Антибиотики ежегодно спасают бесчисленное количество жизней от вредоносных бактериальных инфекций, но сообщество полезных бактерий, живущих в кишечнике человека, известное как микробиом, часто страдает от побочного ущерба.
Питер Беленький, доцент кафедры молекулярной микробиологии и иммунологии в Университете Брауна, изучает способы минимизации этого побочного эффекта, который может привести к инфекции C. diff и другим опасным для жизни дисбалансам в микробиоме. В новом исследовании, опубликованном в четверг, 9 сентября.12 в книге «Метаболизм клеток» Беленький и его коллеги обнаружили, что антибиотики изменяют состав и метаболизм микробиома кишечника у мышей, и что диета мыши может смягчить или усугубить эти изменения.
Выводы - это шаг, по словам Беленького, к тому, чтобы помочь людям лучше переносить лечение антибиотиками.
«Врачи теперь знают, что каждый рецепт антибиотика может привести к очень вредным последствиям для здоровья, связанным с микробиомом, но у них нет надежных инструментов для защиты этого критически важного сообщества, а также для лечения смертельных инфекций», - сказал Беленький. «Цель моей лаборатории - определить новые способы защиты микробиома, которые могут смягчить некоторые из худших побочных эффектов антибиотиков».
Кишечный микробиом представляет собой экосистему, состоящую из триллионов бактерий, которые эволюционировали вместе с хозяином. По словам Беленьки, это сообщество помогает хозяину разными способами, такими как расщепление пищевых волокон и помощь в поддержании общего здоровья кишечника, обеспечивая формирование кишечными клетками плотного барьера и конкуренцию за ресурсы с вредными бактериями.
Ведущий автор исследования Дэмиен Кабрал, докторант программы Брауна по патобиологии, лечил три группы мышей разными антибиотиками, а затем наблюдал, как изменился состав бактерий в кишечнике мышей и как бактерии адаптировались на метаболическом уровне после лечение антибиотиками.
Амоксициллин, обычно используемый для лечения ушных инфекций и острого фарингита, резко уменьшил количество видов бактерий, присутствующих в кишечнике, и изменил гены, используемые оставшимися бактериями. Исследователи также изучили ципрофлоксацин, используемый для лечения инфекций мочевыводящих путей и брюшного тифа, и доксициклин, часто применяемый при лечении болезни Лайма и инфекций носовых пазух. Изменения, связанные с этими препаратами, были менее выражены.
Один тип потенциально полезных бактерий, распространенных в кишечнике человека, Bacteroides thetaiotaomicron, на самом деле процветал после лечения амоксициллином. По словам Беленьки, после лечения эти бактерии увеличили свою зависимость от ферментов, расщепляющих клетчатку, что, по-видимому, позволяет им процветать в измененной экосистеме и каким-то образом защищает их от антибиотика.
В целом, бактерии уменьшили использование генов, участвующих в нормальном росте, таких как создание новых белков и ДНК. В то же время они также увеличили использование генов, ответственных за устойчивость к стрессу.
Интересно, что команда Беленького обнаружила, что добавление глюкозы к диете мыши, которая обычно богата клетчаткой и бедна простыми сахарами, увеличивает восприимчивость Bacteroides thetaiotaomicron к амоксициллину. Это намекает на то, что диета может защитить некоторые полезные кишечные бактерии от разрушительного действия антибиотиков.
«Мы давно знали, что антибиотики влияют на микробиом», - сказал Беленький. «Мы также знаем, что диета влияет на микробиом. Это первая статья, которая объединяет эти два факта».
Беленький предупредил, что исследование проводилось на грызунах, и еще многое предстоит узнать о взаимодействии между диетой хозяина, метаболизмом микробиома и уязвимостью к различным антибиотикам.
«Теперь, когда мы знаем, что диета важна для восприимчивости бактерий к антибиотикам, мы можем задать новые вопросы о том, какие питательные вещества оказывают влияние, и посмотреть, сможем ли мы предсказать влияние различных диет», - сказал он.
Команда Беленького изучает, как различные виды пищевых волокон влияют на изменение микробиома после лечения антибиотиками, и как диабет может влиять на метаболическую среду микробиома и чувствительность к антибиотикам.