Studie bepaalt de impact van antibioticaverstoring van het darmmicrobioom op de gezondheid van het skelet

Microben worden vaak gezien als ziekteverwekkers en antibiotica zijn met succes gebruikt om deze vreemde indringers te bestrijden. In werkelijkheid, het beeld is complexer. Meestal leven we in harmonie met onze commensale darmmicrobiota, dat is de verzameling micro-organismen die de gezonde darm koloniseren. Commensale bacteriën reguleren de biologische functies van de gastheer, inclusief skeletgezondheid. Onderzoekers van de Medical University of South Carolina (MUSC) bestuderen osteo-immunologie, de interface van het skelet en het immuunsysteem, hebben de impact onderzocht van het verstoren van het gezonde darmmicrobioom met antibiotica op de postpuberale skeletontwikkeling. hun resultaten, online gepubliceerd op 16 januari, 2019 in de American Journal of Pathology , toonde aan dat antibioticaverstoring van de darmmicrobiota een pro-inflammatoire respons induceerde die leidde tot verhoogde activiteit van osteoclasten.

"Dit rapport introduceert antibiotica als een kritische exogene modulator van de osteo-immuunrespons van de darmmicrobiota tijdens postpuberale skeletontwikkeling, " zegt Chad M. Novince, DDS, doctoraat, assistent-professor aan zowel de Colleges of Medicine als de Dental Medicine die de impact van het microbioom op osteo-immunologie en skeletontwikkeling bestudeert. "Mensen hebben aangetoond dat antibiotica de microbiota verstoren, maar dit is de eerste bekende studie die evalueert hoe dat stroomafwaartse effecten heeft op immuuncellen die botcellen en het algehele skeletfenotype reguleren. Dit werk brengt het hele verhaal samen."

De post-puberale ontwikkelingsfase is een kritisch venster van plasticiteit dat de opbouw van ongeveer 40 procent van onze piekbotmassa ondersteunt. Recent werk van het Novince-lab en anderen heeft aangetoond dat de darmmicrobiota bijdraagt ​​aan de gezondheid van het skelet. Om de impact van antibiotische verstoring van de darmmicrobiota op post-puberale skeletontwikkeling te bepalen, Novince werkte met teamleden bij MUSC en behandelde muizen met een cocktail van drie antibiotica. In samenwerking met microbioomwetenschapper Alexander V. Alekseyenko, doctoraat, universitair hoofddocent in het Biomedical Informatics Center en stichtend directeur van het MUSC-programma voor onderzoek naar menselijk microbioom, ze konden aantonen dat behandeling met antibiotica leidde tot grote veranderingen in de darmflora, resulterend in specifieke veranderingen aan grote groepen bacteriën.

"Dr. Alekseyenko als onderdeel van het team hebben is een unieke kracht, ' zegt Novin.

Na antibioticaverstoring van de microbiota, het Novince-lab onderzocht de integriteit van het skelet. Door antibiotica geïnduceerde veranderingen in de microbiota hadden weinig invloed op corticaal bot; echter, er waren significante veranderingen in het trabeculaire bot, het type bot dat een hoge mate van botmetabolisme ondergaat. Terwijl eerder werk werd gekeken naar de botceldichtheid in het hele skelet na behandeling met antibiotica, dit werk concentreerde zich op de cellulaire details die ten grondslag liggen aan botonderhoud. Het botmetabolisme wordt gecontroleerd door een balans tussen botresorberende (osteoclast) en botopbouwende (osteoblast) cellen. interessant, er waren geen veranderingen in de osteoblasten, terwijl het aantal osteoclastcellen, grootte en activiteit werden verhoogd.

Om te bepalen waardoor de osteoclastactiviteit toenam, het Novince-lab beoordeelde de niveaus van verschillende osteoclast-signaleringsmoleculen. Ze ontdekten dat niveaus van pro-osteoclastische signaalmoleculen verhoogd waren in de circulatie van met antibiotica behandelde dieren, wat suggereert dat verhoogde osteoclastactiviteit het resultaat is van een specifieke immuunrespons op een verandering in de microbiota.

De volgende grote vraag was hoe antibiotica de immuuncellen in het beenmerg beïnvloeden.

"Onze studie is in staat om in specifieke adaptieve en aangeboren immuuncelmechanismen in de beenmergomgeving te duiken om aan te tonen dat er een effect is op de botcellen, " zegt Jessica D. Hathaway-Schrader, doctoraat, postdoctoraal wetenschapper en eerste auteur van deze studie.

Onderzoek van immuuncelpopulaties in het beenmerg onthulde verrassenderwijs een significante toename van van myeloïde afgeleide suppressorcellen (MDSC's) van met antibiotica behandelde dieren. Van MDSC's is bekend dat ze de aangeboren en adaptieve immuunrespons tijdens verschillende ziekten reguleren, maar zijn niet uitgebreid onderzocht in de gezondheid. Aanvullend, antigeenpresentatie en -verwerking werden onderdrukt in het beenmerg na behandeling met antibiotica.

Samengevat, De groep van Novince heeft aangetoond dat antibioticaverstoring van de darmmicrobiota de communicatie tussen immuuncellen en botcellen ontregelt. Terwijl de huidige studie gebruik maakte van een breedspectrum antibioticumcocktail die bedoeld was om de samenstelling van de darmbacteriën op grove wijze te verstoren, de resultaten rechtvaardigen nader onderzoek. Toekomstige studies zijn gericht op het opnemen van een antibioticumregime dat zich beter vertaalt naar menselijke antibioticabehandelingen. Deze onderzoeken kunnen leiden tot klinische proeven die gericht zijn op het bepalen van de impact van specifieke antibiotica op het darmmicrobioom. Dit onderzoek zou de ontwikkeling van niet-invasieve therapeutische interventies in het microbioom ondersteunen die bedoeld zijn om achteruitgang van het skelet te voorkomen en te behandelen.

• Bedfont benoemt dr. Jafar Jafari als eerste lid van de Gastrolyzer Medical Advisory Board
• Wetenschappers zetten een nieuwe stap in het begrijpen van bacteriën die de Salmonella-epidemie veroorzaken