"Als een arts antibiotica voorschrijft, het zet een veelzijdig experiment op in je maagdarmstelsel, " legt Will Ludington van Carnegie uit "Wat kan dit ons leren over de moleculaire principes van interacties tussen soorten in de natuur?"
Nieuw werk onder leiding van Ludington en Stanford University's K.C. Huang ging op zoek naar een antwoord op deze uitdagende vraag en ontdekte een nieuwe vorm van antibioticatolerantie. Hun bevindingen, die belangrijke gevolgen voor de gezondheid hebben, zijn gepubliceerd door eLife .
Dit is een van de vele onderzoeksgebieden waarop Ludington het microbioom van fruitvliegen gebruikt om de interacties tussen soorten in een bacteriële gemeenschap te begrijpen. Het vormt een ideale omgeving voor het onderzoeken van zowel natuurlijke bacteriële populaties als het menselijke microbioom.
Het menselijke microbioom is een ecosysteem van honderden tot duizenden microbiële soorten die in onze ingewanden leven. Het beïnvloedt onze gezondheid en zelfs onze levensduur. Maar het is moeilijk om de talloze manieren op te helderen waarop de verschillende soorten waaruit ons microbioom bestaat, met elkaar omgaan en elkaar beïnvloeden, zelfs onder normale omstandigheden. Zodra antibiotica zijn ingevoerd, er is weinig bekend over hoe deze vitale gemeenschappen worden beïnvloed op biochemisch niveau.
Daarom is de fruitvlieg zo'n uitstekend model. In tegenstelling tot het menselijk microbioom, het bestaat uit slechts een handvol bacteriesoorten.
We wilden echt begrijpen hoe het richten van een antibioticum op specifieke fysiologische processen van invloed is op de metabole interacties en het delen van hulpbronnen die plaatsvinden tussen bacteriesoorten binnen een gemeenschap. Dit is vooral belangrijk omdat bacteriën in de natuur in diverse gemeenschappen leven."
Andrés Aranda-Díaz, hoofdauteur van Stanford University
De eenvoud van het microbioom van de fruitvlieg maakt het het perfecte voertuig om te onthullen hoe dit biochemische samenspel tussen meerdere soorten wordt veranderd door de introductie van antibiotica.
"We ontdekten dat interacties tussen soorten in het ecosysteem van het darmmicrobioom de effectiviteit van antibiotica beïnvloeden bij het doden van een individuele soort binnen deze gemeenschap, evenals het metabolisme van de hele gemeenschap, " zei Huang.
De onderzoekers toonden aan dat wanneer een type bacterie uit het microbioom van de fruitvlieg, Lactobacillus genaamd - die ook in yoghurt worden gevonden - wordt samen gekweekt met een azijnproducerende vliegbacterie genaamd Acetobacter, het is minder vatbaar voor sterfte door antibiotica.
Dit is een nieuw ontdekte categorie van een fenomeen dat antibioticatolerantie wordt genoemd. wat betekent dat cellen veel langzamer afsterven wanneer ze samen worden gevonden dan wanneer ze alleen zouden zijn. Tolerantie kan gevaarlijk zijn, omdat deze vertraging het risico vergroot dat volledige resistentie tegen het antibioticum zou kunnen ontstaan.
"Normaal gesproken, tolerantie treedt op wanneer een cel zijn metabolisme vertraagt als reactie op blootstelling aan antibiotica, " legde Ludington uit. "Maar in dit geval, de tolerantie is eigenlijk geassocieerd met een verhoogd metabolisme."
Het blijkt dat de Acetobacters het melkzuur consumeren dat als afvalproduct wordt uitgescheiden door naburige Lactobacillus, een fitnessvoordeel voor beide soorten en het triggeren van de tolerantie die het team ontdekte.
"We weten nog niet precies hoe het komt, maar we denken dat de twee bacteriesoorten allebei 'weten' wanneer het andere type cel er is en adequaat reageren, " zei Benjamin Obadia van UC Berkeley. "Deze mechanismen zijn waarschijnlijk ontstaan door samen te leven, en we zouden ze niet hebben gezien als we de twee soorten afzonderlijk hadden bestudeerd."
Het werk van het team laat zien dat het microbioom een belangrijk hulpmiddel kan zijn om de relaties binnen gemeenschappen van bacteriën in de natuurlijke wereld op biochemisch niveau te begrijpen.
"Het illustreert ook dat de gezondheid van het darmmicrobioom moet worden overwogen wanneer antibiotica worden voorgeschreven, ", voegde Ludington eraan toe.
Het bestuderen van de principes die de interacties tussen soorten en soorten bepalen, is de sleutel tot het begrijpen van zoveel grote en kleine ecosystemen en het microbioom is een cruciaal hulpmiddel om deze vragen te onderzoeken.
Een andere recent gepubliceerde samenwerking tussen Ludington, Huang, en een andere Stanford-onderzoeker - bioloog Lucy O'Brien - ontwikkelde nieuwe technologie om de ingewanden van levende fruitvliegjes te visualiseren. Bellymount genoemd, het stelde hen in staat om voor het eerst individuele bacteriële cellen in de darm van een levende fruitvlieg te observeren.
"Door het microbioom in realtime te observeren, we konden de dynamiek ervan meten, " zei Ludington van hun krant, die verscheen in PLOS Biologie.
Het onderzoeksteam ontdekte dat specifieke delen van de darm een hoge microbioomstabiliteit hebben en dat andere een continue omzet hebben. Dit geeft aan dat er structuren in de darm van fruitvliegen zijn die de kolonisatie in stand houden en opent de deur naar de mogelijkheid dat fruitvliegen deze structuren hebben ontwikkeld om hun microbioom te behouden.
"Nu hebben we de macht om de 'gesprekken' die plaatsvinden tussen microbioombacteriën daadwerkelijk af te luisteren, en de darmcellen in hun omgeving, " zei Huang
Onderzoek naar microben die verband houden met hartaanvallen
Diagnose van virale infecties met behulp van technologieën op micro- en nanoschaal
Mondhygiëne en ernst van COVID-19 – de connectie
Onderzoekers identificeren in vitro een bacterie met anti-SARS-CoV-2-activiteit:Dolosigranulum pigrum
Slijm in douchekoppen kan gevaarlijke longbacteriën bevatten, ontdekt onderzoek
Allergieën die verband houden met een hogere consumptie van junkfood,
Chronische hoest kan worden verlicht met nieuw medicijn
Een paar onderzoeken hebben aangetoond dat chronische hoest en de verontrustende symptomen ervan kunnen worden verlicht met behulp van een nieuw medicijn. Ook, het medicijn heeft geen bijwerkingen die
Huishoudelijke ontsmettingsmiddelen kunnen bijdragen aan het risico op obesitas bij kinderen
Canadese onderzoekers hebben aangetoond dat veelgebruikte huishoudelijke schoonmaakmiddelen kinderen te zwaar kunnen maken door veranderingen in hun darmmicroflora te veroorzaken. Sergej M
Menselijke coronavirussen hebben organische materialen nodig om efficiënt tussen oppervlakken te kunnen worden overgedragen
Het ernstige acute respiratoire syndroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) heeft sinds de opkomst eind december 2019 snel meer dan 191 miljoen personen over de hele wereld besmet. Het virus veroorzaakt COVID