The intestinal microbiota has become a relevant aspect of human health.Microbial colonization runs in parallel with immune system maturation and plays a role in intestinal physiology and regulation.Increasing evidence on early microbial contact suggest that human intestinal microbiota is seeded before birth.Maternal microbiota forms the first microbial inoculum, and from birth, the microbial diversity increases and converges toward an adult-like microbiota by the end of the first 3Á5 years of life.Perinatal factors such as mode of delivery, diet, genetics, and intestinal mucin glycosylation all contribute to influence microbial colonization.Once established, the composition of the gut microbiota is relatively stable throughout adult life, but can be altered as a result of bacterial infections, antibiotic treatment, lifestyle, surgical, and a longterm change in diet.Shifts in this complex microbial system have been reported to increase the risk of disease.Therefore, an adequate establishment of microbiota and its maintenance throughout life would reduce the risk of disease in early and late life.This review discusses recent studies on the early colonization and factors influencing this process which impact on health.

Objective

 The early intestinal microbiota exerts important stimuli for immune development, and a reduced microbial exposure as well as caesarean section (CS) has been associated with the development of allergic disease. Here we address how microbiota development in infants is affected by mode of delivery, and relate differences in colonisation patterns to the maturation of a balanced Th1/Th2 immune response. 

Design

 The postnatal intestinal colonisation pattern was investigated in 24 infants, born vaginally (15) or by CS (nine). The intestinal microbiota were characterised using pyrosequencing of 16S rRNA genes at 1 week and 1, 3, 6, 12 and 24 months after birth. Venous blood levels of Th1- and Th2-associated chemokines were measured at 6, 12 and 24 months. 

Results

 Infants born through CS had lower total microbiota diversity during the first 2 years of life. CS delivered infants also had a lower abundance and diversity of the Bacteroidetes phylum and were less often colonised with the Bacteroidetes phylum. Infants born through CS had significantly lower levels of the Th1-associated chemokines CXCL10 and CXCL11 in blood. 

Conclusions

 CS was associated with a lower total microbial diversity, delayed colonisation of the Bacteroidetes phylum and reduced Th1 responses during the first 2 years of life.

BackgroundIt is debated whether a low total diversity of the gut microbiota in early childhood is more important than an altered prevalence of particular bacterial species for the increasing incidence of allergic disease. The advent of powerful, cultivation-free molecular methods makes it possible to characterize the total microbiome down to the genus level in large cohorts.ObjectiveWe sought to assess microbial diversity and characterize the dominant bacteria in stool during the first year of life in relation to atopic eczema development.MethodsMicrobial diversity and composition were analyzed with barcoded 16S rDNA 454-pyrosequencing in stool samples at 1 week, 1 month, and 12 months of age in 20 infants with IgE-associated eczema and 20 infants without any allergic manifestation until 2 years of age (ClinicalTrials.gov ID NCT01285830).ResultsInfants with IgE-associated eczema had a lower diversity of the total microbiota at 1 month (P = .004) and a lower diversity of the bacterial phylum Bacteroidetes and the genus Bacteroides at 1 month (P = .02 and P = .01) and the phylum Proteobacteria at 12 months of age (P = .02). The microbiota was less uniform at 1 month than at 12 months of age, with a high interindividual variability. At 12 months, when the microbiota had stabilized, Proteobacteria, comprising gram-negative organisms, were more abundant in infants without allergic manifestation (Empirical Analysis of Digital Gene Expression in R [edgeR] test: P = .008, q = 0.02).ConclusionLow intestinal microbial diversity during the first month of life was associated with subsequent atopic eczema. It is debated whether a low total diversity of the gut microbiota in early childhood is more important than an altered prevalence of particular bacterial species for the increasing incidence of allergic disease. The advent of powerful, cultivation-free molecular methods makes it possible to characterize the total microbiome down to the genus level in large cohorts. We sought to assess microbial diversity and characterize the dominant bacteria in stool during the first year of life in relation to atopic eczema development. Microbial diversity and composition were analyzed with barcoded 16S rDNA 454-pyrosequencing in stool samples at 1 week, 1 month, and 12 months of age in 20 infants with IgE-associated eczema and 20 infants without any allergic manifestation until 2 years of age (ClinicalTrials.gov ID NCT01285830). Infants with IgE-associated eczema had a lower diversity of the total microbiota at 1 month (P = .004) and a lower diversity of the bacterial phylum Bacteroidetes and the genus Bacteroides at 1 month (P = .02 and P = .01) and the phylum Proteobacteria at 12 months of age (P = .02). The microbiota was less uniform at 1 month than at 12 months of age, with a high interindividual variability. At 12 months, when the microbiota had stabilized, Proteobacteria, comprising gram-negative organisms, were more abundant in infants without allergic manifestation (Empirical Analysis of Digital Gene Expression in R [edgeR] test: P = .008, q = 0.02). Low intestinal microbial diversity during the first month of life was associated with subsequent atopic eczema.

Summary Background Low total diversity of the gut microbiota during the first year of life is associated with allergic diseases in infancy, but little is known how early microbial diversity is related to allergic disease later in school age. Objective To assess microbial diversity and characterize the dominant bacteria in stool during the first year of life in relation to the prevalence of different allergic diseases in school age, such as asthma, allergic rhinoconjunctivitis ( ARC ) and eczema. Methods The microbial diversity and composition was analysed with barcoded 16S rDNA 454 pyrosequencing in stool samples at 1 week, 1 month and 12 months of age in 47 infants which were subsequently assessed for allergic disease and skin prick test reactivity at 7 years of age (ClinicalTrials.gov ID NCT01285830). Results Children developing asthma ( n = 8) had a lower diversity of the total microbiota than non‐asthmatic children at 1 week ( P = 0.04) and 1 month ( P = 0.003) of age, whereas allergic rhinoconjunctivitis ( n = 13), eczema ( n = 12) and positive skin prick reactivity ( n = 14) at 7 years of age did not associate with the gut microbiota diversity. Neither was asthma associated with the microbiota composition later in infancy (at 12 months). Children having IgE‐associated eczema in infancy and subsequently developing asthma had lower microbial diversity than those that did not. There were no significant differences, however, in relative abundance of bacterial phyla and genera between children with or without allergic disease. Conclusion and Clinical Relevance Low total diversity of the gut microbiota during the first month of life was associated with asthma but not ARC in children at 7 years of age. Measures affecting microbial colonization of the infant during the first month of life may impact asthma development in childhood.

An altered microbial exposure may underlie the increase of allergic diseases in affluent societies. Probiotics may alleviate and even prevent eczema in infants.To prevent eczema and sensitization in infants with a family history of allergic disease by oral supplementation with the probiotic Lactobacillus reuteri.Double-blind, randomized, placebo-controlled trial, which comprised 232 families with allergic disease, of whom 188 completed the study. The mothers received L reuteri ATCC 55730 (1 x 10(8) colony forming units) daily from gestational week 36 until delivery. Their babies then continued with the same product from birth until 12 months of age and were followed up for another year. Primary outcome was allergic disease, with or without positive skin prick test or circulating IgE to food allergens.The cumulative incidence of eczema was similar, 36% in the treated versus 34% in the placebo group. The L reuteri group had less IgE-associated eczema during the second year, 8% versus 20% (P = .02), however. Skin prick test reactivity was also less common in the treated than in the placebo group, significantly so for infants with mothers with allergies, 14% versus 31% (P = .02). Wheeze and other potentially allergic diseases were not affected.Although a preventive effect of probiotics on infant eczema was not confirmed, the treated infants had less IgE-associated eczema at 2 years of age and therefore possibly run a reduced risk to develop later respiratory allergic disease.Probiotics may reduce the incidence of IgE-associated eczema in infancy.

CD200 (OX2) is a broadly distributed cell surface glycoprotein that interacts with a structurally related receptor (CD200R) expressed on rodent myeloid cells and is involved in regulation of macrophage function. We report the first characterization of human CD200R (hCD200R) and define its binding characteristics to hCD200. We also report the identification of a closely related gene to hCD200R, designated hCD200RLa, and four mouse CD200R-related genes (termed mCD200RLa-d). CD200, CD200R, and CD200R-related genes were closely linked in humans and mice, suggesting that these genes arose by gene duplication. The distributions of the receptor genes were determined by quantitative RT-PCR, and protein expression was confirmed by a set of novel mAbs. The distribution of mouse and human CD200R was similar, with strongest labeling of macrophages and neutrophils, but also other leukocytes, including monocytes, mast cells, and T lymphocytes. Two mCD200 receptor-like family members, designated mCD200RLa and mCD200RLb, were shown to pair with the activatory adaptor protein, DAP12, suggesting that these receptors would transmit strong activating signals in contrast to the apparent inhibitory signal delivered by triggering the CD200R. Despite substantial sequence homology with mCD200R, mCD200RLa and mCD200RLb did not bind mCD200, and presently have unknown ligands. The CD200 receptor gene family resembles the signal regulatory proteins and killer Ig-related receptors in having receptor family members with potential activatory and inhibitory functions that may play important roles in immune regulation and balance. Because manipulation of the CD200-CD200R interaction affects the outcome of rodent disease models, targeting of this pathway may have therapeutic utility.

Early colonization with bifidobacteria and lactobacilli is postulated to protect children from allergy, while Clostridium (C.) difficile colonization might be associated with allergic disease. Previous studies of infant gut microbiota in relation to subsequent allergy development have mostly employed culture-dependent techniques, studied genera of bacteria and the follow-up period was limited to 2 years.To relate gut microbiota in early infancy, notably bifidobacteria and lactobacilli at species level, to allergy development during the first 5 years of life and study if environmental factors influence the early infant gut microbiota.Fecal samples were collected at 1 week, 1 month and 2 months after birth from 47 Swedish infants, followed prospectively to 5 years of age. Bacterial DNA was analysed with real-time PCR and related to allergy development, family size as well as endotoxin and Fel d 1 levels in house dust samples. Primers binding to C. difficile, four species of bifidobacteria, two lactobacilli groups and Bacteroides fragilis were used. Children regarded as allergic manifested allergic symptoms and were skin prick test positive during their first 5 years while non-allergic children were neither.Children who developed allergy were significantly less often colonized with lactobacilli group I (Lactobacillus (L.) rhamnosus, L. casei, L. paracasei), Bifidobacterium adolescentis and C. difficile during their first 2 months. Infants colonized with several Bifidobacterium species had been exposed to higher amounts of endotoxin and grew up in larger families than infants harbouring few species.A more diverse gut microbiota early in life might prevent allergy development and may be related to the previously suggested inverse relationship between allergy, family size and endotoxin exposure.

Abstract During pregnancy, the maternal immune system is challenged by the presence of the fetus, which must be tolerated despite being semiallogeneic. Uterine mucosal (or decidual) macrophages (Mϕ), one of the major leukocyte populations at the fetal–maternal interface, have been implicated in fetal tolerance, but information regarding their regulation is scarce. In this study, we investigated the role of several factors potentially involved in the differentiation and polarization of decidual Mϕ with an in vitro Mϕ differentiation model. By using flow cytometry, we showed that M-CSF and IL-10 were potent inducers of M2 (immunoregulatory) Mϕ markers expressed on human decidual Mϕ (CD14, CD163, CD206, CD209). In contrast, proinflammatory stimuli, and unexpectedly also the Th2-associated IL-4 and IL-13, induced different patterns of expression, indicating that a Th2-dominated environment is not required for decidual Mϕ polarization. M-CSF/IL-10–stimulated and decidual Mϕ also showed similar cytokine secretion patterns, with production of IL-10 as well as IL-6, TNF, and CCL4. Conversely, the proinflammatory, LPS/IFN-γ–stimulated Mϕ produced significantly higher levels of TNF and no IL-10. We also used a gene array with 420 Mϕ-related genes, of which 100 were previously reported to be regulated in a global gene expression profiling of decidual Mϕ, confirming that M-CSF/IL-10–induced Mϕ are closely related to decidual Mϕ. Taken together, our results consistently point to a central role for M-CSF and in particular IL-10 in the shaping of decidual Mϕ with regulatory properties. These cytokines may therefore play an important role in supporting the homeostatic and tolerant immune milieu required for a successful pregnancy.

Summary Introduction Among sensitized infants, those with high, as compared with low levels, of salivary secretory IgA (SIgA) are less likely to develop allergic symptoms. Also, early colonization with certain gut microbiota, e.g. Lactobacilli and Bifidobacterium species, might be associated with less allergy development. Although animal and in vitro studies emphasize the role of the commensal gut microbiota in the development of the immune system, the influence of the gut microbiota on immune development in infants is unclear. Objective To assess whether early colonization with certain gut microbiota species associates with mucosal and systemic immune responses i.e. salivary SIgA and the spontaneous Toll‐like receptor (TLR) 2 and TLR4 mRNA expression and lipopolysaccharide (LPS)‐induced cytokine/chemokine responses in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). Methods Fecal samples were collected at 1 week, 1 month and 2 months after birth from 64 Swedish infants, followed prospectively up to 5 years of age. Bacterial DNA was analysed with real‐time PCR using primers binding to Clostridium difficile , four species of bifidobacteria, two lactobacilli groups and Bacteroides fragilis . Saliva was collected at age 6 and 12 months and at 2 and 5 years and SIgA was measured with ELISA. The PBMCs, collected 12 months after birth, were analysed for TLR2 and TLR4 mRNA expression with real‐time PCR. Further, the PBMCs were stimulated with LPS, and cytokine/chemokine responses were measured with Luminex. Results The number of Bifidobacterium species in the early fecal samples correlated significantly with the total levels of salivary SIgA at 6 months. Early colonization with Bifidobacterium species, lactobacilli groups or C. difficile did not influence TLR2 and TLR4 expression in PBMCs. However, PBMCs from infants colonized early with high amounts of Bacteroides fragilis expressed lower levels of TLR4 mRNA spontaneously. Furthermore, LPS‐induced production of inflammatory cytokines and chemokines, e.g. IL‐6 and CCL4 (MIP‐1β), was inversely correlated to the relative amounts of Bacteroides fragilis in the early fecal samples. Conclusion Bifidobacterial diversity may enhance the maturation of the mucosal SIgA system and early intense colonization with Bacteroides fragilis might down‐regulate LPS responsiveness in infancy.

In pregnancy, the decidua is infiltrated by leukocytes promoting fetal development without causing immunological rejection. Murine regulatory T (Treg) cells are known to be important immune regulators at this site. The aim of the study was to characterize the phenotype and origin of Treg cells and determine the quantitative relationship between Treg, T-helper type 1 (TH1), TH2, and TH17 cells in first-trimester human decidua. Blood and decidual CD4+ T cells from 18 healthy first-trimester pregnant women were analyzed for expression of Treg-cell markers (CD25, FOXP3, CD127, CTLA4, and human leukocyte antigen-DR [HLA-DR]), chemokine receptors (CCR4, CCR6, and CXCR3), and the proliferation antigen MKI67 by six-color flow cytometry. Treg cells were significantly enriched in decidua and displayed a more homogenous suppressive phenotype with more frequent expression of FOXP3, HLA-DR, and CTLA4 than in blood. More decidual Treg cells expressed MKI67, possibly explaining their enrichment at the fetal-maternal interface. Using chemokine receptor expression profiles of CCR4, CCR6, and CXCR3 as markers for TH1, TH2, and TH17 cells, we showed that TH17 cells were nearly absent in decidua, whereas TH2-cell frequencies were similar in blood and decidua. CCR6+ TH1 cells, reported to secrete high levels of interferon gamma (IFNG), were fewer, whereas the moderately IFNG-secreting CCR6− TH1 cells were more frequent in decidua compared with blood. Our results point toward local expansion of Treg cells and low occurrence of TH17 cells. Furthermore, local, moderate TH1 activity seems to be a part of normal early pregnancy, consistent with a mild inflammatory environment controlled by Treg cells.