«Антибиотики взаимодействуют с клетками, особенно с иммунными клетками, неожиданным образом», — сказал соавтор статьи Джейсон Янг, научный сотрудник Института Броуда и Массачусетского технологического института. «И биохимический контекст, измененный антибиотиками и клетками окружающей ткани, имеет значение, когда вы пытаетесь предсказать, как лекарство может действовать у разных людей или при разных инфекциях».Перед лицом растущей угрозы устойчивости к антибиотикам понимание бесчисленного множества эффектов антибиотиков также является важной целью для исследователей и клиницистов, разрабатывающих более эффективные методы лечения. Старший автор Джеймс Коллинз — член института Броуда, профессор Массачусетского технологического института и главный преподаватель Института Висса — и его лаборатория ранее показали, что несколько типов антибиотиков могут повреждать митохондрии у мышей и в эпителиальных клетках человека, и что На восприимчивость бактерий к лекарствам могут влиять небольшие молекулы, называемые метаболитами, высвобождаемые клетками в качестве промежуточных продуктов их метаболических реакций.
Ян и его коллеги подозревали, что лечение антибиотиками может еще больше изменить микросреду инфекции, воздействуя на бактерии и иммунные клетки. Чтобы провести расследование, команда обработала мышей, инфицированных бактериями Escherichia coli, широко используемым антибиотиком, называемым ципрофлоксацином, который вводили с питьевой водой животных в концентрациях, сопоставимых с тем, что получит человек, и количественно оценили биохимические изменения.Исследователи обнаружили, что лечение антибиотиками вызывает системные изменения метаболитов — не за счет воздействия на микробиом, а за счет воздействия непосредственно на ткани мыши.
В ходе дальнейшего исследования команда определила, что метаболиты, выделяемые клетками мыши, делают кишечную палочку более устойчивой к ципрофлоксацину. Воздействие антибиотиков также ослабляло иммунную функцию, подавляя дыхательную активность иммунных клеток: макрофаги, обработанные ципрофлоксацином, были менее способны поглощать и убивать бактерии E. coli.«Обычно вы предполагаете, что антибиотики будут значительно влиять на бактериальные клетки, и все же здесь они, похоже, вызывают реакцию в клетках млекопитающих», — сказал Коллинз. «Лекарства вызывают изменения, которые на самом деле контрпродуктивны по отношению к усилиям по лечению.
Они снижают восприимчивость бактерий к антибиотикам, а сами лекарства уменьшают функциональную пользу иммунных клеток».Результаты подчеркивают потенциал антибиотиков для модуляции иммунной системы и показывают важность метаболической микросреды в разрешении инфекции. «Некоторые аспекты этой работы указывают на то, что биохимическое разнообразие может быть движущей силой различных результатов лечения наркозависимости», — сказал Ян. «Если у нас будет лучшее понимание конкретных эффектов, которые антибиотики могут оказывать на разные клетки, это может помочь нам принять решение о том, как лучше лечить инфекцию».
Перенос результатов на здоровье человека потребует дополнительной работы. «Нам нужно провести дополнительные исследования на животных в более широком диапазоне условий с более широким спектром антибиотиков и, возможно, измерить метаболиты у людей, проходящих лечение, чтобы увидеть, что еще может происходить», — сказал Коллинз.