"Šioje ataskaitoje pristatomi antibiotikai kaip kritinis egzogeninis žarnyno mikrobiotos osteimuninio atsako moduliatorius, kai vystosi skeletas po brendimo, “ - sako Chadas M. Novince, D.D.S., Daktaras, medicinos ir dantų medicinos kolegijų docentas, tiriantis mikrobiomo poveikį osteimunologijai ir skeleto vystymuisi. „Žmonės parodė, kad antibiotikai trikdo mikrobiotą, tačiau tai yra pirmasis žinomas tyrimas, įvertinantis, kaip tai turi įtakos imuninėms ląstelėms, reguliuojančioms kaulų ląsteles ir bendrą skeleto fenotipą. Šis darbas sujungia visą istoriją “.
Po brendimo vystymosi etapas yra kritinis plastiškumo langas, palaikantis maždaug 40 procentų mūsų didžiausios kaulų masės. Naujausi „Novince“ laboratorijos ir kitų darbai parodė, kad žarnyno mikrobiota prisideda prie skeleto sveikatos. Norint nustatyti žarnyno mikrobiotos sutrikimo antibiotikais poveikį kaulų vystymuisi po brendimo, Novince dirbo su komandos nariais MUSC ir gydė peles trijų antibiotikų kokteiliu. Bendradarbiaudamas su mikrobiomų mokslininku Aleksandru V. Aleksejenko, Daktaras, biomedicinos informatikos centro docentas ir žmogaus mikrobiomų tyrimų programos MUSC įkūrėjas, jie galėjo parodyti, kad gydymas antibiotikais sukėlė didelių žarnyno mikrobiotos pokyčių, dėl to atsiranda specifinių didelių bakterijų grupių pokyčių.
„Daktaro Aleksejenko buvimas komandoje yra unikali stiprybė, “ - sako Novince.
Po to, kai antibiotikai sutrikdė mikrobiotą, Novince laboratorija ištyrė skeleto sistemos vientisumą. Antibiotikų sukelti mikrobiotos pokyčiai mažai paveikė žievės kaulą; vis dėlto, įvyko reikšmingų trabekulinio kaulo pokyčių, kaulų tipas, kuriame vyksta didelis kaulų metabolizmas. Nors ankstesniame darbe buvo tiriamas kaulų ląstelių tankis visame skelete gydant antibiotikais, šis darbas buvo sutelktas į ląstelių detales, kuriomis grindžiama kaulų priežiūra. Kaulų apykaitą kontroliuoja pusiausvyra tarp kaulus rezorbuojančių (osteoklastų) ir kaulus formuojančių (osteoblastų) ląstelių. Įdomu tai, osteoblastų pokyčių nebuvo, o osteoklastų ląstelių skaičius, padidėjo dydis ir aktyvumas.
Norėdami nustatyti, kas padidino osteoklastų aktyvumą, Novince laboratorija įvertino kelių osteoklastų signalinių molekulių lygį. Jie nustatė, kad antibiotikais gydytų gyvūnų kraujotakoje padidėjo pro-osteoklastinių signalinių molekulių kiekis, tai rodo, kad padidėjęs osteoklastų aktyvumas yra specifinio imuninio atsako į mikrobiotos pasikeitimą rezultatas.
Kitas svarbus klausimas buvo tai, kaip antibiotikai veikia imunines ląsteles kaulų čiulpų aplinkoje.
„Mūsų tyrimas iš tikrųjų gali pasinerti į specifinius prisitaikančius ir įgimtus imuninių ląstelių mechanizmus kaulų čiulpų aplinkoje, kad parodytų, kad yra poveikis kaulų ląstelėms, “-sako Jessica D. Hathaway-Schrader, Daktaras, doktorantas ir pirmasis šio tyrimo autorius.
Ištyrus imuninių ląstelių populiacijas kaulų čiulpuose, stebėtinai nustatyta, kad antibiotikais gydytų gyvūnų mieloidinės kilmės slopinančių ląstelių (MDSC) žymiai padaugėjo. Žinoma, kad MDSC reguliuoja įgimtą ir prisitaikantį imuninį atsaką įvairių ligų metu, tačiau nebuvo plačiai ištirtos sveikatos srityje. Be to, Antigeno pateikimas ir apdorojimas buvo slopinami kaulų čiulpuose gydant antibiotikais.
Apibendrinant, Novince'o grupė parodė, kad žarnyno mikrobiotos sutrikimas antibiotikais sutrikdo ryšį tarp imuninių ląstelių ir kaulų ląstelių. Nors dabartiniame tyrime buvo naudojamas plataus spektro antibiotikų kokteilis, skirtas žiauriai sutrikdyti žarnyno bakterijų sudėtį, rezultatai reikalauja tolesnio tyrimo. Būsimi tyrimai yra skirti įtraukti antibiotikų režimą, kuris geriau pritaikytas žmogaus antibiotikų gydymui. Šių tyrimų metu būtų galima atlikti klinikinius tyrimus, kuriais siekiama nustatyti specifinių antibiotikų poveikį žarnyno mikrobiomai. Šis tyrimas padėtų sukurti neinvazines terapines intervencijas mikrobiomoje, skirtą skeleto pablogėjimo prevencijai ir gydymui.