Eine antibiotische Behandlung kann zu einer vorübergehenden und langfristigen Störung der Darmmikroben führen

Billionen von Mikroben im Darm helfen der menschlichen Gesundheit, einschließlich Verdauung von Muttermilch, Abbau von Ballaststoffen und hilft, das Immunsystem zu kontrollieren. Jedoch, Es ist bekannt, dass eine antibiotische Behandlung die Gemeinschaftsstruktur dieser Mikroben stört – 500 zu 1, 000 Bakterienarten, die hauptsächlich einen positiven Einfluss haben.

Eine Studie an der University of Alabama in Birmingham hat nun diese Störung auf der Ebene eines Mikrobenstamms verfolgt, der bei 30 Individuen einen anderen Stamm derselben Art ersetzt - alle jung, gesunde Erwachsene, von denen erwartet wird, dass sie über stabile mikrobielle Gemeinschaften verfügen.

Wie aus unserer Analyse hervorgeht, die Erholungsfähigkeit in Bezug auf die Anzahl und Stabilität neuer Stämme ist individuell spezifisch."

Casey Morgen, Ph.D., Leiter des Forschungsteams und emeritierter Professor am Department of Cell der UAB, Entwicklungs- und integrative Biologie

Unterschiede in der Genesung haben potenzielle Auswirkungen auf die Gesundheit, sagt Morgen.

„Es ist möglich, dass Menschen mit zunehmendem Alter mit jeweils unterschiedlicher Anzahl und Zyklen der Antibiotikabehandlung, das Reservoir an mikrobiellen Stämmen ist erschöpft, was zu einem intraindividuellen Erholungsmuster für bestimmte mikrobielle Stämme führt, ", sagte er. "Das Verständnis dieses Erholungsmusters - einschließlich des Auftretens bestimmter Stämme nach Antibiotika - kann ein wichtiger Aspekt für die langfristige Gesundheit sein."

"In der Zukunft, die Charakterisierung dieser individualspezifischen Erholungsmuster könnte auch genutzt werden, um die Anfälligkeit sowohl für endogene als auch für exogene mikrobielle Krankheitserreger vorherzusagen."

Die UAB-Studie nutzte bioinformatische Werkzeuge, um eine zuvor beschriebene Studie mit 18 Personen zu analysieren, denen ein einziges Antibiotikum verabreicht wurde. cefprozil, eine Woche lang. Ihre Stuhlproben wurden bei der Vorbehandlung gesammelt, am Ende der Antibiotikabehandlung und drei Monate nach der Behandlung. Die UAB-Studie analysierte auch zuvor beschriebene Daten von 12 Personen, denen eine Kombination aus drei Antibiotika verabreicht wurde – Meropenem, Gentamicin und Vancomycin – für vier Tage. Ihre Stuhlproben wurden bei der Vorbehandlung gesammelt; am Ende der Behandlung; und um vier, 38 und 176 Tage nach der Behandlung. Sechs Kontrollpersonen, die keine Antibiotika erhielten, wurden ebenfalls analysiert.

Im Allgemeinen, Die UAB-Forscher fanden heraus, dass die Stämme der 10 am häufigsten vorkommenden Arten in Kontrollen stabil blieben. Bei den einzelnen Antibiotika-Behandlungspersonen, 15 von 18 Personen hatten nach der Behandlung vorübergehend neue Stämme, die im Gegenzug, wurden drei Monate nach der Behandlung durch den ursprünglichen Stamm ersetzt.

Im Gegensatz, die Dreifach-Antibiotika-Individuen zeigten eine signifikante Zunahme neuer Stämme, die bis zu sechs Monate nach der Behandlung anhielten, verglichen mit dem einzelnen Antibiotikum und den Kontrollpersonen. Außerdem, der Anteil der transienten Stämme war auch bei den multiplen Antibiotika-Individuen signifikant höher. Dies deutete auf einen langfristigen Wechsel zu einem alternativen stabilen Mikrobiom-Zustand hin, sagt Morgen. Diese Veränderungen waren nicht auf unterschiedliche Wachstumsraten zurückzuführen.

"Angesichts der Bedeutung des Mikrobioms für die menschliche Gesundheit, wir glauben, dass unsere Ergebnisse mit diesen Datensätzen verwendet werden können, um die Stabilität des Mikrobioms unter verschiedenen Bedingungen zu bewerten, " sagte Morrow. "Zum Beispiel, Wir können jetzt klinischen Forschern Leitlinien zur Verfügung stellen, um die Auswirkungen bestimmter Behandlungen für Krankheiten zu beurteilen, wie Krebs oder Diabetes, auf die mikrobielle Gemeinschaft des Darms, die für die Bewertung der Ergebnisse von Bedeutung sein könnte. Außerdem, Dieser Ansatz könnte auf die prä- und poststationäre Behandlung eines Patienten angewendet werden, um Personen zu identifizieren, die möglicherweise eine weitere Behandlung ihres Mikrobioms benötigen."

„In dieser Studie wurde ein zuvor von der UAB entwickeltes Bioinformatik-Tool zur Stammverfolgung verwendet. genannt Window-based Similarity Single-Nukleotid-Variante, oder WSS, zur Verfolgung der mikrobiellen Stämme von Personen von der Vorbehandlung bis zur Nachbehandlung mit Antibiotika, " sagte Hyunmin Koo, Ph.D., UAB Department of Genetics and Heflin Center for Genomic Science, der die Informatikanalyse leitete. „Diese Technik bringt die Analyse der Auswirkungen von Antibiotika auf die menschliche Darmmikrobiota voran. Frühere Studien des Mikrobioms waren in der Lage, ein taxonomisches Gesamtprofil einschließlich der Informationen zur relativen Häufigkeit jeder Art zu bestimmen. zeigte jedoch eine Einschränkung, jede Art auf Stammebene zu unterscheiden oder denselben Stamm in jedem Individuum auf Längsebene zu verfolgen."

Im Jahr 2017, die UAB-Forscher verwendeten WSS, um den ersten direkten Nachweis zu zeigen, dass fäkale Spendermikroben – zur Behandlung von Patienten mit wiederkehrenden Clostridium-difficile-Infektionen – nach einer Stuhltransplantation über Monate oder Jahre in den Empfängern verblieben.

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