Izloženost malim dozama antibioticima može imati veliki utjecaj na crijevne bakterije

Niska razina antibiotika često se nalazi kao zagađivač okoliša, na primjer iz široke uporabe u uzgoju stoke. Poznato je da slabi antibiotici mogu dramatično promijeniti mikrobiom crijeva čovjeka, ali zašto se to dogodilo bila je misterija.

Raghuveer Parthasarathy, profesor fizike i član UO -ovog Instituta za molekularnu biologiju

Ličinke zebrice dobar su model za rješavanje misterije, Parthasarathy je rekao, jer imaju mnoge anatomske sličnosti s ljudima i drugim kralježnjacima, a njihovi crijevni mikrobi mogu se izravno promatrati.

Doktorand Brandon H. Schlomann i postdoktorski istraživač Travis J. Wiles vodili su projekt, u kojima su larve promatrane 3D mikroskopijom jer su bile izložene koncentracijama antibiotika ciprofloksacina na razinama usporedivim s onima koje se često nalaze u uzorcima iz okoliša.

Znanstvenici su zasebno gledali zebrice koje nose jednu od dvije različite vrste bakterija koje se često nalaze u crijevima zebrice. Bakterije jedne od vrsta su pokretne i brzo plivaju. Bakterije drugih vrsta gotovo su se u potpunosti sakupile u guste kolonije.

U prisutnosti antibiotika, obje vrste bakterija pokazale su dramatične promjene u svom ponašanju. Normalno pokretne vrste postale su mnogo sporije i formirale su agregate. Normalno nakupljene vrste promijenile su se u strukturi i formirale još veće kolonije, s manjom fragmentacijom.

U oba slučaja, pojačana agregacija učinila je bakterije osjetljivijima na mehaničke kontrakcije crijeva, što dovodi do povećanog izbacivanja iz crijeva i više od stostrukog pada u crijevnoj populaciji.

"Naši nalazi, "Parthasarathy je rekao, "sugeriraju da zbog tjelesne aktivnosti crijeva, kontaminacija antibioticima izaziva mnogo veće promjene u crijevnom mikrobiomu nego što bi se posumnjalo jednostavnim proučavanjem samih bakterija. U smislu, crijeva pojačavaju učinke slabih antibiotika. "

Na temelju njihovih zapažanja, istraživači su razvili matematički model dinamike bakterija u crijevima, s predviđanjima za veličinu kolonija koja se podudaraju s eksperimentalnim podacima. Model je sličan modelima rasta polimera i mikročestica, pokazivanje, koautori pišu, da se metode razvijene u fizici mogu plodno primijeniti u proučavanju crijevnog mikrobioma.

Parthasarathy očekuje da će se nalazi tima primijeniti na više od zebrica.

"Širok raspon bakterija reagira na slabe antibiotike promjenom svog oblika i ponašanja agregacije, "rekao je." Sva crijeva kralježnjaka - uključujući i ljude - transportiraju hranu i mikrobe, a njihova mehanika pokreće kretanje bakterijskih skupina. Sumnjamo, stoga, da su stvari koje smo otkrili prilično općenite među vrstama, uključujući ljude i druge životinje ".

Model, Parthasarathy i kolege pišu, pruža okvir za procjenu smetnji uzimanja antibiotika kod ljudi i drugih životinja. Peteročlani tim sugerira da protjerivanje živih bakterija izloženih antibioticima iz crijeva životinja putem procesa agregacije može biti mehanizam za širenje rezistencije na antibiotike.

• Rotavirusna infekcija može igrati ulogu u razvoju dijabetesa tipa 1
• Studija otkriva gen koji omogućuje klamidiji da pokupi DNK iz okruženja domaćina