Учените от Училището по медицина на университета в Станфорд обясняват защо два потенциално смъртоносни патогени се опират в заблуждаващата среда на червата след антибиотично лечение.
Изследователите пишат в списанието, че техните открития могат да помогнат за идентифициране на начините за противодействие на ефектите от изчерпването на "приятелски бактерии от чревни черва" след лечение с антибиотици.
Няколко чревни патогени могат да причинят сериозни проблеми по време на курса на антибиотици. Старши автор, д-р Джъстин Сьоненбург, заяви, че "антибиотиците отварят вратата за задържането на тези патогени, но как точно това се случва не е добре разбрано".
Авторите обясняват, че има значително увеличение на наличието на въглехидрати в червата двадесет и четири часа след прилагане на перорални антибиотици. Този временен излишък от въглехидрати, плюс намаляване на "добрите бактерии" в червата, позволява най-малко два потенциално животозастрашаващи патогени да се размножават бързо.
През последните десет години учените постигнаха огромен напредък в разбирането на това, което се случва в "сложната микробна екосистема", която съществува в тънките черва на всички здрави бозайници, включително и на хората.
Приблизително 1000 различни вида микроби съжителстват хармонично в червата на типичния здрав човек. Тези бактериални щамове, които обитават тази предизвикателна, но богата на хранителни ниши ниша, се адаптират изключително добре, толкова добре, че бихме се борили да оцелеем без тях.
Приятелските бактерии, които обитават червата, синтезират витамини, те са ключът към ръководството на нашите имунни системи, те се включват в разработването и поддържането на собствените ни тъкани – те дори помагат за регулиране на кръвното налягане.
Антибиотичните лекарства разрушават тази екологична система от червата. Добрите бактерии започват да се умножават бързо в рамките на няколко дни, а в рамките на един месец се връщат към нормалните числа. Според авторите обаче "екосистемата изглежда страда от трайната загуба на някои от бактериалните й щамове".
Учените приравняват тези приятелски бактерии към някаква тревна площ, която удря плевелите (патогенни бактерии) към богатия тор, който преминава през червата. Предишни изследвания са предположили, че нашите приятелски бъгове секретират химикали, които пречат на патогенните бактерии да поемат контрол.
Има теория, че когато нашата вътрешна микробна екосистема бъде разрушена, нашата реакция на имунната система страда.
Сонненбург каза:
"Докато тези хипотези в никакъв случай не се изключват взаимно, нашата работа специално подкрепя предположението, че нашите живи микроби държат патогени в залива, като се конкурират за хранителни вещества."
Когато тези защити са отслабени, както обикновено се случват не след дълго след началото на курса на антибиотици, ограбването на патогени, като например, може да създаде опори.
Веднага след като тези два паразитни нашественици се умножиха до достатъчен брой, те предизвикват възпаление. Докато възпалението не е добра среда за възстановяване на добри бактерии, и салмонела процъфтяват в него.
Сьоненбург и колегите му се съсредоточиха върху две отделни хранителни вещества в червата – фукозата и сиалиновата киселина – и двете членове на семейството на захарта. Това не са захари, които повечето хора познават, но те са жизненоважни за здравословно оцеляване и се произвеждат във всяка клетка в човешкото тяло. Те се срещат и в млечните продукти, яйцата и месото.
Чревните бактерии ядат слуз
Клетките, които линиите на червата екструдират дълги вериги от познати и екзотични захари, които са свързани помежду си, за да образуват слуз.
Мукозата има две функции:
- то пречи на живите микроби да преминат през червата в стената на кръвта
- това е жизненоважен хранителен източник на няколко захари, включително сиалинова киселина и фукоза, за живите микроби
Sonnenburg каза: "Нашите черва микроби са станали много умели да ядат слуз."
Sonnenburg и колеги експериментираха върху лабораторни мишки, които бяха отгледани в среда, свободна от зародиши. Тези мишки са много различни от нормалните мишки – техните черва нямат бактерии.
Учените са въвели един единствен бактериален щам в тези безгръбначни животни – приятен бактериален щам, който се намира в червата на нормалните мишки и хора. има ензими, които изпускат захарните молекули от веригите на слузта, висящи от чревната лигавица. липсва ензимите за разграждане на молекулите, които съставляват сиаловата киселина.
Може да изглежда безсмислено да се разхлабят молекулите на захарта, които не могат да се разпаднат за храна. Въпреки това, в нормалното черво има няколко други микроби, които могат да разрушат молекулите сиалова киселина и фукоза. Нормалната черва е пълна с микроби, които могат да накълцат храни, които не могат, но се нуждаят.
Авторите го наричат бартерна система, а еколозите го наричат симбиоза. (Може би разхлабва тези остатъци от захар, за да стигне до останалите остатъци от захар отдолу.)
C. difficile, обща причина за
свързана с антибиотици диария
В редица експерименти учените въведоха или щам на Salmonella в предварително заразени мишки без зародиши. И двата вида бактерии са потенциално животозастрашаващи, когато причиняват заболяване при пациенти, приемащи антибиотици. Те също така консумират сиалова киселина за енергия, но не могат да я разхлабят от чревната слуз.
След като откри, че не е способен да разхлаби фукозата или да я консумира, екипът се съсредоточи върху начина, по който двата патогени използват сиалова киселина.
Учените симулират антибиотично-децимизирана черво-микроби екосистема
Чрез въвеждане на един патогенен и един приятелски бактериален щам в червата на предишни мишки, свободни от зародиши, изследователите могат да покажат, че нивата на сиалова киселина са се увеличили значително при отсъствието на цялостна микробиална чревна екосистема, която би спряла покачването на тези нива.Имайки само един щам на добра бактерия в червата на мишките, беше приближение на антибиотично децимизирана чревна микробиева екосистема.
И двете и се репликират по-бързо в присъствието на тези захари и никакви други конкурентни микроби. създадоха излишък от сиалова киселина, който бе празник за патогенния щам.
След това учените наблюдават какви ефекти могат да имат антибиотиците върху "нормалните" мишки с чревни екосистеми. Те съобщават за същото увеличение на сиаловата киселина и популационна експлозия на патогенни бактерии. Ако мишките са лекувани само с антибиотици и не са изложени на патогени, нивата на сиалова киселина са се нормализирали в рамките на около три дни, докато бактериите започнаха да се възстановяват.
Сонненбург каза:
"Лошите момчета в червата са изчистващи хранителни вещества, които са били освободени от добрите момчета, които са жертви на съпътстващите щети, причинени от антибиотиците. Антибиотиците причиняват на нашите приятелски чревни бактерии несъзнателно да помогнат на тези патогени.
Вярваме, че бактериалните патогени в червата причиняват заболяване на две стъпки. Други показаха, че след като тези патогени достигнат достатъчен брой, те използват трикове, предизвикващи възпаление, за да унищожат живите ни приятелски микроби – без разходи за самите патогени, защото са развили начини да се справят с тях. Но първо, те трябва да преодолеят критично препятствие: При липсата на възпалението, което се опитват да предизвикат, те трябва да достигнат до критичната маса. Нашата работа показва как се занимават с нея след доза антибиотици. Те се възползват от временния скок в наличните захари, освободени от чревната слуз, изоставени от убитите съпътстващи микроби. "
Екипът вярва, че един ден можем да създадем лекарство, което възпрепятства ензимите, използвани от приятелските чревни бактерии, да освободят сиалиновата киселина от слуз, като по този начин лишават патогените от празника си. След това лекарството може да се приложи заедно с антибиотици. Те добавят, че пробиотиците под формата на бактериални щамове, които бързо усвояват сиалова киселина, също могат да постигнат подобен ефект.
Изследването е финансирано от фонда Burroughs Wellcome и Националните здравни институти (безвъзмездно R01-DK085025).
