Микробиом кишечника каждого человека содержит определенное сообщество микроорганизмов, которое обычно остается стабильным в течение многих лет. Однако баланс может быть нарушен из-за таких факторов, как диетические изменения, инфекции или лекарства. В частности, антибиотики оказывают сильное влияние на микробиом. В ответ микроорганизмы используют различные механизмы устойчивости, при этом отдельные бактериальные популяции развиваются путем отбора устойчивых к антибиотикам вариантов. Однако масштабы и механизмы этих процессов и их влияние на экологию микробного сообщества изучены недостаточно.
В комплексном метагеномном исследовании ученые DZIF профессор Барбель Стечер и профессор Элис Макхарди вместе с международной исследовательской группой исследовали эволюцию кишечных бактерий, чувствительных к частым нарушениям с помощью антибиотиков. Для этой цели они использовали модель гнотобиотических мышей, то есть мышей, которые оставались свободными от микробов и стабильно колонизировались известным консорциумом бактерий. Эта модель позволяет проводить эволюционные исследования членов сообщества в естественном хозяине в четко определенных и контролируемых условиях. Затем исследователи проанализировали влияние различных классов антибиотиков на микробиом в течение 80-дневного периода. Используя метагеномный анализ, они приступили к выбору предполагаемых мутаций, способствующих устойчивости к антибиотикам, в бактериальных популяциях, а затем проанализировали характеристики эволюционировавших бактериальных клонов, выделенных из сообществ.
Мы смогли проследить, как повторное лечение антибиотиками приводит к отбору устойчивых к антибиотикам комменсальных бактерий, которые через некоторое время повышают устойчивость микробного сообщества к определенным антибиотикам, таким как тетрациклины. Помимо адаптации микробиома за счет эволюции отдельных микроорганизмов, мы также обнаружили доказательства эволюции устойчивости к отдельным бактериям за счет замедления роста клеток. Микробиом, так сказать, адаптируется к лечению и лучше его переносит».
Purple Stecher, координатор, желудочно-кишечные инфекции, Немецкий центр исследования инфекций
Пурпур Штехер также является профессором медицинской микробиологии и гигиены в Институте Макса фон Петтенкофера Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (LMU).
Кроме того, исследовательская группа отметила индукцию высвобождения лекарств при лечении специфическими антибиотиками. В этом процессе лизогенные фаги, чьи геномы интегрированы в бактериальный геном, активируются, после чего они реплицируются и лизируют клетки-хозяева при высвобождении новых вирусных частиц. «Это пример того, как антибиотики могут косвенно влиять на выживание бактерий», — говорит доктор Филип Мунк, первый автор исследования.
В целом, исследование показывает огромное разнообразие реакций микробиома на лечение антибиотиками. Это включает, например, влияние окружающей среды, такое как ингибирование микробиоты путем устранения важных бактерий-«партнеров» в метаболической сети экосистемы кишечника.
«Учитывая такую большую сложность прямых и косвенных реакций, трудно предсказать, на какие виды повлияет лечение антибиотиком, даже на гнотобиотических моделях животных с определенным сообществом микроорганизмов», — резюмирует профессор Элис МакХарди, заместитель координатора по биоинформатике. и машинного обучения в DZIF и руководитель отдела вычислительной биологии для исследований инфекций в Центре исследований инфекций им. Гельмгольца, членском учреждении DZIF.
источник:
Ссылка на журнал:
Мунк, ПК, и другие. (2023). Импульсное лечение антибиотиками мышей-необиотиков демонстрирует сложную динамику бактериального сообщества и эффекты резистентности. клетка-хозяин и микроб. doi.org/10.1016/j.chom.2023.05.013.
«Главный евангелист пива. Первопроходец в области кофе на протяжении всей жизни. Сертифицированный защитник Твиттера. Интернетоголик. Практикующий путешественник».
More Stories
SpaceX запустила 23 спутника Starlink из Флориды
На Ио обнаружено лавовое озеро, гладкое, как стекло
Астрономы разгадали тайну слияния двойной системы с магнетаром Новости науки