis and autoimmunity. Gut Microbes (2012). doi:10.4161/gmic.19320
41. Damsker, J. M., Hansen, A. M. & Caspi, R. R. Th1 and Th17 cells: Adversaries and collaborators. Annals of the New York Academy of Sciences (2010). doi:10.1111/j.1749-6632.2009.05133.x
42. Hsieh, C. S. et al. Development of TH1 CD4+ T cells through IL-12 produced by Listeria-induced macrophages. Science (80-. ). (1993). doi:10.1126/science.8097338
43. Mazmanian, S. K., Cui, H. L., Tzianabos, A. O. & Kasper, D. L. An immunomodulatory molecule of symbiotic bacteria directs maturation of the host immune system. Cell (2005). doi:10.1016/j.cell.2005.05.007
44. El-Aidy, S., Hooiveld, G., Tremaroli, V., Bäckhed, F. & Kleerebezem, M. The gut microbiota and mucosal homeostasis: Colonized at birth or at adulthood, does it matter? Gut Microbes (2013). doi:10.4161/gmic.23362
45. Belkaid, Y. & Hand, T. W. Role of the microbiota in immunity and inflammation. Cell (2014). doi:10.1016/j.cell.2014.03.011
46. MacPherson, A. J., Slack, E., Geuking, M. B. & McCoy, K. D. The mucosal firewalls against commensal intestinal microbes. Seminars in Immunopathology (2009). doi:10.1007/s00281-009-0174-3
47. McGuckin, M. A., Lindén, S. K., Sutton, P. & Florin, T. H. Mucin dynamics and enteric pathogens. Nat. Rev. Microbiol. (2011). doi:10.1038/nrmicro2538
48. Hooper, L. V. & MacPherson, A. J. Immune adaptations that maintain homeostasis with the intestinal microbiota. Nature Reviews Immunology (2010). doi:10.1038/nri2710
49. Peterson, D. A., McNulty, N. P., Guruge, J. L. & Gordon, J. I. IgA Response to Symbiotic Bacteria as a Mediator of Gut Homeostasis. Cell Host Microbe (2007). doi:10.1016/j.chom.2007.09.013
50. Boullier, S. et al.  Secretory IgA-Mediated Neutralization of Shigella flexneri Prevents Intestinal Tissue Destruction by Down-Regulating Inflammatory Circuits . J. Immunol. (2009). doi:10.4049/jimmunol.0901838
51. Iwasaki, A. & Kelsall, B. L. Freshly isolated peyer’s patch, but not spleen, dendritic cells produce interleukin 10 and induce the differentiation of T helper type 2 cells. J. Exp. Med. (1999). doi:10.1084/jem.190.2.229
52. Smythies, L. E. et al. Inflammation anergy in human intestinal macrophages is due to Smad-induced IκBα expression and NF-κB inactivation. J. Biol. Chem. (2010). doi:10.1074/jbc.M109.069955
53. Atarashi, K. et al. ATP drives lamina propria TH17 cell differentiation. Nature (2008). doi:10.1038/nature07240
54. Zhang, W. et al. Lactic acid bacterial colonization and human rotavirus infection influence distribution and frequencies of monocytes/macrophages and dendritic cells in neonatal gnotobiotic pigs. Vet. Immunol. Immunopathol. (2008). doi:10.1016/j.vetimm.2007.10.001
55. Mørland, B. & Midtvedt, T. Phagocytosis, peritoneal influx, and enzyme activities in peritoneal macrophages from germfree, conventional, and ex-germfree mice. Infect. Immun. (1984). doi:10.1128/iai.44.3.750-752.1984
56. Mikkelsen, H. B., Garbarsch, C., Tranum-Jensen, J. & Thuneberg, L. Macrophages in the small intestinal muscularis externa of embryos, newborn and adult germ-free mice. J. Mol. Histol. (2004). doi:10.1023/B:HIJO.0000039840.86420.b7
57. OHKUBO, T., TSUDA, M., TAMURA, M. & YAMAMURA, M. SHORT PAPER: Impaired Superoxide Production in Peripheral Blood Neutrophils of Germ‐Free Rats. Scand. J. Immunol. (1990). doi:10.1111/j.1365-3083.1990.tb03216.x
58. Ohkubo, T., Tsuda, M., Suzuki, S., El Borai, N. & Yamamura, M. Peripheral blood neutrophils of germ-free rats modified by in vivo granulocyte-colony-stimulating factor and exposure to natural environment. Scand. J. Immunol. (1999). doi:10.1046/j.1365-3083.1999.00456.x
59. Clarke, T. B. et al. Recognition of peptidoglycan from the microbiota by Nod1 enhances systemic innate immunity. Nat. Med. (2010). doi:10.1038/nm.2087
60. Sanos, S. L. et al. RORγt and commensal microflora are required for the differentiation of mucosal interleukin 22-producing NKp46+ cells. Nat. Immunol. (2009). doi:10.1038/ni.1684
61. Kunii, J. et al. Commensal bacteria promote migration of mast cells into the intestine. Immunobiology (2011). doi:10.1016/j.imbio.2010.10.007
62. Fujimura, K. E. & Lynch, S. V. Microbiota in allergy and asthma and the emerging relationship with the gut microbiome. Cell Host and Microbe (2015). doi:10.1016/j.chom.2015.04.007
63. Vignali, D. A. A., Collison, L. W. & Workman, C. J. How regulatory T cells work. Nature Reviews Immunology (2008). doi:10.1038/nri2343
64. Atarashi, K. et al. Induction of colonic regulatory T cells by indigenous Clostridium species. Science (80-. ). (2011). doi:10.1126/science.1198469
65. Round, J. L. et al. The toll-like receptor 2 pathway establishes colonization by a commensal of the human microbiota. Science (80-. ). (2011). doi:10.1126/science.1206095
66. Lathrop, S. K. et al. Peripheral education of the immune system by colonic commensal microbiota. Nature (2011). doi:10.1038/nature10434
67. Imaoka, A., Matsumoto, S., Setoyama, H., Okada, Y. & Umesaki, Y. Proliferative recruitment of intestinal intraepithelial lymphocytes after microbial colonization of germ-free mice. Eur. J. Immunol. (1996). doi:10.1002/eji.1830260434
68. Wei, B. et al. Resident enteric microbiota and CD8+ T cells shape the abundance of marginal zone B cells. Eur. J. Immunol. (2008). doi:10.1002/eji.200838432
69. Fujiwara, D. et al.  Systemic Control of Plasmacytoid Dendritic Cells by CD8 + T Cells and Commensal Microbiota . J. Immunol. (2008). doi:10.4049/jimmunol.180.9.5843
70. Wei, B. et al.  Commensal Microbiota and CD8 + T Cells Shape the Formation of Invariant NKT Cells . J. Immunol. (2010). doi:10.4049/jimmunol.0902620
71. Crabbé, P. A., Bazin, H., Eyssen, H. & Heremans, J. F. The normal microbial flora as a major stimulus for proliferation of plasma cells synthesizing IgA in the gut: The germ-free intestinal tract. Int. Arch. Allergy Immunol. (1968). doi:10.1159/000230130
72. BAUER, H., HOROWITZ, R. E., LEVENSON, S. M. & POPPER, H. The response of the lymphatic tissue to the microbial flora. Studies on germfree mice. Am. J. Pathol. (1963).
73. Hooijkaas, H., Benner, R., Pleasants, J. R. & Wostmann, B. S. Isotypes and specificities of immunoglobulins produced by germ‐free mice fed chemically defined ultrafiltered “antigen‐free” diet. Eur. J. Immunol. (1984). doi:10.1002/eji.1830141212
74. Durkin, H. G., Bazin, H. & Waksman, B. H. Origin and fate of IgE-bearing lymphocytes: I. Peyer’s patches as differentiation site of cells simultaneously bearing IgA and IgE. J. Exp. Med. (1981). doi:10.1084/jem.154.3.640
75. Frank, D. N. et al. Molecular-phylogenetic characterization of microbial community imbalances in human inflammatory bowel diseases. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. (2007). doi:10.1073/pnas.0706625104
76. Sokol, H. et al. Specificities of the fecal microbiota in inflammatory bowel disease. Inflamm. Bowel Dis. (2006). doi:10.1097/01.MIB.0000200323.38139.c6
77. Mazmanian, S. K., Round, J. L. & Kasper, D. L. A microbial symbiosis factor prevents intestinal inflammatory disease. Nature (2008). doi:10.1038/nature07008
78. Kelly, D. et al. Commensal anaerobic gut bacteria attenuate inflammation by regulating nuclear-cytoplasmic shutting of PPAR-γ and ReIA. Nat. Immunol. (2004). doi:10.1038/ni1018
79. Dubuquoy, L. et al. PPARγ as a new therapeutic target in inflammatory bowel diseases. Gut (2006). doi:10.1136/gut.2006.093484
80. Maslowski, K. M. et al. Regulation of inflammatory responses by gut microbiota and chemoattractant receptor GPR43. Nature (2009). doi:10.1038/nature08530
81. Wu, H. J. et al. Gut-residing segmented filamentous bacteria drive autoimmune arthritis via T helper 17 cells. Immunity (2010). doi:10.1016/j.immuni.2010.06.001
82. Pozzilli, P., Signore, A., Williams, A. J. K. & Beales, P. E. NOD mouse colonies around the world- recent facts and figures. Immunol. Today (1993). doi:10.1016/0167-5699(93)90160-M
83. Wen, L. et al. Innate immunity and intestinal microbiota in the development of Type 1 diabetes. Nature (2008). doi:10.1038/nature07336
84. Cohen, N. A. et al. A retrospective comparison of fecal microbial transplantation methods for recurrent Clostridium difficile infection. Isr. Med. Assoc. J. (2016).
85. Gallo, A., Passaro, G., Gasbarrini, A., Landolfi, R. & Montalto, M. Modulation of microbiota as treatment for intestinal inflammatory disorders: An uptodate. World Journal of Gastroenterology (2016). doi:10.3748/wjg.v22.i32.7186
86. Cohen, N. A. & Maharshak, N. Novel Indications for Fecal Microbial Transplantation: Update and Review of the Literature. Digestive Diseases and Sciences (2017). doi:10.1007/s10620-017-4535-9