Undersøgelse bestemmer virkningen af ​​antibiotisk forstyrrelse af tarmmikrobiomet på skeletets sundhed

Mikrober ses ofte som patogener, der forårsager sygdom, og antibiotika er blevet brugt med succes til at bekæmpe disse udenlandske angribere. I virkeligheden, billedet er mere komplekst. Det meste af tiden lever vi i harmoni med vores tarmmikrobiota, som er samlingen af ​​mikroorganismer, der koloniserer den sunde tarm. Kommensale bakterier regulerer værtens biologiske funktioner, herunder skeletal sundhed. Forskere ved Medical University of South Carolina (MUSC), der studerer osteoimmunologi, grænsefladen mellem skelet- og immunsystemet, har undersøgt virkningen af ​​at forstyrre det sunde tarmmikrobiom med antibiotika på skeletal udvikling efter puberteten. Deres resultater, udgivet online den 16. januar, 2019 i American Journal of Pathology , viste, at antibiotisk forstyrrelse af tarmmikrobioten inducerede en proinflammatorisk reaktion, der førte til øget aktivitet af osteoklaster.

"Denne rapport introducerer antibiotika som en kritisk eksogen modulator af tarmmikrobiota-osteoimmunrespons under post-pubertal skeletudvikling, "siger Chad M. Novince, D.D.S., Ph.d., adjunkt i både Colleges of Medicine og Dental Medicine, der studerer mikrobiomets indvirkning på osteoimmunologi og skeletudvikling. "Folk har vist, at antibiotika forstyrrer mikrobiota, men dette er den første kendte undersøgelse, der vurderer, hvordan det har nedstrøms virkninger på immunceller, der regulerer knogleceller og den samlede skeletfænotype. Dette værk samler hele historien. "

Den post-pubertale udviklingsfase er et kritisk vindue af plasticitet, der understøtter optjening af cirka 40 procent af vores maksimale knoglemasse. Nyere arbejde fra Novince -laboratoriet og andre har vist, at tarmmikrobioten bidrager til skeletets sundhed. For at bestemme virkningen af ​​antibiotisk forstyrrelse af tarmmikrobiota i post-pubertal skeletudvikling, Novince arbejdede sammen med teammedlemmer på MUSC og behandlede mus med en cocktail af tre antibiotika. I samarbejde med mikrobiomforsker Alexander V. Alekseyenko, Ph.d., lektor i Biomedical Informatics Center og grundlægger af MUSC Program for Human Microbiome Research, de var i stand til at vise, at antibiotikabehandling førte til store ændringer i tarmmikrobiota, resulterer i specifikke ændringer af store grupper af bakterier.

"At have Dr. Alekseyenko som en del af teamet er en enestående styrke, "siger Novince.

Efter antibiotikaforstyrrelse af mikrobiota, Novince -laboratoriet undersøgte skeletsystemets integritet. Antibiotika-inducerede ændringer i mikrobiota havde ringe indflydelse på kortikale knogler; imidlertid, der var betydelige ændringer i den trabekulære knogle, den knogletype, der gennemgår høje knoglemetabolisme. Mens tidligere arbejde så på knoglecelletæthed i hele skelettet ved antibiotikabehandling, dette arbejde fokuserede på de cellulære detaljer, der ligger til grund for knoglevedligeholdelse. Knoglemetabolisme styres gennem en balance mellem knogleresorberende (osteoklast) og knogleopbygning (osteoblast) celler. Interessant nok, der var ingen ændringer i osteoblasterne, mens osteoklastcelleantal, størrelse og aktivitet blev øget.

For at bestemme, hvad der forårsagede øget osteoklastaktivitet, Novince -laboratoriet vurderede niveauerne af flere osteoklast -signalmolekyler. De fandt ud af, at niveauerne af pro-osteoklastiske signalmolekyler blev øget i cirkulationen af ​​antibiotikabehandlede dyr, tyder på, at øget osteoklastaktivitet er resultatet af et specifikt immunrespons på en ændring i mikrobiotaen.

Det næste store spørgsmål var, hvordan antibiotika påvirker immunceller i knoglemarvsmiljøet.

"Vores undersøgelse er faktisk i stand til at dykke ned i specifikke adaptive og medfødte immuncellemekanismer i knoglemarvsmiljøet for at vise, at der er en effekt på knoglecellerne, "siger Jessica D. Hathaway-Schrader, Ph.d., postdoktor og første forfatter på dette studie.

Undersøgelse af immuncellepopulationer i knoglemarven afslørede overraskende en signifikant stigning i myeloidafledte suppressorceller (MDSC'er) af antibiotikabehandlede dyr. MDSC'er er kendt for at regulere det medfødte og adaptive immunrespons under forskellige sygdomme, men er ikke blevet grundigt undersøgt inden for sundhed. Derudover antigenpræsentation og behandling blev undertrykt i knoglemarven ved antibiotikabehandling.

Sammenfattende, Novinces gruppe har vist, at antibiotisk forstyrrelse af tarmmikrobioten dysregulerer kommunikationen mellem immunceller og knogleceller. Mens den nuværende undersøgelse udnyttede en bredspektret antibiotisk cocktail beregnet til groft at forstyrre sammensætningen af ​​tarmbakterierne, resultaterne berettiger til yderligere undersøgelse. Fremtidige undersøgelser har til formål at inkorporere et antibiotikabehandling, der bedre oversættes til behandling af menneskelige antibiotika. Disse undersøgelser kan føre til kliniske forsøg med det formål at definere virkningen af ​​specifikke antibiotika på tarmmikrobiomet. Denne forskning ville støtte udvikling af ikke-invasive terapeutiske indgreb i mikrobiomet, der er beregnet til at forebygge og behandle skeletforringelse.

• Bedfont udpeger Dr. Jafar Jafari som første medlem af Gastrolyzer Medical Advisory Board
• Forskere tager endnu et skridt i forståelsen af ​​bakterier, der forårsager Salmonella -epidemi