Mažos antibiotikų dozės gali turėti didelį poveikį žarnyno bakterijoms

Mažas antibiotikų kiekis dažnai yra aplinkos teršalas, pavyzdžiui, dėl plačiai naudojamo gyvulių auginimo. Yra žinoma, kad silpni antibiotikai gali smarkiai pakeisti žmogaus žarnyno mikrobiomą, bet kodėl taip atsitiko, buvo paslaptis.

Raghuveeris Parthasarathy, fizikos profesorius ir UO Molekulinės biologijos instituto narys

Zebrafish lervos yra geras pavyzdys sprendžiant paslaptį, Parthasarathy sakė:nes jie turi daug anatominių panašumų su žmonėmis ir kitais stuburiniais gyvūnais, ir jų žarnyno mikrobus galima tiesiogiai stebėti.

Projektui vadovavo doktorantas Brandonas H. Schlomannas ir postdoktorantas Travisas J. Wilesas, kuriose lervos buvo stebimos atliekant 3D mikroskopiją, nes jos buvo veikiamos antibiotiko ciprofloksacino koncentracijos, lygios tokiai koncentracijai, kokia dažnai būna aplinkos mėginiuose.

Mokslininkai atskirai žiūrėjo į zebrines žuvis, turinčias vieną iš dviejų skirtingų bakterijų rūšių, kurių kiekviena dažnai randama zebrinių žuvų žarnyne. Vienos rūšies bakterijos yra judrios ir greitai plaukiančios. Kitų rūšių bakterijos beveik visiškai telkiasi tankiose kolonijose.

Esant antibiotikui, abiejų tipų bakterijų elgesys smarkiai pasikeitė. Paprastai judrios rūšys tapo daug lėtesnės ir sudarė agregatus. Paprastai susikaupusių rūšių struktūra pasikeitė, kad susidarytų dar didesnės kolonijos, su mažesniu susiskaidymu.

Abiem atvejais padidėjusi agregacija padarė bakterijas jautresnes mechaniniams žarnyno susitraukimams, dėl to padidėjo išstūmimas iš žarnyno ir daugiau nei šimtas kartų sumažėjo žarnyno populiacijose.

„Mūsų išvados, "Parthasarathy sakė:„rodo, kad dėl žarnyno fizinio aktyvumo, užteršimas antibiotikais sukelia daug didesnius žarnyno mikrobiomo pokyčius, nei būtų galima įtarti vien tik tiriant bakterijas. Tam tikra prasme, žarnynas sustiprina silpnų antibiotikų poveikį “.

Remdamiesi jų pastebėjimais, mokslininkai sukūrė matematinį bakterijų dinamikos žarnyne modelį, su prognozėmis dėl kolonijų dydžių, kurie atitiko eksperimentinius duomenis. Modelis yra panašus į polimerų ir mikrodalelių augimą, rodo, bendraautoriai rašo, kad fizikoje sukurti metodai gali būti vaisingai pritaikyti žarnyno mikrobiomos tyrimams.

Parthasarathy tikisi, kad komandos išvados bus taikomos daugiau nei zebrafams.

„Daugybė bakterijų reaguoja į silpnus antibiotikus, pakeisdamos jų formą ir agregaciją, - sakė jis. - Visos stuburinių žarnos, įskaitant žmones, gabena maistą ir mikrobus, o jų mechanika skatina bakterijų grupių judėjimą. Mes įtariame, todėl, kad mūsų atrasti dalykai yra gana bendri įvairiose rūšyse, įskaitant žmones ir kitus gyvūnus “.

Modelis, Parthasarathy ir kolegos rašo, yra sistema, skirta įvertinti žmonių ir kitų gyvūnų antibiotikų sutrikimus. Penkių narių komanda teigia, kad gyvų antibiotikų paveiktų bakterijų pašalinimas iš gyvūnų žarnų, naudojant agregaciją, gali būti atsparumo antibiotikams plitimo mechanizmas.

• Rotavirusinė infekcija gali turėti įtakos 1 tipo diabeto vystymuisi
• Tyrimas nustato geną, kuris leidžia chlamidijoms paimti DNR iš šeimininko aplinkos