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"Per molto tempo, sappiamo che gli antibiotici hanno un impatto sul microbioma, ", afferma l'autore dello studio Peter Belenky. “Sappiamo anche che la dieta ha un impatto sul microbioma. Questo è il primo documento che mette insieme questi due fatti”.
Belenky afferma che l'obiettivo del lavoro del suo laboratorio è identificare nuovi modi per proteggere il microbioma, che può alleviare alcuni dei peggiori effetti collaterali degli antibiotici.
Il microbioma intestinale è costituito da trilioni di batteri che avvantaggiano l'ospite. Aiutano la scomposizione della fibra alimentare e mantengono la salute intestinale generale competendo con i batteri nocivi per le risorse che sarebbero essenziali per la loro sopravvivenza come i nutrienti e lo spazio.
Sebbene gli antibiotici salvino la vita di innumerevoli persone infettate da batteri nocivi, questi farmaci possono anche interrompere questa comunità di batteri benefici che vivono nell'intestino umano. Questo, a sua volta, può portare ad altre infezioni pericolose per la vita.
Belenky, che è professore di microbiologia e immunologia alla Brown's, ha studiato l'effetto degli antibiotici sull'intestino e ha cercato modi per contrastare gli squilibri nel microbioma che possono portare a infezioni potenzialmente letali come C. difficile .
“Sebbene gli antibiotici disturbino la struttura del microbiota intestinale, i fattori che modulano queste perturbazioni sono poco conosciuti, ” scrive la squadra.
Come recentemente riportato sulla rivista Metabolismo cellulare , Belenky e colleghi hanno ora dimostrato che, sebbene gli antibiotici utilizzati abbiano perturbato la composizione e la capacità metabolica del microbioma intestinale murino, questa interruzione potrebbe anche essere esacerbata o minimizzata apportando modifiche alla dieta degli animali.
Belenky e colleghi sapevano già che il metabolismo batterico è un importante regolatore della suscettibilità agli antibiotici in vitro e probabilmente svolge un ruolo significativo all'interno dell'host. Hanno applicato un approccio metagenomico e metatrascrittomico per studiare le associazioni tra le risposte tassonomiche e trascrizionali indotte dagli antibiotici all'interno del microbioma del topo.
Per lo studio, l'autore principale Damien Cabral e colleghi hanno trattato tre gruppi di topi con diversi antibiotici, vale a dire amoxicillina, ciprofloxacina o doxiciclina. Hanno quindi tracciato come è cambiata la composizione dei microbiomi intestinali degli animali e come i batteri si sono adattati a livello metabolico dopo il trattamento.
amoxicillina, un antibiotico comunemente usato per trattare mal di gola e infezioni dell'orecchio, ha ridotto significativamente i livelli di batteri nell'intestino e ha anche modificato i geni utilizzati dai batteri rimanenti. Ciprofloxacina (spesso usata per trattare le infezioni del tratto urinario) e doxiciclina (comunemente usata per trattare le infezioni del seno), alterato anche il microbioma intestinale, sebbene tali cambiamenti fossero meno pronunciati.
Il team ha scoperto che gli antibiotici hanno alterato significativamente l'espressione delle vie metaboliche chiave a livello dell'intera comunità e delle singole specie.
In particolare, un tipo di batteri benefici, Bacteroides thetaiotaomicron , fiorito in risposta al trattamento con amoxicillina. Questo batterio ha sovraregolato l'utilizzo del polisaccaride per aiutare la digestione delle fibre, un cambiamento che sembra permettergli di fiorire nell'ecosistema alterato e in qualche modo proteggersi dall'antibiotico, dice Belenky.
In genere, i batteri hanno downregolato l'uso di geni coinvolti nei normali processi di crescita come la produzione di nuove proteine e DNA. Hanno anche sovraregolato il loro uso di geni essenziali nella resistenza allo stress
interessante, i ricercatori hanno scoperto che l'aggiunta di glucosio alla dieta degli animali - che di solito è povera di zuccheri semplici e ricca di fibre - aumenta la suscettibilità di B. thetaiotaomicron all'amoxicillina.
“ In vitro , abbiamo scoperto che la sensibilità di questo batterio all'amoxicillina era elevata dal glucosio e ridotta dai polisaccaridi, ” scrive la squadra.
Ciò suggerisce che la dieta può fornire alcuni effetti benefici che possono proteggere i batteri intestinali dagli effetti negativi dell'uso di antibiotici.
Secondo Belenky, i risultati rappresentano un passo avanti per aiutare gli esseri umani a tollerare meglio il trattamento antibiotico:
I medici ora sanno che ogni prescrizione di antibiotici ha il potenziale per portare a risultati sanitari molto dannosi legati al microbioma, ma non hanno strumenti affidabili per proteggere questa comunità critica e allo stesso tempo curare infezioni mortali”.
Però, “ora che sappiamo che la dieta è importante per la suscettibilità batterica agli antibiotici, possiamo porre nuove domande su quali nutrienti stanno avendo un impatto e vedere se possiamo prevedere l'influenza di diete diverse, " lui dice.
Belenky ha avvertito che lo studio ha esaminato solo i roditori e molto resta da imparare sull'interazione tra la dieta dell'ospite, Metabolismo del microbioma e suscettibilità agli antibiotici.
Belenky e il team stanno attualmente studiando in che modo diversi tipi di fibre alimentari possono influenzare il modo in cui il microbioma cambia dopo il trattamento antibiotico, così come il modo in cui il diabete può influenzare l'ambiente metabolico del microbioma e la vulnerabilità agli antibiotici.
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