Темная сторона антибиотиков, и что мы можем с этим поделать

Еще в 13 веке ученые предположили, что болезни вызываются «сущностями», невидимыми невооруженным глазом. Однако только в 1670-х годах, когда Антони ван Левенгук сделал свой микроскоп, теория получила распространение. Точно так же, как наблюдение крошечных «животных», мелькающих под микроскопом, позволило этой области продвинуться вперед, потребовалась разработка инструментов, чтобы ученые 21-го века смогли раскрыть полное влияние микроорганизмов на здоровье человека.

Исследователи уже давно предполагают связь между микроорганизмами в кишечнике и метаболическими заболеваниями. Однако без инструментов роль кишечного микробиома была главным слепым пятном в биомедицинских исследованиях. Только в последние несколько десятилетий ученые смогли провести исследования.

С тех пор исследования показали, что нарушения тонкого баланса микроорганизмов в кишечнике могут иметь далеко идущие последствия для здоровья и болезней. Дисбактериоз, или нарушения соотношения микробиома кишечника, не только связан с распространенными метаболическими нарушениями, такими как диабет, но и может иметь последствия, которые влияют на аутоиммунные расстройства, такие как рассеянный склероз, рак и даже когнитивные расстройства, такие как болезнь Альцгеймера.

В то время как различные факторы могут вызвать дисбактериоз кишечника, выделяется тому виновник — это антибиотики. Несмотря на то, что антибиотики спасли миллионы жизней, они оказались обоюдоострым мечом. Поскольку антибиотики убивают бактерии без разбора — как хорошие, так и плохие, это может привести к нарушению баланса в микробиоме, вызывая множество проблем, одной из которых является ожирение.

Раннее влияние антибиотиков на микробиом кишечника

Как и у взрослых, ожирение у детей является растущей эпидемией во всем мире. Если в 1975 году только 4% детей в возрасте от 5 до 19 лет имели избыточный вес или ожирение, то к 2016 году этот показатель вырос до 18%. Особенно остро эта проблема стоит в Азии, на долю которой в 2019 году приходилось почти половина из 38 миллионов детей с избыточным весом в возрасте до пяти лет. Не будучи временной проблемой, детское ожирение может иметь пожизненные последствия, связанным с развитием широкого спектра проблем со здоровьем, таких как диабет 2 типа и болезни сердца.

В то время как растущее благосостояние и сидячий образ жизни были обвинены в росте детского ожирения, ученые подозревают, что чрезмерное использование антибиотиков также может сыграть свою роль.

«Дисбактериоз кишечной микробиоты является одним из влияющих факторов, участвующих в инициации ожирения», — объяснил Лин-Вэй Чен (Ling-Wei Chen), научный сотрудник Сингапурского института клинических наук. (Основными причинами являются нарушения энергетического баланса, липидного обмена и потенциально связанное с этим влияние на эндокринную функцию)».

Исследователи выдвинули гипотезу, что раннее воздействие антибиотиков может изменить микробиом кишечника, тем самым влияя на метаболизм ребенка и, следовательно, на риск ожирения. Хотя предыдущие исследования показали, что такой механизм может быть задействован у мышей, было мало доказательств того, что то же самое происходит и у людей. Таким образом, ученые провели первое исследование на людях, изучающее влияние воздействия антибиотиков на микробиом кишечника у детей, сосредоточившись на том, приводит ли употребление антибиотиков к ожирению.

Материалы и результаты исследования

В исследовании использовались данные опросов, образцы стула, а также измерения роста и веса, собранные в рамках исследования. Данные более чем одной тысячи пар мать-ребенок, наблюдавшихся в течение пяти лет, показали, что младенцы, получавшие антибиотики в первый год жизни, чаще страдали ожирением до того, как им исполнилось пять лет, особенно если они получали три или более курсов антибиотиков или лечились в возрасте от 6 до 12 месяцев.

Исследователи также секвенировали микробиом кишечника детей, используя образцы кала, взятые в 24 месяца. Ученые обнаружили, что применение антибиотиков изменяет микробиом кишечника, уменьшая такие виды, как Eubacterium hallii, при одновременном увеличении Tyzzerella 4, и что эти изменения были связаны с высоким риском ожирения.

Эти выводы имеют важное значение для клинической практики. Хотя антибиотики необходимы при некоторых состояниях, врачи должны сбалансировать преимущества и риски введения антибиотиков детям. 

«Понимание факторов, связанных с дисбактериозом кишечной микробиоты в раннем возрасте, и его связи с метаболическими нарушениями может помочь раннему вмешательству и снизить бремя ожирения для общества», — добавили исследователи.

Восстановление баланса

Анализ секвенирования микробиома кишечника стал возможным благодаря недавним достижениям в области технологий. Способность определять профиль микроорганизмов, живущих в кишечнике, известная как метагеномика, позволяет ученым сравнивать популяции и эффекты вмешательств. С другой стороны, исследователи могут использовать эту информацию для разработки способов манипулирования микробиомом в терапевтических целях.

Например, Ниранджан Нагараджан (Niranjan Nagarajan), руководитель группы, использовал метагеномику для идентификации «ключевых» бактерий, видов, которые будут способствовать здоровой повторной колонизации кишечника после лечения антибиотиками. Сравнивая микробиом кишечника пациентов из Сингапура, Канады, Англии и Швеции, получавших различные классы антибиотиков, Нагараджан и его команда обнаружили, что пациенты могут быть сгруппированы в «выздоравливающих» или «не выздоравливающих».

«Выздоравливающие демонстрировали «U-образный» профиль разнообразия, где разнообразие их кишечного микробиома восстанавливалось в течение определенного периода после лечения антибиотиками», — сказал Нагараян. «С другой стороны, не выздоравливающие продолжали иметь низкое разнообразие микробиома кишечника в течение того же определенного периода после лечения антибиотиками».

Классификация пациентов таким образом позволила исследователям искать бактериальные виды, которые могут помочь восстановлению разнообразия микробиома. Ученые обнаружили 21 ассоциированный с восстановлением бактериальный вид, или RABs, так называемый потому, что они были значительно связаны с восстановлением микробиома кишечника после лечения антибиотиками по крайней мере в двух из четырех изученных когорт пациентов.

Различные виды бактерий в кишечнике образуют сложные взаимодействия, причем несколько первичных видов оказываются необходимыми для выживания многих вторичных и третичных видов, которые более синергичны по своей природе. Используя вычислительный метод, чтобы поместить RABs в кишечную микробную сеть, исследователи идентифицировали как первичные, так и третичные виды среди 21 RABs. Проверяя практическое применение своих результатов, команда обнаружила, что инокуляция мышей как первичными, так и третичными RABs способствовала восстановлению абсолютного микробного изобилия в 100 раз. Эти мыши также имели более высокое разнообразие микробиома кишечника после лечения антибиотиками по сравнению с мышами, которые получали только третичный вид или контрольное вещество.

«Эти результаты имеют решающее значение для улучшения нашего понимания того, как восстанавливаются кишечные микробиомы и тип микробных видов, которые играют решающую роль в этом процессе», — отметил Нагараян. «21 вид RAB потенциально может быть использован в терапевтических и диагностических целях для восстановления микробиома кишечника после воздействия антибиотиков».

В то время как оба исследования изучают микробиом кишечника через призму антибиотиков, они делают это с помощью различных, но взаимодополняющих направлений исследования: влияние на здоровье человека и потенциал для поиска терапевтических и диагностических решений.

Статья по теме: Ученые изучили грибковый микробиом кишечника.

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен


Добавьте «Medical Insider» в любимые источники Яндекс Новости


Поделиться с друзьями

Учредитель сетевого издания (Medical Insider), главный редактор, автор статей.Врач ультразвуковой диагностики в СЗЦДМ, г. Санкт-ПетербургE-mail для связи - info@medicalinsider.ru

Оцените автора
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )