Tutkimus määrittää suoliston mikrobiomin antibioottihäiriön vaikutuksen luuston terveyteen

Mikrobeja pidetään usein sairauksia aiheuttavina taudinaiheuttajina, ja antibiootteja on käytetty menestyksekkäästi näiden vieraiden hyökkääjien torjumiseksi. Todellisuudessa, kuva on monimutkaisempi. Suurimman osan ajasta elämme sopusoinnussa suolen mikrobistamme kanssa, joka on kokoelma mikro -organismeja, jotka asuttavat terveen suolen. Commensal -bakteerit säätelevät isännän biologisia toimintoja, mukaan lukien luuston terveys. Etelä -Carolinan lääketieteellisen yliopiston (MUSC) tutkijat tutkivat osteimunologiaa, luuston ja immuunijärjestelmän rajapinta, ovat tutkineet vaikutusta terveen suoliston mikrobiomin häiritsemiseen antibiooteilla puberteetin jälkeiseen luuston kehitykseen. Niiden tulokset, julkaistu verkossa 16. tammikuuta, 2019 vuonna American Journal of Pathology , osoitti, että suoliston mikrobiston antibioottihäiriö aiheutti tulehdusta edistävän vasteen, joka johti osteoklastien aktiivisuuden lisääntymiseen.

"Tämä raportti esittelee antibiootit kriittisenä eksogeenisena suoliston mikrobiota-osteimmuunivasteen modulaattorina puberteettisen luuston kehityksen jälkeen, "sanoo Chad M. Novince, D.D.S., Ph.D., apulaisprofessori sekä lääketieteen että hammaslääketieteen korkeakouluissa, joka tutkii mikrobiomin vaikutusta osteimunologiaan ja luuston kehitykseen. "Ihmiset ovat osoittaneet, että antibiootit häiritsevät mikrobiotaa, mutta tämä on ensimmäinen tunnettu tutkimus, jossa arvioidaan, miten sillä on loppupään vaikutuksia luusoluja sääteleviin immuunisoluihin ja luuston yleiseen fenotyyppiin. Tämä teos yhdistää koko tarinan yhteen. "

Puberteetin jälkeinen kehitysvaihe on kriittinen plastisuusikkuna, joka tukee noin 40 prosentin kertymistä luuhuippuamme. Viimeaikaiset Novince -laboratorion ja muiden tutkimukset ovat osoittaneet, että suoliston mikrobiota edistää luuston terveyttä. Suoliston mikrobiston antibioottihäiriön vaikutuksen määrittämiseksi murrosiän jälkeisessä luuston kehityksessä, Novince työskenteli tiimin jäsenten kanssa MUSC:ssa ja hoiti hiiriä kolmen antibiootin cocktaililla. Yhteistyössä mikrobiomitieteilijä Alexander V.Aleksejenkon kanssa Ph.D., apulaisprofessori biolääketieteellisessä informaatiokeskuksessa ja perustajajohtaja MUSC -ohjelmassa ihmisen mikrobiomitutkimukselle, he pystyivät osoittamaan, että antibioottihoito johti merkittäviin muutoksiin suoliston mikrobistossa, aiheuttaen erityisiä muutoksia suuriin bakteeriryhmiin.

"Tohtori Aleksejenko osana tiimiä on ainutlaatuinen vahvuus, ", sanoo Novince.

Mikrobiotan antibioottihäiriön jälkeen Novince -laboratorio tutki luuston eheyttä. Antibioottien aiheuttamilla mikrobiston muutoksilla ei ollut juurikaan vaikutusta aivokuoren luuhun; kuitenkin, trabekulaarisessa luussa tapahtui merkittäviä muutoksia, luutyyppi, jonka luun aineenvaihdunta on nopeaa. Vaikka aiemmassa työssä tarkasteltiin luusolutiheyttä koko luustossa antibioottihoidon aikana, tämä työ keskittyi luun ylläpidon taustalla oleviin solun yksityiskohtiin. Luu-aineenvaihduntaa hallitaan tasapainottamalla luuta resorboivia (osteoklastit) ja luuta rakentavia (osteoblastisoluja). Mielenkiintoista, osteoblasteissa ei tapahtunut muutoksia, kun taas osteoklastisolujen lukumäärä, koko ja aktiivisuus kasvoivat.

Selvittääksesi, mikä aiheutti osteoklastien aktiivisuuden lisääntymisen, Novince -laboratorio arvioi useiden osteoklastien signalointimolekyylien tasot. He havaitsivat, että pro-osteoklastisia signalointimolekyylejä lisättiin antibiooteilla hoidettujen eläinten verenkierrossa, viittaa siihen, että osteoklastien lisääntynyt aktiivisuus on seurausta spesifisestä immuunivasteesta mikrobiston muutokseen.

Seuraava suuri kysymys oli, miten antibiootit vaikuttavat immuunisoluihin luuytimen ympäristössä.

"Tutkimuksemme pystyy todella sukeltamaan erityisiin adaptiivisiin ja synnynnäisiin immuunisolumekanismeihin luuydinympäristössä osoittaaksemme, että sillä on vaikutusta luusoluihin, "sanoo Jessica D. Hathaway-Schrader, Ph.D., tutkijatohtori ja tämän tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja.

Luuytimen immuunisolupopulaatioiden tutkiminen paljasti yllättäen antibiooteilla hoidettujen eläinten myeloidipohjaisten suppressorisolujen (MDSC) merkittävän kasvun. MDSC:iden tiedetään säätelevän synnynnäistä ja adaptiivista immuunivastetta eri sairauksien aikana, mutta niitä ei ole tutkittu laajasti terveydenhuollossa. Lisäksi, antigeenin esittely ja käsittely estettiin luuytimessä antibioottihoidon aikana.

Yhteenvetona, Novince -ryhmä on osoittanut, että suoliston mikrobiston antibioottihäiriö häiritsee immuunisolujen ja luusolujen välistä viestintää. Vaikka nykyisessä tutkimuksessa käytettiin laajakirjoista antibiootti-cocktailia, jonka tarkoituksena oli häiritä vakavasti suolistobakteerien koostumusta, tulokset vaativat lisätutkimuksia. Tulevien tutkimusten tarkoituksena on sisällyttää antibioottihoito, joka paremmin vastaa ihmisen antibioottihoitoja. Nämä tutkimukset voivat johtaa kliinisiin kokeisiin, joiden tarkoituksena on määrittää tiettyjen antibioottien vaikutus suoliston mikrobiomiin. Tämä tutkimus tukisi ei-invasiivisten terapeuttisten toimenpiteiden kehittämistä mikrobiomissa, joiden tarkoituksena on estää ja hoitaa luuston heikkenemistä.

• Bedfont nimittää tohtori Jafar Jafarin Gastrolyzer Medical Advisory Boardin ensimmäiseksi jäseneksi
• Tutkijat ottavat uuden askeleen ymmärtääkseen Salmonella -epidemian aiheuttavia bakteereja