Forskere undersøker hvordan bredspektret antibiotikabehandling påvirker interaksjonen mellom tarmbakterier

Den menneskelige tarmen vrimler med milliarder av gunstige bakterier. Terapier som bruker antibiotika ødelegger ofte de fleste av dem. Hvorvidt og hvordan tarmfloraen senere vil komme seg, har blitt undersøkt av et forskerteam som inkluderte forskere fra MDC. Resultatene er publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Naturmikrobiologi .

Den menneskelige fordøyelseskanalen huser et univers av små organismer. Det er omtrent like mange bakterier i tarmen som det er mennesker som lever på jorden. Disse mikroorganismer tjener nesten alltid vertenes velvære. De hjelper til med å fordøye mat, produsere vitaminer, og trene immunsystemet. I tillegg, selve tilstedeværelsen bidrar til å dempe spredningen av patogener.

Men tarmmikrokosmos, også kjent som mikrobiomet, er følsom for forstyrrelser. "Når den blir kastet ut av balanse, det er fare for infeksjon, overvekt, og diabetes, samt inflammatoriske og nevrologiske sykdommer, "sier Dr. Sofia Forslund, som i mai i år byttet fra European Molecular Biology Lab (EMBL) i Heidelberg til Max Delbrück Center for Molecular Medicine (MDC) i Berlin for å studere de komplekse interaksjonene mellom mennesker og mikrobiomer.

Antibiotika etterlater permanente spor i tarmen

I en studie som nylig ble publisert i Naturmikrobiologi , Forslund, sammen med kolleger fra Danmark, Tyskland, og Kina, undersøkt hvordan bredspektret antibiotikabehandling påvirker samspillet mellom tarmbakterier. "Vi var i stand til å vise at mikrobiomet nesten var fullstendig gjenopprettet seks måneder etter administrering av legemidler, "sier den svenske forskeren. Men bare" nesten ":" Noen sensitive bakteriearter forsvant helt, sier Forslund.

I den fire dager lange studien, teamet ledet av MDC -forskere og to forskere fra Københavns Universitet administrerte en cocktail med tre antibiotika (meropenem, gentamicin, og vancomycin) til tolv friske unge menn som hadde sagt ja til å delta. Disse stoffene brukes hovedsakelig når mer vanlige antibiotika ikke lenger virker, på grunn av at bakteriene allerede har blitt resistente mot dem.

Noen typer bakterier overlevde legemiddeladministrasjonen

Forskerne studerte deretter emnenes mikrobiomer i seks måneder. Ved hjelp av DNA -sekvensering - en metode som ble brukt for å bestemme strukturen til det genetiske materialet - bestemte de hvilke bakteriearter som var tilstede i menns tarm, og hvilke gener som var tilstede i bakteriene. Teamet tok også særlig hensyn til motstandsgener, som mikrober forsvarer seg mot narkotika. "Vår studie er sannsynligvis den første som undersøkte antibiotikas innflytelse på bakteriell genaktivitet, sier Forslund.

Det ble først vist at tarmen ikke hadde blitt helt steril til tross for administrering av tre potente antibiotika, rapporterer forskeren. Blant de gjenværende bakteriene, teamet oppdaget til og med noen tidligere ukjente arter som ennå ikke har blitt karakterisert. Andre mikrober krympet og ble til sporer - en livsform der bakterier kan vedvare i mange år under usikre forhold uten å miste de opprinnelige egenskapene.

Flere og flere sykdomsfremkallende patogener dukket først opp

Den påfølgende gjenbefolkningen av tarmen var gradvis. "I likhet med når en skog sakte kommer seg etter en brann, "sier Forslund. Imidlertid, ifølge forskeren, bakterier med sykdomsfremkallende egenskaper, som Enterococcus faecalis og Fusobacterium nucleatum, først dukket opp oftere. Samtidig, teamet var i stand til å identifisere mange virulensfaktorer i mikroorganismer - strukturer og metabolitter som er mer skadelige for mennesker. "Denne observasjonen forklarer hvorfor de fleste antibiotika forårsaker gastrointestinale forstyrrelser, sier Forslund.

Over tid, derimot, tarmfloraen normaliserte seg igjen. Dårlige mikrober ble i økende grad erstattet av gode bakterier som melkesyreproduserende bifidobakterier som er med på å holde patogener borte. Etter seks måneder, individets mikrobiom var nesten det samme som før. Derimot, mer enn noen få av de tidligere bakteriesortene manglet. "Som forventet, antallet resistensgener i bakteriene økte også, "rapporterer Forslund. Overraskende nok, det var ikke slik at bakteriearten som dukket opp igjen raskest etter antibiotikatilførsel, også hadde flest resistensgener. "Dette genetiske materialet synes mer sannsynlig å spille en langsiktig rolle i tarmbefolkning, "sier forskeren.

Lungemikrobiomet vil også bli undersøkt nærmere

"Gitt det tilsynelatende permanente tapet av individuelle arter og det økte antallet resistensgener, studien viser nok en gang hvor viktig det er å administrere antibiotika med forsiktighet, "Forslund understreker, og legger til:"Det må også utforskes ytterligere hvordan vi kan øke fremtidige suksessrater for å beskytte det følsomme mikrobiomet mot skade forårsaket av antibiotika."

Forskeren planlegger å bidra til denne forskningen. For eksempel, MDC kjører for tiden en observasjonsstudie der Forslund ønsker å finne ut hvordan langsiktige antibiotikabehandlinger påvirker tarmens biologiske mangfold - og om en større tømming av arter øker risikoen for fedme og metabolske sykdommer. Hun vil også undersøke hvor ofte tarmbakterier utveksler resistensgenene sine under antibiotikabehandling. En studie som undersøker påvirkningen av disse legemidlene på lungemikrobiomet er allerede i planleggingsfasen.

• En type Chlamydia -protein manipulerer menneskelige celler på to forskjellige måter
• Kostholdsbegrensning kan bidra til å forhindre aldersrelatert nedgang i integriteten til menneskelig tarm