Wetenschappers onderzoeken hoe breedspectrum antibioticatherapie de interactie van darmbacteriën beïnvloedt

De menselijke darm wemelt van miljarden nuttige bacteriën. Therapieën die antibiotica gebruiken, vernietigen vaak de meeste van hen. Of en hoe de darmflora zich daarna herstelt, is onderzocht door een onderzoeksteam met onder meer wetenschappers van het MDC. De resultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuur Microbiologie .

Het menselijke spijsverteringskanaal herbergt een universum van kleine organismen. Er zijn ongeveer net zoveel bacteriën in de darm als er mensen op aarde leven. Deze micro-organismen dienen bijna altijd het welzijn van hun gastheer. Ze helpen bij het verteren van voedsel, vitamines produceren, en train het immuunsysteem. In aanvulling, hun aanwezigheid helpt de verspreiding van ziekteverwekkers tegen te gaan.

Maar de darmmicrokosmos, ook wel het microbioom genoemd, is gevoelig voor storingen. "Als je uit balans raakt, er is een risico op infectie, overgewicht, en suikerziekte, evenals inflammatoire en neurologische ziekten, " zegt dr. Sofia Forslund, die in mei van dit jaar overstapte van het European Molecular Biology Lab (EMBL) in Heidelberg naar het Max Delbrück Center for Molecular Medicine (MDC) in Berlijn om de complexe interacties tussen mensen en microbiomen te bestuderen.

Antibiotica laten blijvende sporen achter in de darm

In een recent gepubliceerd onderzoek in Natuur Microbiologie , Forslund, samen met collega's uit Denemarken, Duitsland, en China, onderzocht hoe breedspectrum antibioticatherapie de interactie van darmbacteriën beïnvloedt. "We waren in staat om aan te tonen dat het microbioom zes maanden na toediening van het medicijn bijna volledig was hersteld, " zegt de Zweedse onderzoeker. Maar slechts "bijna":"Sommige gevoelige bacteriesoorten zijn volledig verdwenen, ', zegt Forslund.

In het vierdaagse onderzoek het team onder leiding van MDC-onderzoekers en twee wetenschappers van de Universiteit van Kopenhagen dienden een cocktail van drie antibiotica toe (meropenem, gentamicine, en vancomycine) tot twaalf gezonde jonge mannen die hadden ingestemd met deelname. Deze medicijnen worden vooral gebruikt als meer gebruikelijke antibiotica niet meer werken, omdat de bacteriën er al resistent voor zijn geworden.

Sommige soorten bacteriën overleefden de toediening van het medicijn

De onderzoekers bestudeerden vervolgens zes maanden lang het microbioom van hun proefpersonen. Door middel van DNA-sequencing - een methode om de structuur van het genetisch materiaal te bepalen - bepaalden ze welke bacteriesoorten in de darmen van de mannen aanwezig waren, en welke genen in de bacteriën aanwezig waren. Het team besteedde ook bijzondere aandacht aan resistentiegenen, waarmee de microben zich verdedigen tegen drugs. "Onze studie is waarschijnlijk de eerste die de invloed van antibiotica op bacteriële genactiviteit onderzoekt, ', zegt Forslund.

Eerst werd aangetoond dat de darm niet volledig steriel was geworden ondanks de toediening van drie krachtige antibiotica, meldt de onderzoeker. Onder de resterende bacteriën, het team ontdekte zelfs enkele voorheen onbekende soorten die nog niet zijn gekarakteriseerd. Andere microben kromp en veranderden in sporen - een levensvorm waarin bacteriën vele jaren in precaire omstandigheden kunnen blijven bestaan ​​zonder hun oorspronkelijke eigenschappen te verliezen.

Er verschenen aanvankelijk steeds meer ziekteverwekkers

De daaropvolgende herbevolking van de darm was geleidelijk. "Vergelijkbaar met wanneer een bos zich langzaam herstelt na een brand, " zegt Forslund. Echter, volgens de onderzoeker bacteriën met ziekteverwekkende eigenschappen, zoals Enterococcus faecalis en Fusobacterium nucleatum, verscheen aanvankelijk vaker. Tegelijkertijd, het team was in staat om veel virulentiefactoren in de micro-organismen te identificeren - structuren en metabolieten die schadelijker zijn voor de mens. "Deze observatie verklaart waarom de meeste antibiotica gastro-intestinale stoornissen veroorzaken, ', zegt Forslund.

Overuren, echter, de darmflora normaliseerde weer. Slechte microben werden steeds vaker vervangen door goede bacteriën zoals de melkzuurproducerende bifidobacteriën die een belangrijke rol spelen bij het weghouden van ziekteverwekkers. Na zes maanden, het microbioom van de proefpersonen was bijna hetzelfde als voorheen. Echter, meer dan een paar van de eerdere bacterievariëteiten ontbraken. "Zoals verwacht, het aantal resistentiegenen in de bacteriën nam ook toe, " meldt Forslund. Verrassend genoeg het was niet zo dat de bacteriesoorten die het snelst terugkwamen na antibioticatoediening ook de meeste resistentiegenen hadden. "Dit genetische materiaal lijkt op de lange termijn waarschijnlijker een rol te spelen bij de herbevolking van de darm, ", zegt de onderzoeker.

Ook het longmicrobioom wordt verder onderzocht

"Gezien het schijnbaar permanente verlies van individuele soorten en het toegenomen aantal resistentiegenen, het onderzoek laat maar weer eens zien hoe belangrijk het is om zorgvuldig met antibiotica om te gaan, "Forslund benadrukt, toe te voegen:"Er moet ook verder worden onderzocht hoe toekomstige succespercentages kunnen worden verhoogd bij het beschermen van het gevoelige microbioom tegen schade veroorzaakt door antibiotica."

De wetenschapper is van plan een bijdrage te leveren aan dit onderzoek. Bijvoorbeeld, de MDC voert momenteel een observatiestudie uit waarmee Forslund wil uitvinden hoe antibioticabehandelingen op langere termijn de darmbiodiversiteit beïnvloeden - en of een grotere uitputting van soorten het risico op obesitas en stofwisselingsziekten verhoogt. Ook wil ze onderzoeken hoe vaak darmbacteriën hun resistentiegenen uitwisselen tijdens antibioticatoediening. Een studie naar de invloed van deze medicijnen op het longmicrobioom is al in de planningsfase.

• Eén type Chlamydia-eiwit manipuleert menselijke cellen op twee verschillende manieren
• Dieetbeperking kan leeftijdsgerelateerde achteruitgang van de integriteit van de menselijke darm helpen voorkomen