Štúdia určuje vplyv narušenia črevného mikrobiómu antibiotikami na zdravie skeletu

Mikróby sú často vnímané ako patogény spôsobujúce choroby a v boji proti týmto cudzím útočníkom boli úspešne použité antibiotiká. V realite, obrázok je zložitejší. Väčšinu času žijeme v harmónii s našou komenzálnou črevnou mikroflórou, čo je zbierka mikroorganizmov kolonizujúcich zdravé črevo. Komenzálne baktérie regulujú biologické funkcie hostiteľa, vrátane kostrového zdravia. Vedci z Lekárskej univerzity v Južnej Karolíne (MUSC), ktorí študujú osteoimunológiu, rozhranie kostrového a imunitného systému, skúmali vplyv narušenia zdravého črevného mikrobiómu antibiotikami na post-pubertálny vývoj skeletu. Ich výsledky, uverejnené online 16. januára 2019 v American Journal of Pathology , ukázali, že narušenie črevnej mikroflóry antibiotikami vyvolalo prozápalovú reakciu, ktorá viedla k zvýšenej aktivite osteoklastov.

"Táto správa predstavuje antibiotiká ako kritický exogénny modulátor osteoimunitnej reakcie črevnej mikroflóry počas post-pubertálneho vývoja skeletu," “hovorí Chad M. Novince, D.D.S., Ph.D., odborný asistent na obidvoch vysokých školách lekárskeho a zubného lekárstva, ktorý študuje vplyv mikrobiómu na osteoimunológiu a vývoj skeletu. „Ľudia dokázali, že antibiotiká narušujú mikrobiotu, ale toto je prvá známa štúdia hodnotiaca, ako to má následné účinky na imunitné bunky, ktoré regulujú kostné bunky a celkový fenotyp skeletu. Táto práca spája celý príbeh. “

Postpubertálna fáza vývoja je kritickým oknom plasticity, ktoré podporuje nárast približne 40 percent našej maximálnej kostnej hmoty. Nedávna práca laboratória Novince a ďalších ukázala, že črevná mikroflóra prispieva k zdraviu kostí. Na stanovenie vplyvu narušenia črevnej mikroflóry antibiotikami na postpubertálny vývoj skeletu, Novince pracovali s členmi tímu v MUSC a liečili myši kokteilom troch antibiotík. V spolupráci s vedcom zaoberajúcim sa mikrobiómami Alexandrom V. Alekseyenkom, Ph.D., docent v Centre biomedicínskej informatiky a zakladajúci riaditeľ Programu MUSC pre výskum ľudského mikrobiómu, dokázali dokázať, že liečba antibiotikami viedla k veľkým zmenám črevnej mikroflóry, čo má za následok špecifické zmeny veľkých skupín baktérií.

„Mať doktora Alekseyenka v tíme je jedinečná sila, “hovorí Novince.

Po narušení mikrobioty antibiotikami, laboratórium Novince skúmalo integritu kostrového systému. Zmeny mikrobioty vyvolané antibiotikami mali malý vplyv na kortikálnu kosť; však došlo k významným zmenám v trabekulárnej kosti, typ kosti, ktorá podlieha vysokej rýchlosti metabolizmu kostí. Kým predchádzajúca práca skúmala hustotu kostných buniek v celej kostre po liečbe antibiotikami, táto práca sa zamerala na bunkové detaily, ktoré sú základom údržby kostí. Metabolizmus kostí je riadený rovnováhou buniek resorbujúcich kosti (osteoklasty) a buniek budujúcich kosti (osteoblasty). Je zaujímavé, nedošlo k žiadnym zmenám na osteoblastoch, zatiaľ čo počet buniek osteoklastov, veľkosť a aktivita sa zvýšili.

Ak chcete zistiť, čo spôsobilo zvýšenie aktivity osteoklastov, laboratórium Novince hodnotilo hladiny niekoľkých signálnych molekúl osteoklastov. Zistili, že hladiny pro-osteoklastických signálnych molekúl boli zvýšené v obehu zvierat liečených antibiotikami, čo naznačuje, že zvýšená aktivita osteoklastov je výsledkom špecifickej imunitnej reakcie na zmenu mikrobioty.

Ďalšou hlavnou otázkou bolo, ako antibiotiká ovplyvňujú imunitné bunky v prostredí kostnej drene.

„Naša štúdia je skutočne schopná ponoriť sa do špecifických adaptívnych a vrodených mechanizmov imunitných buniek v prostredí kostnej drene, aby ukázala, že existuje vplyv na kostné bunky, “hovorí Jessica D. Hathaway-Schrader, Ph.D., postdoktorand a prvý autor tejto štúdie.

Vyšetrenie populácií imunitných buniek v kostnej dreni prekvapivo odhalilo významný nárast myeloidných supresorových buniek (MDSC) zvierat liečených antibiotikami. O MDSC je známe, že regulujú vrodenú a adaptívnu imunitnú odpoveď počas rôznych chorôb, ale neboli podrobne študované v oblasti zdravia. Navyše, prezentácia a spracovanie antigénu boli potlačené v kostnej dreni po antibiotickej liečbe.

Stručne povedané, Skupina Novince ukázala, že narušenie črevnej mikroflóry antibiotikami narušuje komunikáciu medzi imunitnými bunkami a kostnými bunkami. Aj keď súčasná štúdia používa širokospektrálny antibiotický kokteil, ktorý má vážne narušiť zloženie črevných baktérií, výsledky si vyžadujú ďalšie vyšetrovanie. Budúce štúdie sú zamerané na začlenenie antibiotického režimu, ktorý sa lepšie premieta do liečby antibiotikami u ľudí. Tieto štúdie by mohli viesť k klinickým skúškam zameraným na definovanie vplyvu konkrétnych antibiotík na črevný mikrobióm. Tento výskum by podporil vývoj neinvazívnych terapeutických intervencií v mikrobióme určených na prevenciu a liečbu poškodenia kostry.

• Spoločnosť Bedfont vymenuje doktora Jafara Jafariho za prvého člena poradnej rady pre gastroenterológov
• Vedci robia ďalší krok v porozumení baktériám, ktoré spôsobujú epidémiu salmonely