Antibiotikabehandling kan følges af intestinale infektioner. hvorfor?


Antibiotikabehandling kan følges af intestinale infektioner. hvorfor?

Stanford University School of Medicine forskere forklarer hvorfor to potentielt dødelige patogener får fodfæste i det forbudte miljø i tarmen efter antibiotikabehandling.

Forskerne skrev i tidsskriftet Natur At deres resultater kan hjælpe med at identificere måder at modvirke virkningen af ​​udtømningen af ​​"venlige gut-bolige bakterier" efter antibiotikabehandling.

Flere gut patogener kan forårsage alvorlige problemer i løbet af en antibiotikabehandling. Seniorforfatter Justin Sonnenburg, ph.d., sagde "Antibiotika åbner døren for disse patogener at tage fat i. Men hvordan præcis det der sker, er ikke blevet godt forstået."

Forfatterne forklarede, at der er en signifikant stigning i kulhydrattilgængeligheden i tarmen fireogtyve timer efter indgivelse af orale antibiotika. Dette midlertidige overskud af kulhydrater samt en reduktion af "gode bakterier" i tarmen tillader mindst to potentielt livstruende patogener at formere sig hurtigt.

I løbet af de sidste ti år har forskere gjort enorme fremskridt med at forstå, hvad der foregår i det "komplekse mikrobielle økosystem", som findes i tyktarmen af ​​hvert sundt pattedyr, herunder mennesker.

Ca. 1.000 forskellige typer mikrober eksisterer harmonisk i et typisk sundt menneskes tarm. Disse bakteriestammer, der befinder sig i denne udfordrende, men næringsrige rige niche, har tilpasset sig meget godt, så godt, at vi ville kæmpe for at overleve uden dem.

Venlige, gut-living bakterier syntetiserer vitaminer, de er nøglen til at lede vores immunsystem, de er involveret i udvikling og vedligeholdelse af vores eget væv - de hjælper endda med at regulere blodtrykket.

Antibiotikum medicin ødelægger dette gut-mikrobe økosystem . Gode ​​bakterier begynder at multiplicere hurtigt inden for få dage, og inden for en måned er de tilbage til normale tal. Men ifølge forfatterne synes "økosystemet at lide permanent tab af nogle af dets bestanddele bakteriestammer".

Forskerne ligner disse venlige bakterier til en slags græsplæne, der slår ukrudtet (patogene bakterier) til den rige gødning, der kører gennem vores tarm. Tidligere undersøgelser har antydet, at vores venlige insekter udskiller kemikalier, der forhindrer de patogene bakterier i at tage kontrol.

Der er en teori om, at når vores indre mikrobielle økosystem er forstyrret, lider vores immunsystemresponsivitet.

Sonnenburg sagde:

Selvom disse hypoteser ikke på nogen måde er gensidigt eksklusive, understøtter vores arbejde specifikt det forslag, at vores residente mikrober holder patogener i skak ved at konkurrere om næringsstoffer."

Når disse forsvarsforstyrrelser svækkes, forekommer sædvanligvis ikke længe efter påbegyndelse af antibiotika, plundring patogener, såsom Clostridium difficile , Er i stand til at etablere fodfæste.

Så snart disse to parasitiske indtrengere har multipliceret med tilstrækkelige tal, inducerer de betændelse. Selvom betændelse ikke er et godt miljø til genopretning af gode bakterier, C. difficile Og salmonella trives i den .

Sonnenburg og kolleger fokuserede på to særlige næringsstoffer i tarmen - fucose og sialinsyre - begge medlemmer af sukkerfamilien. Disse er ikke sukkerarter, de fleste mennesker er bekendt med, men de er afgørende for sund overlevelse og produceres i hver celle i menneskekroppen. De findes også i mejeriprodukter, æg og kød.

Tarmbakterier spiser slim

Celler, der tinder tarmene, ekstruderer lange kæder af velkendte og eksotiske sukkerarter, som er sammenbundet til dannelse af slim.

Slim har to funktioner:

  • Det stopper residente mikrober fra at passere gennem tarmvæggen ind i blodstrømmen
  • Det er en vital fødekilde til flere sukkerarter, herunder sialinsyre og fucose, for residente mikrober

Sonnenburg sagde: "Vores tarmmikrober er blevet meget dygtige til at spise slim."

Sonnenburg og kolleger eksperimenterede på laboratoriemus, der var blevet opdraget i et kimfrit miljø. Disse mus var meget forskellige fra normale mus - deres tarm havde ingen bakterier.

Forskerne introducerede en enkelt bakteriestamme i disse bakteriefrie dyr - Bacteroides thetaiotaomicron , En venlig bakteriestamme, der ligger i tarmene hos normale mus og mennesker. B. theta Har enzymer, der pryder sukkermolekyler fra slimkæderne, der hænger ud fra tarmforingen. B. theta Mangler enzymerne til at nedbryde de molekyler, der udgør sialinsyre.

Det kan virke meningsløst B. theta At løsne af sukkermolekyler er det ikke muligt at nedbryde til mad. Imidlertid er der i en normal tarme flere andre mikrober, der kan nedbryde sialinsyre og fucose molekyler. En normal tarm er fuld af mikrober, der kan hugge op med fødevarer der B. theta Kan ikke men behøver.

Forfatterne kalder det et bytte system, økologer kalder det symbiose. (Måske B. theta Løsner disse sukkerrester for at komme til andre, spiselige sukkerrester nedenunder.)

C. difficile, en fælles årsag til

Antibiotisk associeret diarré

I en række eksperimenter introducerede forskerne heller ikke C. difficile Eller Salmonella stamme S. typhimurium Ind i de tidligere bakteriefrie mus, der var blevet fyldt med B. theta . Begge disse bakteriestammer er potentielt livstruende, når de forårsager sygdom hos patienter, der får antibiotika. De bruger også sialinsyre til energi, men kan ikke løsne det fra tarmslimhinden.

Efter at have opdaget det C. difficile Er heller ikke i stand til at løsne fucose eller forbruge det, teamet koncentrerede sig om, hvordan de to patogener anvendte sialinsyre.

Forskerne simulerer et antibiotisk dekimeret tarmmikroøkosystem

Ved at indføre en patogen og en venlig bakteriestamme i tarmene fra tidligere kimfrie mus, kunne forskerne påvise, at niveauerne af sialinsyre steg betydeligt i mangel af et fuldstændigt mikrobielt tarmøkosystem, der ville have stoppet disse niveauer fra at skyde. At have kun en stamme af god bakterie i musens tarm var en tilnærmelse af et antibiotikum-decimeret tarmmikroøkosystem.

Begge B theta og S. typhimurium Replikeres hurtigere i nærvær af disse sukkerarter og ingen andre konkurrerende mikrober. B. theta Skabte et sialinsyreoverskud, som var en fest for den patogene stamme .

Forskerne så da, hvilke virkninger antibiotika kunne have på "normale" mus med intestinale økosystemer. De rapporterede den samme stigning i sialinsyre og en befolkningseksplosion af patogene bakterier. Hvis musene kun blev behandlet med antibiotika og ikke udsat for patogenerne, gik sialinsyreniveauerne tilbage til det normale inden for ca. tre dage, da gode bakterier begyndte at komme sig.

Sonnenburg sagde:

De dårlige fyre i tarmen er rensende næringsstoffer, der blev befriet af de gode fyre, som er tab af den sikkerhedsskade, der er påført antibiotika. Antibiotika forårsager, at vores venlige tarmbakterier ubetinget hjælper disse patogener.

Vi mener, at bakterielle patogener i tarmsystemet forårsager sygdom i to trin. Andre har vist, at når disse patogener opnår et tilstrækkeligt antal, bruger de betændelsesudløsende tricks til at udslette vores residente venlige mikrober - uden omkostninger for patogenerne selv, fordi de har udviklet måder at håndtere det på. Men først skal de overvinde en kritisk forhindring: I mangel af betændelsen forsøger de at inducere, skal de på en eller anden måde nå den kritiske masse. Vores arbejde viser, hvordan de går efter det efter en dosis antibiotika. De drager fordel af en midlertidig spids i tilgængelige sukker frigjort fra intestinal slim efterladt af dræbte kommensale mikrober."

Holdet mener, at vi en dag kunne skabe en medicin, der hæmmer de enzymer, der anvendes af venlige tarmbakterier, for at frigøre sialinsyre fra slim og dermed berøve deres sygdoms patogener. Medikamentet kan derefter gives sammen med antibiotika. De tilføjede, at probiotika i form af bakteriestammer, der hurtigt fordøjer sialinsyre, også kunne opnå en lignende virkning.

Undersøgelsen blev finansieret af Burroughs Wellcome Fund og National Institutes of Health (bevilling R01-DK085025).

The Invisible Creatures That Keep You Alive! (Video Medicinsk Og Professionel 2022).

Afsnit Spørgsmål På Medicin: Sygdom