A bél mikrobiomja, az étrend és az antibiotikum-kezelés mind formálja az E. coli Nissle evolúcióját az egér béljében

A szokásos gyógyszerekkel ellentétben a probiotikumok a gazdán belüli kezelés során kialakulhatnak. A tudósok nyomon követték az E. coli Nissle 1917 viselkedését az egér béljében, és kimutatták, hogy a kiegyensúlyozatlan bél mikrobiómák és a különféle étrendek befolyásolhatják a baktérium fejlődését a gyomor-bél traktusban.

A probiotikumok eltérő potenciális terápiás felhasználással bírnak, bár hatásmechanizmusukat és azt, hogy miként változhatnak az alkalmazás után, még nem vizsgálták teljes mértékben. A hagyományos gyógyszerekkel ellentétben a probiotikumok kialakulhatnak a kezelés során, de hogy ez a folyamat hogyan működik a bélben, továbbra is megfoghatatlan.

Egy új tanulmány, amelyet Dr. Gautam Dantas vezetett a St. Louis-i (USA) Washington Egyetem Orvostudományi Karából, megállapította, hogy a probiotikus Escherichia coli Nissle 1917 az egér gyomor-bél traktusában fejlődik ki a kezelés során.

A kutatók arra törekedtek, hogy feltárják az E. coli Nissle 1917 adaptív viselkedését az egér bélében, annak szerepe alapján, hogy fenntartja a fekélyes vastagbélgyulladás felnőttkori klinikai remisszióját, és potenciális következő generációs, probiotikumként történő felhasználására.

A szerzők a probiotikus baktériumok kölcsönhatására összpontosítottak más bél kommenzális mikroorganizmusokkal, a különböző étrendek hatásával a probiotikumok fejlődésére az egerek gyomor-bél traktusában, valamint az antibiotikum-kezelés hatására a probiotikumra.

Azokat a géneket, amelyek szelektív előnyt jelentettek a probiotikus baktériumnak a környezeti inger alatt, egész genom szekvenálási módszerekkel vizsgáltuk, miután módosítatlan E. coli Nissle-t adtunk egészséges baktériumok dezoxiribonukleinsavjának (DNS) keverékével együtt.

Az E. coli Nissle DNS-je 5 hétig változott, miközben az egerek belében áthaladt, számos étrend és bél mikrobiom komplexitás kíséretében:

Diétatípusok: szokásos egér diéta, nyugati étrend és rostokkal dúsított nyugati étrend.
Bélmikrobiom profilok: az egyik bélmikrobák nélkül (csíra mentes egerek), a másik korlátozott számú baktériummal, normál bélmikrobiom és normál bélmikrobiom antibiotikum-expozíció után.

Az egerek étrendje és a bélbaktériumok is befolyásolták az E. coli Nissle fejlődését. Alacsony bél mikrobiom változatosságú egerekben olyan mutációk gazdagodtak, amelyek fokozzák a mucin kihasználtságát, a stresszreakciót és a hosszú láncú poliszacharid felhasználást., lehetővé téve a baktérium túlélését. Valójában a legkisebb bél mikrobiotai változatosságú egerek baktériumai mutatták ki a legnagyobb evolúciós változásokat funkcionális változatosságukban.

Ezzel szemben az E. coli Nissle nem mutatott szignifikáns alkalmazkodást egerekben, amelyeknek nagyon változatos a bél mikrobiája (13 tagú definiált bél mikrobiotát tartalmaz, beleértve a poliszacharidokat lebontó baktériumokat is). A szénhidrát hozzáférhetősége a bélben formálja az E. coli-t. A bél mikrobiomjában korlátozott baktériumkészlettel bomlik ki evolúció és állandóság. Ezenkívül ez a monokolonizált bélmikrobioma fokozottan expresszálta a komplex szénhidrátok lebontásában szerepet játszó glikozil-hidroláz enzimeket, ami korlátozza az E. coli Nissle képességét.

Egyes mutációk glükózkorlátozó körülmények között inaktiválják a glükonát metabolizmust. Továbbá a glükonát metabolizmus és a mucin komponens N-acetil-glükózamin közötti lehetséges kapcsolatról is beszámoltak, ami akkor előnyös, ha a mucin komponensek a fő szénforrás.

Másrészt a kolonizált egerek korábbi antibiotikum-expozíciója probiotikus rezisztencia megszerzéséhez vezetett.

A bél mikrobiomjának és az étrend komplexitásának az E. coli Nissle funkcióira gyakorolt hatásának tanulmányozásán túl Crook és munkatársai validálták egy olyan E. E. coli Nissle probiotikum terápiás hatásait is, amely képes lebontani a fenilalanint egy olyan molekulává, amely biztonságosan kiválasztódik a vizelettel egér modelljében. fenilketonuria. Ez az új generált probiotikum genetikailag stabil volt egy hét kezelés alatt, és csökkentette a szérum fenilalaninszintjét, ami arra utal, hogy rövid távon probiotikumként alkalmazható.

„Az evolúció elveit felhasználva megtervezhetünk egy jobb terápiát, amelyet gondosan igazítunk azokhoz az emberekhez, akiknek szüksége van rá. Ez egy lehetőség, nem probléma ”- mondta Gautam Dantas író sajtóközleményében.

Összefoglalva, a tanulmány bemutatja az E. coli Nissle probiotikum alkalmazkodó viselkedését az egér bélében, kiegyensúlyozatlan bélmikrobiómák és különböző táplálkozási szokások mellett, ezáltal új utakat nyitva a személyre szabott probiotikus gyógyszer felé. A probiotikum jelöltjének tesztelése a gyomor-bél traktusban fontos jellemző, amelyet - figyelembe véve ezeket az eredményeket - figyelembe kell venni a hatékonyság és a biztonság értékelésekor a termékfejlesztés korai szakaszától kezdve.