一、研究饮食对抗生素的改善作用
研究作者彼得·贝伦基(Peter Belenky)说:“很长一段时间以来,我们都知道抗生素会影响微生物组,我们还知道饮食会影响微生物组,这是将这两个事实结合在一起的第一篇论文。”
贝伦基说,他实验室的工作目标是确定保护微生物组的新方法,这可以减轻一些最严重的抗生素副作用。
二、肠道微生物组
肠道菌群包括益生菌、中性菌与有害菌。肠道益生菌由数万亿有益于宿主的细菌组成,它们通过与有害细菌争夺对它们的生存至关重要的资源(如营养物质和空间),帮助膳食纤维分解并维持整体肠道健康。
三、抗生素破坏有益菌
尽管抗生素挽救了无数感染有害细菌的人的生命,但这些药物也可能破坏人类肠道中有益细菌的群落。反过来,这可能导致其他威胁生命的感染。
布朗大学微生物学和免疫学教授的贝伦基(Belenky)一直在研究抗生素对肠道的影响,并寻找抵消微生物组失衡的方法,这种失衡可能导致威胁生命的感染,例如艰难梭菌。
研究小组写道:“尽管抗生素扰乱了肠道菌群的结构,但调节这些扰动的因素却鲜为人知。”
四、通过饮食减少抗生素的有害影响
正如最近在《细胞代谢》杂志上报道的那样,Belenky及其同事现在证明,尽管他们使用的抗生素确实扰乱了小鼠肠道微生物组的组成和代谢能力,但通过改变动物的饮食,这种破坏也可能加剧或最小化。
Belenky及其同事已经知道细菌代谢是体外抗生素敏感性的重要调节剂,并且可能在宿主体内起重要作用。他们应用了宏基因组学和超转录组学方法来研究小鼠微生物组内抗生素诱导的分类学和转录反应之间的关联。
在这项研究中,主要作者达米恩·卡布拉尔(Damien Cabral)及其同事对三组小鼠使用了不同的抗生素,即阿莫西林、环丙沙星或强力霉素。然后,他们绘制了动物肠道微生物组的组成如何变化以及治疗后细菌如何在新陈代谢水平上适应。
五、阿莫西林显著影响肠道菌群
阿莫西林是一种常用于治疗链球菌性咽喉炎和耳部感染的抗生素,可显著降低肠道细菌水平,并改变了其余细菌使用的基因。环丙沙星(通常用于治疗尿路感染)和强力霉素(通常用于治疗鼻窦感染)也改变了肠道微生物组,尽管这些变化并不明显。
六、拟杆菌减少抗生素危害
研究小组发现,在整个社区和单一物种的水平上,抗生素都能显着改变关键代谢途径的表达。
值得注意的是,响应于阿莫西林治疗,一种有益的细菌,拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron)蓬勃发展。Belenky说,这种细菌上调了多糖的利用以帮助纤维的消化,这种变化似乎使其能够在改变后的生态系统中绽放并以某种方式抵抗抗生素的侵害。
通常,细菌会下调正常生长过程中涉及的基因的使用,例如产生新的蛋白质和DNA。他们还上调了对抗逆性至关重要的基因的使用
七、糖类对抗生素的作用很明显
有趣的是,研究人员发现,在动物的饮食中添加糖类(通常单糖含量低,纤维含量高)会增加thetaiotaomicron对阿莫西林的敏感性。
研究小组写道:“ 在体外,我们发现该细菌对阿莫西林的敏感性因葡萄糖而升高,而因多糖而降低。”
这表明饮食可以提供一些有益的作用,可以保护肠道细菌免受抗生素使用的不利影响。
Belenky认为,这些发现代表了帮助人类更好地耐受抗生素治疗的一步:
现在,医生们知道每种抗生素处方都有可能导致某些非常有害的微生物组相关的健康后果,但他们没有可靠的工具来保护这一重要社区,同时也要治疗致命的感染。”
八、通过饮食可以减少抗生素的危害
但是,“现在,我们知道饮食对于细菌对抗生素的敏感性很重要,因此我们可以提出新的问题,即哪些营养物质会产生影响,并查看是否可以预测不同饮食的影响,”他说。
Belenky及其小组目前正在研究不同类型的膳食纤维如何影响抗生素治疗后微生物组的变化,以及糖尿病如何影响微生物组的代谢环境和对抗生素的脆弱性。