رویکردهای جدید کاهش آسیب آنتی بیوتیک ها بر میکروبیوم

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، دانشمندان EMBL راه را برای کاهش عوارض جانبی مضر آنتی بیوتیک ها بر روی باکتری های روده هموار می کنند.

آنتی بیوتیک ها به ما کمک می کنند تا عفونت های باکتریایی را درمان کنیم و سالانه جان میلیون ها نفر را نجات دهیم. اما آنها همچنین می توانند به میکروب های مفید ساکن در روده ما آسیب برسانند، یکی از اولین خطوط دفاعی بدن ما را در برابر عوامل بیماری زا تضعیف کنند و اثرات مفید متعدد میکروبیوتای ما را به خطر بیندازند.

عوارض جانبی شایع این آسیب جانبی آنتی بیوتیک ها مشکلات گوارشی و عفونت های مکرر کلستریدیوئید دیفیسیل است. آنها همچنین شامل مشکلات سلامتی طولانی مدت، مانند ایجاد بیماری های آلرژیک، متابولیک، ایمونولوژیک یا التهابی می شوند.

محققان گروه Typas در EMBL Heidelberg، آزمایشگاه Maier در Cluster of Excellence (کنترل میکروب ها برای مبارزه با عفونت ها) در دانشگاه توبینگن و همکارانش اثرات 144 آنتی بیوتیک را بر رایج ترین میکروب های روده ما تجزیه و تحلیل کرده اند.

مطالعه منتشر شده در ژورنال Nature به طور قابل توجهی درک ما از اثرات آنتی بیوتیک ها بر میکروب های روده را بهبود می بخشد. همچنین رویکرد جدیدی برای کاهش اثرات نامطلوب آنتی بیوتیک درمانی بر میکروبیوم روده پیشنهاد می کند.

روده انسان دارای جامعه پیچیده ای از گونه های مختلف میکروبی و همچنین بسیاری از ویروس ها است که در مجموع به عنوان میکروبیوم روده شناخته می شود. آنها با هم ما را قادر می سازند تا از مواد مغذی به طور موثرتری استفاده کنیم و مانع از نشستن باکتری های بیماری زا در روده ما می شوند. با این حال، وقتی عفونت باکتریایی را با آنتی بیوتیک درمان می کنیم، خطر آسیب رساندن به میکروبیوم روده وجود دارد.

بسیاری از آنتی بیوتیک ها از رشد باکتری های بیماری زا جلوگیری می کنند. لیزا مایر، رهبر گروه DFG Emmy Noether در دانشگاه توبینگن، توضیح داد: این طیف فعالیت گسترده هنگام درمان عفونت ها مفید است، اما این خطر را افزایش می دهد که میکروب های روده ما نیز مورد هدف قرار گیرند. مایر یکی از فارغ التحصیلان آزمایشگاه تایپاس و یکی از دو نویسنده اصلی این مطالعه است.

اگر برخی از باکتری های روده بیش از سایرین آسیب ببینند، آنتی بیوتیک درمانی می تواند منجر به عدم تعادل در ترکیب میکروبیوتای ما شود که معمولاً به آن دیس بیوزیس (dysbiosis) می گویند. اسهال یک اثر کوتاه مدت رایج است، در حالی که شرایط آلرژیک مانند آسم یا آلرژی های غذایی و چاقی عواقب طولانی مدت احتمالی هستند.

بر اساس مطالعه قبلی از گروه های تایپاس، بورک، پاتیل و زلر EMBL، دانشمندان مشاهده کردند که چگونه هر یک از 144 آنتی بیوتیک بر رشد و بقای حداکثر 27 سویه باکتریایی که معمولاً در روده ما ساکن هستند، تأثیر می گذارند. محققان غلظت هایی را تعیین کردند که در آن یک آنتی بیوتیک خاص روی این سویه های باکتریایی برای بیش از 800 ترکیب آنتی بیوتیک-سویه تأثیر می گذارد و مجموعه داده های موجود در طیف های آنتی بیوتیک در گونه های باکتریایی روده را تا 75 درصد افزایش می دهد.

نکته مهم این است که آزمایش ها نشان داد که تتراسایکلین ها و ماکرولیدها،دو خانواده رایج آنتی بیوتیک ها، نه تنها رشد باکتری ها را متوقف می کنند، بلکه منجر به مرگ آنها می شوند. حدود نیمی از سویه های روده آزمایش شده از درمان با این نوع آنتی بیوتیک ها جان سالم به در نبردند.

Camille Goemans، یکی از محققان فوق دکترا، گفت: ما انتظار نداشتیم که این اثر را با تتراسایکلین ها و ماکرولیدها ببینیم، زیرا این کلاس های آنتی بیوتیک فقط دارای اثرات باکتریواستاتیک هستند - به این معنی که رشد باکتری ها را متوقف می کنند، اما باکتری ها را نمی کشند.

آزمایش های ما نشان می دهد که این فرضیه در مورد نیمی از میکروب های روده ای که ما مطالعه کردیم درست نیست. داکسی سایکلین، اریترومایسین و آزیترومایسین، سه آنتی بیوتیک رایج مورد استفاده، چندین گونه میکروبی روده فراوان را از بین بردند، در حالی که برخی دیگر را فقط مهار کردند.

همانطور که نویسندگان با جوامع میکروبی مصنوعی نشان دادند، کشتن انتخابی میکروب های خاص توسط تتراسایکلین ها و ماکرولیدها می تواند منجر به از بین رفتن ناخواسته این میکروب ها از میکروبیوتای روده بسیار سریع تر از میکروب هایی شود که رشد آنها فقط مهار می شود. این می تواند تغییرات میکروبی قوی را توضیح دهد که برخی از بیماران تحت درمان با این آنتی بیوتیک ها شاهد آن هستند.

هر چند راهی برای کاهش آسیب وجود دارد. ما قبلاً نشان داده ایم که داروها در بین گونه های مختلف باکتری به طور متفاوتی برهمکنش دارند. بنابراین، بررسی کردیم که آیا داروی دوم می تواند اثرات مضر آنتی بیوتیک ها را بر روی میکروب های روده بپوشاند، اما به آنتی بیوتیک ها اجازه می دهد تا فعالیت خود را در برابر پاتوژن ها حفظ کنند. تایپاس توضیح داد که این چیزی شبیه یک پادزهر است که آسیب جانبی آنتی بیوتیک ها را بر روی باکتری های روده کاهش می دهد.

دانشمندان آنتی بیوتیک های اریترومایسین یا داکسی سایکلین را با مجموعه ای از نزدیک به 1200 دارو ترکیب کردند تا داروهایی را شناسایی کنند که دو گونه باکتری روده فراوان را از این آنتی بیوتیک نجات دهند. در واقع، محققان چندین داروی غیر آنتی بیوتیکی را شناسایی کردند که می توانند این میکروب های روده و سایر گونه های مرتبط را نجات دهند. نکته مهم این است که ترکیب یک آنتی بیوتیک با یک داروی محافظ دوم اثربخشی آنتی بیوتیک ها را در برابر باکتری های بیماری زا به خطر نمی اندازد.

آزمایش های بعدی نشان داد که این رویکرد ممکن است در زمینه یک میکروبیوم طبیعی نیز کار کند. با کمک همکاران، دانشمندان نشان دادند که ترکیب اریترومایسین با یک پادزهر از بین رفتن گونه های باکتریایی فراوان روده از روده موش را کاهش می دهد. به طور مشابه، داروهای پادزهر از میکروب های روده انسان در برابر اریترومایسین در جوامع پیچیده باکتریایی مشتق شده از نمونه های مدفوع محافظت می کردند.

مایر نتیجه گرفت: رویکرد ما که آنتی بیوتیک ها را با یک پادزهر محافظ ترکیب می کند، می تواند فرصت های جدیدی را برای کاهش عوارض جانبی مضر آنتی بیوتیک ها بر میکروبیوم های روده ما باز کند. هیچ پادزهری نمی تواند از تمام باکتری های روده ما محافظت کند، به خصوص که این باکتری ها در افراد مختلف بسیار متفاوت هستند. اما این مفهوم راه را برای توسعه استراتژی های شخصی سازی شده جدید برای سالم نگه داشتن میکروب های روده ما باز می کند.

تحقیقات بیشتری برای شناسایی ترکیبات، دوز و فرمولاسیون بهینه برای پادزهرها و حذف اثرات بالقوه بلندمدت بر میکروبیوم روده مورد نیاز است. در آینده، رویکرد جدید ممکن است به سالم نگه داشتن میکروبیوم روده و کاهش عوارض جانبی آنتی بیوتیک ها در بیماران کمک کند، بدون اینکه کارایی آنتی بیوتیک های ما به عنوان نجات دهنده به خطر بیفتد.