Полученные данные помогают лучше объяснить некоторые из повреждений, которые могут нанести эти лекарства, и создают основу для новых способов изучения и компенсации этого воздействия.
Работа была опубликована в Интернете в журнале Gut при поддержке Государственного университета Орегона, Фонда медицинских исследований штата Орегон и Национальных институтов здравоохранения.
Некоторое время исследователи знали, что антибиотики могут иметь нежелательные побочные эффекты, особенно при нарушении естественной и полезной микробиоты желудочно-кишечной системы. Но новое исследование помогает более подробно объяснить, почему это происходит, а также предполагает, что сильное и долгосрочное использование антибиотиков может иметь еще более далеко идущие последствия.
Ученые теперь подозревают, что употребление антибиотиков, и особенно чрезмерное их употребление, может иметь нежелательные эффекты на все, от иммунной системы до метаболизма глюкозы, всасывания пищи, ожирения, стресса и поведения.
Эти проблемы приобретают все большее значение, поскольку 40 процентов всех взрослых и 70 процентов всех детей принимают один или несколько антибиотиков каждый год, не говоря уже об их использовании в миллиардах сельскохозяйственных животных. Хотя при правильном использовании антибиотики могут помочь в лечении опасных для жизни бактериальных инфекций, более 10 процентов людей, принимающих лекарства, могут страдать от побочных эффектов.
«Только за последнее десятилетие открылась совершенно новая вселенная о далеко идущих последствиях использования антибиотиков, и теперь мы изучаем ее», – сказал Андрей Моргун, доцент Фармацевтического колледжа ОГУ. "Исследование микробиоты просто набирает обороты. Ничто из того, что мы найдем, не удивило бы меня на данный момент."
В этом исследовании использовался «коктейль» из четырех антибиотиков, часто назначаемых лабораторным животным, и изучалось воздействие.
«До этого большинство людей считало, что антибиотики только истощают микробиоту и снижают несколько важных иммунных функций, которые происходят в кишечнике», – сказал Моргун. "На самом деле это только треть изображения. Они также убивают эпителий кишечника.
Разрушение кишечного эпителия важно, потому что это место всасывания питательных веществ, часть нашей иммунной системы, и у него есть другие биологические функции, которые играют роль в здоровье человека."
Исследование также показало, что антибиотики и устойчивые к антибиотикам микробы вызывают значительные изменения в митохондриальной функции, что, в свою очередь, может привести к большей гибели эпителиальных клеток. «То, что антибиотики оказывают особое влияние на митохондрии клеток, важно и интересно», – сказал Моргун, который был одним из руководителей этого исследования с доктором.
Наталья Шульженко, научный сотрудник Колледжа ветеринарной медицины ОГУ, имеет степень M.D. от Харьковского медицинского университета.
Митохондрии играют важную роль в передаче сигналов, росте и производстве энергии клеток, и для хорошего здоровья они должны правильно функционировать.
Но связь антибиотиков с митохондриями может иметь долгую историю.
В ходе эволюции митохондрии произошли от бактерий, которые были одними из самых ранних форм жизни, и разные бактерии конкурировали друг с другом за выживание. То, что антибиотик по-прежнему будет избирательно атаковать ту часть клетки, которая больше всего похожа на бактерии, может быть возвратом к этому укоренившемуся чувству конкуренции и самой эволюции жизни.
Исследовательская группа Моргуна и Шульженко также обнаружила, что один из генов, на которые влияет лечение антибиотиками, имеет решающее значение для коммуникации между хозяином и микробом.
«Когда система связи основного микроба выходит из равновесия, это может привести к цепочке, казалось бы, не связанных между собой проблем», – сказал Моргун.
Дисфункция пищеварения находится в верхней части списка, а использование антибиотиков связано с такими проблемами, как диарея и язвенный колит.
Но новое исследование также обнаруживает связи с ожирением, усвоением пищи, депрессией, иммунной функцией, сепсисом, аллергией и астмой.
В рамках этого исследования также был разработан новый биоинформатический подход под названием «опрос сети транскингдома» для изучения микробиоты, который может помочь еще больше ускорить изучение любых изменений взаимодействий микробиоты хозяина и воздействия антибиотиков. Это может помочь в поиске новых пробиотиков, которые помогут нейтрализовать эффекты антибиотиков, и, возможно, привести к созданию систем, которые будут диагностировать микробиом человека, выявлять недостатки, а затем устранять их точным и индивидуальным способом.
По словам Моргуна, здоровая микробиота может быть еще одним способом решения растущих проблем с устойчивостью к антибиотикам.
Вместо того, чтобы пытаться убить «плохие» бактерии, вызывающие болезнь, здоровая и функционирующая микробиота может победить нежелательные микробы и улучшить иммунную функцию.
Соавторы этого исследования были из Фармацевтического колледжа ОГУ; Колледж ветеринарной медицины ОГУ; Колледж наук ОГУ; Национальный институт рака; Университет Британской Колумбии; Медицинский факультет Университета Мэриленда; и Национальные институты здоровья.