Izpostavljenost majhnim odmerkom antibiotikom lahko močno vpliva na črevesne bakterije

Antibiotik, ki ga običajno najdemo v nizkih koncentracijah v okolju, lahko močno vpliva na črevesne bakterije, poročajo raziskovalci z univerze v Oregonu.

Študij, objavljeno ta teden v Zbornik Nacionalne akademije znanosti , uporabil tridimenzionalno mikroskopijo na skoraj prozornih cebricah, da bi pokazal, kako šibka raven antibiotikov povzroči strukturne spremembe v črevesnih bakterijskih skupnostih, ki povzročajo hude padce populacij bakterij.

Nizke ravni antibiotikov se pogosto pojavljajo kot onesnaževalci okolja, na primer zaradi široke uporabe pri reji živine. Znano je, da lahko šibki antibiotiki dramatično spremenijo mikrobiom človeškega črevesja, zakaj pa se to dogaja, je bila skrivnost.

Raghuveer Parthasarathy, profesor fizike in član Inštituta za molekularno biologijo UO

Ličinke zebrice so dober model za reševanje skrivnosti, Parthasarathy je rekel, ker imajo veliko anatomskih podobnosti z ljudmi in drugimi vretenčarji, in njihove črevesne mikrobe je mogoče neposredno opazovati.

Doktorski študent Brandon H. Schlomann in podoktorski raziskovalec Travis J. Wiles sta vodila projekt, pri katerih so z 3D mikroskopijo opazili ličinke, ki so bile izpostavljene koncentracijam antibiotika ciprofloksacina na ravni, ki je primerljiva s tistimi, ki jih pogosto najdemo v vzorcih okolja.

Raziskovalci so ločeno pogledali cebrice, ki nosijo eno od dveh različnih bakterijskih vrst, ki jih pogosto najdemo v črevesju cebrice. Bakterije ene vrste so gibljive in hitro plavajo. Bakterije drugih vrst so skoraj popolnoma združene v gostih kolonijah.

V prisotnosti antibiotika obe vrsti bakterij sta pokazali dramatične spremembe v svojem vedenju. Običajno gibljive vrste so postale veliko počasnejše in tvorile agregate. Običajno združene vrste so se v strukturi spremenile v še večje kolonije, z manjšo razdrobljenostjo.

V obeh primerih je zaradi povečane agregacije so bile bakterije bolj občutljive na mehanske kontrakcije črevesja, kar vodi do povečanega izločanja iz črevesja in več kot stokratnih padcev črevesne populacije.

"Naše ugotovitve, "Parthasarathy je rekel, "predlagajo, da zaradi telesne aktivnosti črevesja, okužba z antibiotiki povzroči veliko večje spremembe v črevesnem mikrobiomu, kot bi človek domneval, če bi preučil samo bakterije. V nekem smislu, črevesje poveča učinke šibkih antibiotikov. "

Na podlagi njihovih opažanj, raziskovalci so razvili matematični model bakterijske dinamike v črevesju, z napovedmi velikosti kolonij, ki so se ujemale s poskusnimi podatki. Model je podoben modelom rasti polimerov in mikro delcev, prikaz, soavtorji pišejo, da se lahko metode, razvite v fiziki, plodno uporabljajo pri preučevanju črevesnega mikrobioma.

Parthasarathy pričakuje, da bodo ugotovitve ekipe veljale za več kot za dabrice.

"Širok spekter bakterij se na šibke antibiotike odziva s spreminjanjem njihove oblike in vedenja pri združevanju, "je rekel." Vsa črevesja vretenčarjev - vključno z ljudmi - prenašajo hrano in mikrobe, in njihova mehanika poganja gibanje bakterijskih skupin. Sumimo, zato, da so stvari, ki smo jih odkrili, za vse vrste precej splošne, vključno z ljudmi in drugimi živalmi. "

Model, Parthasarathy in sodelavci pišejo, zagotavlja okvir za ocenjevanje motenj zaradi antibiotikov pri ljudeh in drugih živalih. Petčlanska ekipa predlaga, da je izgon živih bakterij, izpostavljenih antibiotikom, iz črevesja živali skozi proces združevanja lahko mehanizem za širjenje odpornosti na antibiotike.

• Okužba z rotavirusi ima lahko vlogo pri razvoju sladkorne bolezni tipa 1
• Študija določa gen, ki klamidiji omogoča, da pobere DNK iz gostiteljskega okolja