Studiet, offentliggjort i denne uge i Procedurer fra National Academy of Sciences , anvendt tredimensionel mikroskopi på næsten gennemsigtig zebrafisk for at vise, hvordan svage niveauer af antibiotika fremkalder strukturelle ændringer i tarmbakteriesamfund, der forårsager alvorlige fald i bakteriepopulationerne.
Lavt indhold af antibiotika findes ofte som miljøforurenende stoffer, for eksempel fra udbredt brug til opdræt af husdyr. Det er kendt, at svage antibiotika dramatisk kan ændre det humane tarmmikrobiom, men hvorfor dette sker har været et mysterium.
Raghuveer Parthasarathy, professor i fysik og medlem af UO's Institute of Molecular Biology
Zebrafisklarver er en god model til at tackle mysteriet, Parthasarathy sagde, fordi de deler mange anatomiske ligheder med mennesker og andre hvirveldyr, og deres tarmmikrober kan observeres direkte.
Doktoranden Brandon H. Schlomann og postdoktorforsker Travis J. Wiles ledede projektet, hvor larver blev observeret med 3D -mikroskopi, da de blev udsat for koncentrationer af antibiotikumet ciprofloxacin på niveauer, der kan sammenlignes med det, der ofte findes i miljøprøver.
Forskerne kiggede separat på zebrafisk med en af to forskellige bakteriearter, der hver især findes i zebrafisk tarmen. Bakterier af en af arterne er bevægelige og hurtigt svømmende. Bakterier af de andre arter er næsten fuldstændigt aggregeret i tætte kolonier.
I nærvær af antibiotika, begge typer bakterier viste dramatiske ændringer i deres adfærd. De normalt bevægelige arter blev meget langsommere og dannede aggregater. De normalt aggregerede arter skiftede i struktur for at danne endnu større kolonier, med mindre fragmentering.
I begge tilfælde, den forbedrede aggregering gjorde bakterierne mere følsomme over for tarmens mekaniske sammentrækninger, hvilket fører til øget udvisning af tarmen og mere end hundrede gange fald i tarmpopulationerne.
"Vores fund, "Parthasarathy sagde, "foreslår, at på grund af tarmens fysiske aktivitet, forurening med antibiotika forårsager meget større ændringer i tarmmikrobiomet, end man kunne mistænke ved blot at studere bakterier alene. I en vis forstand, tarmen forstærker virkningerne af svage antibiotika. "
Baseret på deres observationer, forskerne udviklede en matematisk model for bakteriedynamik i tarmen, med forudsigelser for kolonistørrelser, der matchede eksperimentelle data. Modellen ligner dem for vækst af polymer og mikropartikler, viser, medforfatterne skriver, at metoder, der er udviklet i fysik, frugtbart kan anvendes på undersøgelser af tarmmikrobiomet.
Parthasarathy forventer, at teamets resultater finder anvendelse på mere end zebrafisk.
"En lang række bakterier reagerer på svage antibiotika ved at ændre deres form og aggregeringsadfærd, "sagde han." Alle hvirveldyrs tarme - inklusive mennesker - transporterer mad og mikrober, og deres mekanik driver bakteriegruppers bevægelse. Vi formoder, derfor, at de ting, vi har opdaget, er ret generelle på tværs af arter, herunder mennesker og andre dyr. "
Modellen, Parthasarathy og kolleger skriver, giver en ramme til vurdering af antibiotiske forstyrrelser hos mennesker og andre dyr. Teamet på fem medlemmer foreslår, at udvisning af levende antibiotika-eksponerede bakterier fra animalsk tarm gennem den aggregeringsbaserede proces kan være en mekanisme til spredning af antibiotikaresistens.
Type 1 -diabetes knyttet til tarmmikrobiom og genetiske faktorer
Patienter på immunterapier bør indtage mere fiber,
Tab af tarmepitelbarriere, der er ansvarlig for COVID-19-relateret MIS-C hos børn,
Infliximab kan hindre effektiviteten af nogle COVID-19-vacciner
Typen af øvre luftvejsbakterier kan påvirke astmaens sværhedsgrad
Forskere bruger fagterapi til succesfuld behandling af alkoholisk leversygdom
Nyt værktøj til at tyde tarmmikrobiomet
De millioner af bakterier, der bor i tarmen, spiller en meget vigtig rolle for sundhed og sygdom. Imidlertid, et konstant problem har været den manglende forståelse af den faktiske sammensætning af de
Den Pepto vil sandsynligvis ikke hjælpe dit sår
Et mavesår er et sår eller en læsion, der udvikler sig i slimhinden i spiserøret, mave, eller tolvfingertarmen. Ikke længe siden, det blev antaget, at sår blev forårsaget af en person, der var stresse
Allergi forbundet med højere junkfood -forbrug,
foreslår ny undersøgelse Mange fødevareallergier i barndommen kan skyldes at spise junkfood, ifølge en ny undersøgelse. Børn med fødevareallergi, og børn, der spiser meget junkfood, har øget kropsnive