Los científicos muestran cómo los antibióticos permiten infecciones intestinales patógenas

Marcha 29, 2016 Admin Salud 0 3
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Un número de agentes patógenos puede causar problemas intestinales después de la administración de antibióticos, dijo Justin Sonnenburg, PhD, profesor asistente de microbiología e inmunología y autor principal del estudio, que será publicado en línea 01 de septiembre en la naturaleza. Los estudiantes de posgrado Katharine Ng y Jessica Ferreyra compartieron plomo autoría.

"Los antibióticos abren la puerta a estos patógenos a tomar fuerza. Pero, ¿cómo, exactamente, lo que se produce no se entiende bien," dijo Sonnenburg.




En las primeras 24 horas después de la administración de antibióticos orales, un pico de la disponibilidad de hidratos de carbono tiene lugar en el intestino, dice el estudio. Este excedente de nutrientes transitorios, junto con la reducción de las bacterias intestinales amigables-vivienda debido a los antibióticos, lo que permite al menos dos agentes patógenos potencialmente mortales para hacerse un hueco en ese ambiente de otra manera más prohibitivo.

Durante la última década, se ha aprendido mucho sobre el complejo ecosistema microbiano que reside en el intestino grueso de todo mamífero sano, incluyendo la nuestra. Los miles de diferentes cepas de bacterias que normalmente habitan en este nicho difícil pero rico en nutrientes se han adaptado tan bien que tenemos problemas para vivir sin ellos. Produce vitaminas, proporcionar formación fundamental para nuestro sistema inmunológico y también orientar el desarrollo de nuestros tejidos. Antibióticos diezman este ecosistema intestinal-microbio, que comienza a rebotar dentro de unos días, pero puede tomar un mes o más para recuperar sus antiguos números. Y el ecosistema parece sufrir una pérdida permanente de algunas de sus cepas bacterianas constituyen.

Se cree que nuestros comensales, o bacterias amistosas se utilizan como una especie de hierba que, en el rico fertilizante requisa que se ejecuta a través de nuestros intestinos, outcompetes patógenos menos bien educados "malas hierbas". También se sugirió que los insectos secretan factores comensales matan patógenos. Otra teoría sostiene que la interrupción de nuestro ecosistema microbiano interior de alguna manera altera nuestra respuesta inmune.

"Mientras que estas hipótesis no son mutuamente excluyentes, nuestro trabajo apoya en particular la idea de que nuestros microbios patógenos residentes mantienen a raya al competir por los nutrientes", dijo Sonnenburg.

Cuando la defensa se tambalea, como lo hace poco después de un tratamiento de antibióticos se inicia, merodeadores microorganismos como Salmonella o Clostridium difficile pueden establecer cabezas de puente. Una vez que un número suficiente de estos dos parásitos invasores puede montar campañas intencionales para inducir la inflamación, una enfermedad que daña la restauración de nuestro ecosistema intestinal normales, pero en tales como la salmonela y C. difficile han aprendido a prosperar.

Nutrientes equipo especial Sonnenburg consultaron fueron el ácido siálico y fucosa, algunos miembros de la familia de azúcar. Aunque no las palabras del hogar, tales como glucosa, fructosa o lactosa, se producen estas dos variedades de azúcar en cada célula de nuestro cuerpo y son absolutamente necesarias para nuestra supervivencia saludable. También se encuentran en la carne, huevos y productos lácteos.

Las células que recubren el intestino largas cadenas de extrusión a partir de azúcares y familiares exóticas unidas y conocidos como un término comodín: el moco. Esta familia de productos cumple dos funciones importantes. En primer lugar, el revestimiento de la pared intestinal en el interior, moco forma una barrera protectora razonablemente impermeable para mantener los microbios residentes, que sirven propósitos útiles en el tracto gastrointestinal, intestinal y salir en el torrente sanguíneo, donde podrían ser letales. Pero el moco tiene una segunda función como sigue: Se da a nuestros microbios residentes fuente garantizada de varios azúcares, tales como el ácido siálico y fucosa, que puede salirse y usados ​​de varias maneras. Pueden, por ejemplo, para romper estas moléculas de azúcar hacia abajo y obtener energía de ellos.

"Nuestros microbios intestinales se han vuelto muy adepto a moco comer", dijo Sonnenburg.

Para el estudio de la naturaleza, él y sus colegas experimentó con ratones que nacieron y se criaron en un ambiente libre de gérmenes. Guts Estos ratones carecían de bacterias, a diferencia de los ratones normales, que son el hogar de cientos de especies de bacterias en sus intestinos al igual que los humanos. En estos ratones sin gérmenes investigadores de Stanford introducirse una única cepa bacteriana, Bacteroides thetaiotaomicron. B. theta es un miembro de una clase bien estudiado y microbios comensales importantes que habitan en el intestino humano. Tiene las enzimas necesarias para hacer palanca suelta de las cadenas de moléculas de azúcar en la mucosidad que fluyen de la mucosa intestinal. En el caso del ácido siálico, carece de las enzimas que le permitan acabar con una de estas dos moléculas para sus fines propios bocadillos.

Desgastando poco a moléculas de azúcar no puede cortar por la comida puede parecer una pérdida de tiempo B. theta. Pero en un intestino normal, hay un montón de otros microbios que tienen las herramientas necesarias para digerir el ácido siálico y fucosa, y otras necesidades que pueden producir theta materiales B .. Es un sistema del trueque, que los ecologistas llaman simbiosis. (También puede ser que B. theta lops fuera de estos residuos de azúcar para alcanzar a otros, residuos de azúcar en comestible.)

En otra serie de experimentos, los investigadores introdujeron o S. typhimurium (cepa Salmonella) o C. difficile en B. theta cargan-ratones experimentales. Ambos tipos de bacterias pueden causar una enfermedad grave y potencialmente fatal asociado con el uso de antibióticos. También comparten una capacidad común para el uso de ácido siálico como fuente de energía, pero no para cortar las mucus intestinal. Después de descubrir que la C. difficile puede ni libres ni almuerzo en fucosa, Sonnenburg el equipo se centró sus esfuerzos en la determinación de cómo los dos patógenos hacen uso de ácido siálico.

La introducción de un amable y una cepa de bacterias patógenas en los intestinos de ratones previamente libre de gérmenes, los científicos fueron capaces de demostrar que, en esta aproximación de un intestino-microbio-ecosistema antibiótico diezmado, los niveles de ácido siálico se elevaron a niveles elevados en la ausencia de un conjunto completo de los microbios intestinales que normalmente se mantienen esos niveles de escalada. En presencia de estos azúcares y la ausencia de competencia, ambos patógenos fueron capaces de replicar con mayor rapidez. B. theta genera un excedente de ácido siálico que, en ausencia de otros cientos de especies bacterianas normales, se dejaron las cepas patógenas.

Cuando los investigadores estudiaron los efectos de los antibióticos sobre ratones con ecosistemas intestinales normales, vieron el mismo ácido siálico pico - y la explosión de la población de patógenos - a raíz de la matanza. Si los ratones no fueron expuestos a los agentes patógenos, pero sólo tratan con antibióticos, las concentraciones de ácido siálico volvieron a los niveles originales después de tres días de tratamiento post-antibiótico como comensales comenzaron a recuperarse.

"Los chicos malos en el intestino están buscando desesperadamente nutrientes que se publicaron por los buenos, que son víctimas de daños colaterales efectuados por los antibióticos", dijo Sonnenburg. "Los antibióticos causan nuestras bacterias intestinales amigables para ayudar a saberlo, estos patógenos.

"Creemos que las bacterias patógenas en el intestino causa enfermedad en dos fases", continuó. "Otros han demostrado que una vez que estos patógenos lleguen a un número suficiente, utilice gatillo trucos-inflamación para barrer nuestros microbios amistosos residentes - sin costo alguno para los propios agentes patógenos, porque han evolucionado formas de lidiar con él, pero . En primer lugar, tienen que superar un obstáculo fundamental: En ausencia de inflamación que están tratando de inducir, deben llegar de alguna manera que la masa crítica Nuestro trabajo muestra cómo ir sobre él después de una dosis de antibióticos Se aprovechan de un pico temporal .. azúcar disponible libre de mucosa intestinal dejados por los microbios comensales muertos ".

Sonnenburg dijo que cree que los investigadores algún día ser capaz de encontrar medicamentos, administrados en combinación con antibióticos, pueden inhibir las enzimas en nuestros amables gut-bugs utilizar al ácido siálico libre por mucosa intestinal, por lo que un pico de patógenos nutrientes no se produce. Alternativamente, los probióticos en forma de cepas bacterianas que son particularmente talento para digerir ácido siálico podría lograr un efecto similar.

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