A exposição a baixas doses de antibióticos pode ter grandes impactos nas bactérias intestinais

Um antibiótico comumente encontrado em baixas concentrações no meio ambiente pode ter grandes impactos nas bactérias intestinais, relatório de pesquisadores da Universidade de Oregon.

O estudo, publicado esta semana no Proceedings of the National Academy of Sciences , aplicou microscopia tridimensional a peixe-zebra quase transparente para mostrar como níveis fracos de antibióticos induzem mudanças estruturais nas comunidades bacterianas do intestino que causam quedas graves nas populações bacterianas.

Baixos níveis de antibióticos são frequentemente encontrados como contaminantes ambientais, por exemplo, do uso generalizado na criação de gado. Sabe-se que antibióticos fracos podem alterar dramaticamente o microbioma intestinal humano, mas por que isso acontece é um mistério.

Raghuveer Parthasarathy, professor de física e membro do Instituto de Biologia Molecular da UO

As larvas do peixe-zebra são um bom modelo para resolver o mistério, Parthasarathy disse, porque eles compartilham muitas semelhanças anatômicas com humanos e outros vertebrados, e seus micróbios intestinais podem ser observados diretamente.

O aluno de doutorado Brandon H. Schlomann e o pesquisador de pós-doutorado Travis J. Wiles lideraram o projeto, em que as larvas foram observadas com microscopia 3D quando foram expostas a concentrações do antibiótico ciprofloxacina em níveis comparáveis ​​aos frequentemente encontrados em amostras ambientais.

Os pesquisadores analisaram separadamente o peixe-zebra carregando uma das duas espécies bacterianas diferentes que são frequentemente encontradas no intestino do peixe-zebra. As bactérias de uma das espécies são móveis e nadam rapidamente. As bactérias das outras espécies estão quase completamente agregadas em colônias densas.

Na presença do antibiótico, ambos os tipos de bactérias mostraram mudanças dramáticas em seu comportamento. As espécies normalmente móveis tornaram-se muito mais lentas e formaram agregados. As espécies normalmente agregadas mudaram de estrutura para formar colônias ainda maiores, com menos fragmentação.

Em ambos os casos, a agregação aumentada tornou as bactérias mais sensíveis às contrações mecânicas do intestino, levando ao aumento da expulsão do intestino e quedas mais de cem vezes nas populações intestinais.

"Nossas descobertas, "Parthasarathy disse, "sugerem que por causa da atividade física do intestino, a contaminação por antibióticos induz mudanças muito maiores no microbioma intestinal do que se suspeitaria apenas estudando bactérias. Num sentido, o intestino amplifica os efeitos de antibióticos fracos. "

Com base em suas observações, os pesquisadores desenvolveram um modelo matemático da dinâmica bacteriana no intestino, com previsões de tamanhos de colônias que combinavam com os dados experimentais. O modelo é semelhante ao de crescimento de polímero e micropartículas, mostrando, os co-autores escrevem, que os métodos desenvolvidos na física podem ser aplicados com sucesso aos estudos do microbioma intestinal.

Parthasarathy espera que as descobertas da equipe se apliquem a mais do que peixes-zebra.

"Uma ampla gama de bactérias responde a antibióticos fracos, mudando sua forma e comportamentos de agregação, "disse ele." Todos os intestinos dos vertebrados - incluindo os humanos - transportam alimentos e micróbios, e sua mecânica impulsiona o movimento de grupos bacterianos. Nós suspeitamos, Portanto, que as coisas que descobrimos são bastante gerais entre as espécies, incluindo humanos e outros animais. "

O modelo, Parthasarathy e colegas escrevem, fornece uma estrutura para avaliar perturbações de antibióticos em humanos e outros animais. A equipe de cinco membros sugere que a expulsão de bactérias vivas expostas a antibióticos dos intestinos dos animais através do processo baseado em agregação pode ser um mecanismo para a disseminação da resistência aos antibióticos.

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