Pienillä annoksilla altistuminen antibiooteille voi vaikuttaa merkittävästi suolistobakteereihin

Alhaisia ​​antibiootteja havaitaan usein ympäristön epäpuhtauksina, esimerkiksi laajasta käytöstä karjankasvatuksessa. Tiedetään, että heikot antibiootit voivat muuttaa dramaattisesti ihmisen suoliston mikrobiomia, mutta miksi näin tapahtuu, on ollut mysteeri.

Raghuveer Parthasarathy, fysiikan professori ja UO:n molekyylibiologian instituutin jäsen

Seeprakala -toukat ovat hyvä malli mysteerin ratkaisemiseksi, Parthasarathy sanoi, koska niillä on monia anatomisia yhtäläisyyksiä ihmisten ja muiden selkärankaisten kanssa, ja niiden suoliston mikrobit voidaan havaita suoraan.

Tohtoriopiskelija Brandon H.Schlomann ja tutkijatohtori Travis J.Wiles johtivat projektia, joissa toukat havaittiin 3D -mikroskopialla, kun ne altistettiin siprofloksasiiniantibiootin pitoisuuksille, jotka olivat verrattavissa ympäristönäytteistä usein havaittuihin pitoisuuksiin.

Tutkijat tarkastelivat erikseen seeprakalaa, jossa oli yksi kahdesta eri bakteerilajista, joita kumpikin esiintyy seeprakalojen suolistossa. Yhden lajin bakteerit ovat liikkuvia ja nopeasti uivia. Muiden lajien bakteerit ovat lähes kokonaan kasautuneet tiheisiin pesäkkeisiin.

Antibiootin läsnä ollessa Molemmat bakteerityypit osoittivat dramaattisia muutoksia käyttäytymisessään. Normaalisti liikkuvat lajit muuttuivat paljon hitaammiksi ja muodostivat aggregaatteja. Normaalisti kasautuneet lajit muuttuivat rakenteessa muodostaen vielä suurempia pesäkkeitä, pienemmällä hajanaisuudella.

Kummassakin tapauksessa, tehostunut aggregaatio teki bakteereista herkempiä suoliston mekaanisille supistuksille, mikä johtaa suurempaan karkottamiseen suolistosta ja yli satakertaisiin tippoihin suolistopopulaatioissa.

"Tuloksemme, "Parthasarathy sanoi, "ehdottaa, että suolen fyysisen aktiivisuuden vuoksi, antibioottikontaminaatio saa aikaan paljon suurempia muutoksia suoliston mikrobiomiin kuin voisi pelkästään tutkimalla bakteereja. Tavallaan, suolisto vahvistaa heikkojen antibioottien vaikutuksia. "

Heidän havaintojensa perusteella tutkijat ovat kehittäneet matemaattisen mallin bakteeridynamiikasta suolistossa, jossa on ennusteita pesäkekokoista, jotka vastasivat kokeellisia tietoja. Malli on samanlainen kuin polymeerien ja mikrohiukkasten kasvu, näytetään, kirjoittajat kirjoittavat, että fysiikassa kehitettyjä menetelmiä voidaan soveltaa hedelmällisesti suoliston mikrobiomin tutkimuksiin.

Parthasarathy odottaa, että ryhmän havainnot koskevat enemmän kuin seeprakalaa.

"Laaja valikoima bakteereja reagoi heikkoihin antibiooteihin muuttamalla niiden muotoa ja aggregaatiokäyttäytymistä, "Hän sanoi." Kaikki selkärankaisten suolet - ihmiset mukaan lukien - kuljettavat ruokaa ja mikrobeja, ja niiden mekaniikka ohjaavat bakteeriryhmien liikettä. Epäilemme, siksi, että havaitsemamme asiat ovat melko yleisiä lajeittain, mukaan lukien ihmiset ja muut eläimet. "

Malli, Parthasarathy ja kollegat kirjoittavat, tarjoaa puitteet ihmisten ja muiden eläinten antibioottien häiriöiden arvioimiseksi. Viiden jäsenen tiimi ehdottaa, että elävien antibiooteille altistuneiden bakteerien karkottaminen eläinten suolista aggregaatiopohjaisen prosessin kautta voi olla mekanismi antibioottiresistenssin leviämiselle.

• Rotavirusinfektiolla voi olla merkitystä tyypin 1 diabeteksen kehittymisessä
• Tutkimus osoittaa geenin, jonka avulla klamydia voi ottaa DNA:ta isäntäympäristöstä