Nízka dávka antibiotík môže mať veľký vplyv na črevné baktérie

Antibiotikum, ktoré sa bežne nachádza v nízkych koncentráciách v životnom prostredí, môže mať veľký vplyv na črevné baktérie, správa výskumníkov z University of Oregon.

Štúdium, uverejnené tento týždeň v Zborník Národnej akadémie vied , aplikoval trojrozmernú mikroskopiu na takmer priehľadné zebrafish, aby ukázal, ako slabé hladiny antibiotík indukujú štrukturálne zmeny v črevných bakteriálnych komunitách, ktoré spôsobujú vážne poklesy bakteriálnej populácie.

Nízke hladiny antibiotík sa často vyskytujú ako kontaminanty životného prostredia, napríklad z rozšíreného používania pri chove hospodárskych zvierat. Je známe, že slabé antibiotiká môžu dramaticky zmeniť ľudský črevný mikrobióm, ale prečo sa to deje, bolo záhadou.

Raghuveer Parthasarathy, profesor fyziky a člen Ústavu molekulárnej biológie UO

Larvy zebra sú dobrým modelom na zvládnutie záhady, Parthasarathy povedal:pretože zdieľajú mnoho anatomických podobností s ľuďmi a inými stavovcami, a ich črevné mikróby je možné priamo pozorovať.

Projekt viedol doktorand Brandon H. Schlomann a postdoktorandský výskumník Travis J. Wiles, v ktorých boli larvy pozorované pomocou 3D mikroskopie, pretože boli vystavené koncentráciám antibiotika ciprofloxacínu v hladinách porovnateľných s hladinami, ktoré sa často vyskytujú vo vzorkách životného prostredia.

Vedci sa osobitne pozreli na zebriky nesúce jeden z dvoch rôznych bakteriálnych druhov, z ktorých sa každý často nachádza v čreve zebra. Baktérie jedného z týchto druhov sú pohyblivé a rýchlo plávajú. Baktérie ostatných druhov sú takmer úplne agregované v hustých kolóniách.

V prítomnosti antibiotika oba druhy baktérií vykazovali dramatické zmeny v ich správaní. Normálne pohyblivé druhy sa stali oveľa pomalšími a vytvorili agregáty. Normálne agregované druhy sa v štruktúre posunuli a vytvorili ešte väčšie kolónie, s menšou fragmentáciou.

V oboch prípadoch, zvýšená agregácia spôsobila, že baktérie boli citlivejšie na mechanické kontrakcie čriev, čo vedie k zvýšenému vypudeniu z čreva a viac ako stonásobným kvapkám v črevných populáciách.

„Naše zistenia, "Parthasarathy povedala, "naznačujú, že vzhľadom na fyzickú aktivitu čreva, kontaminácia antibiotikami vyvoláva oveľa väčšie zmeny v črevnom mikrobióme, než by sa dalo predpokladať pri jednoduchom štúdiu baktérií. V istom zmysle, črevo zosilňuje účinky slabých antibiotík. “

Na základe ich pozorovaní vedci vyvinuli matematický model bakteriálnej dynamiky v čreve, s predpoveďami veľkostí kolónií, ktoré zodpovedajú experimentálnym údajom. Tento model je podobný modelu rastu polymérov a mikročastíc, ukazujúci, spoluautori píšu, že metódy vyvinuté vo fyzike je možné úspešne uplatniť pri štúdiách črevného mikrobiómu.

Parthasarathy očakáva, že zistenia tímu sa budú vzťahovať na viac ako zebra.

„Široká škála baktérií reaguje na slabé antibiotiká zmenou ich tvaru a agregačného správania, "povedal." Všetky črevá stavovcov - vrátane ľudí - prepravujú potravu a mikróby, a ich mechanika poháňa pohyb bakteriálnych skupín. Máme podozrenie, preto, že veci, ktoré sme objavili, sú celkom všeobecné pre všetky druhy, vrátane ľudí a iných zvierat. “

Model, Parthasarathy a kolegovia píšu, poskytuje rámec pre hodnotenie odchýlok od antibiotík u ľudí a iných zvierat. Päťčlenný tím naznačuje, že vylúčenie živých baktérií vystavených antibiotikám z čriev zvierat procesom založeným na agregácii môže byť mechanizmom šírenia rezistencie na antibiotiká.

• Rotavírusová infekcia môže hrať úlohu vo vývoji diabetu 1. typu
• Štúdia presne určuje gén, ktorý umožňuje chlamýdiám zachytiť DNA z hostiteľského prostredia