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高脂饮食喂养的小鼠肠道微生物组的改变与抗生素耐受性相关

来源:本站原创 2021-05-24 09:37

2021年5月22日讯/抗生素耐受性是指微生物在长时间接触抗生素后的存活能力,它在慢性和复发性细菌感染中起着关键作用,并促进了抗生素耐受性的进化。然而,促进抗生素耐受性发展的生理因素,特别是其体内机制还不完全清楚。目前已有研究报道了高脂饮食(HFD)与多种人类疾病有关,包括肥胖、糖尿病、肿瘤、大脑胰岛素抵抗、认知缺陷以及肠道微生态失衡等。但HFD和抗生素功效之间的关系仍然知之甚少。


本项研究中,研究人员采用雌性CD-1(8周,25-28g),分别进行标准喂食和高脂饮食喂养,其中标准饮食包括4%脂肪、18%蛋白质、50%碳水化合物和5%膳食纤维,而高脂饮食包括21%脂肪、20%蛋白质、50%碳水化合物和0%膳食纤维。通过红油O染色、血清生化参数分析、标准饮食小鼠环丙沙星抗生素有效性分析、药代动力学分析、小鼠肠道微生物消除后进行抗生素有效性分析、粪便菌群移植、肠道菌群分析、代谢组学分析,评估了临床相关杀菌抗生素对HFD模式喂养的感染耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)或大肠杆菌的小鼠的有效性。


研究人员发现,与标准喂养的小鼠相比,高脂饮食的小鼠有更高的细菌负担,这些细菌对杀菌抗生素治疗表现出较低的易感性,且去除微生物的标准饮食小鼠与喂食高脂饲料的小鼠表现出类似的易感性。来自HFD喂养小鼠粪便菌群移植削弱了标准饮食小鼠体内的抗生素活性,这表明HFD喂养的小鼠肠道微生物群和相关代谢物的改变可能是抗生素活性降低的原因。16S rRNA测序和粪便样本的代谢组学分析显示,HFD喂养的小鼠微生物多样性下降以及不同的代谢物组成。值得注意的是,HFD喂养的小鼠色氨酸代谢物吲哚-3-乙酸(IAA)显着降低。进一步的体外研究表明,补充IAA可能通过激活细菌代谢途径,抑制细菌持续细胞的形成,并与抗生素治疗联合能促进细菌持续细胞的消除。体内研究表明,IAA和环丙沙星联合使用提高了HDF喂养的MRSA持续感染的小鼠的存活率。


图 HFD喂养小鼠肠道微生物群和代谢物变化


总之,该研究显示HFD对小鼠模型中的抗生素治疗有拮抗作用,这与肠道微生物群多样性下降和IAA产率降低有关。


(生物谷Bioon.com)


原文出处:Liu, Y., Yang, K., Jia, Y. et al. Gut microbiome alterations in high-fat-diet-fed mice are associated with antibiotic tolerance. Nat Microbiol (2021). https://doi.org/10.1038/s41564-021-00912-0


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