Учени откриха начин за справяне със страничните ефекти от антибиотиците върху чревната микрофлора

Антибиотиците лекуват бактериални инфекции и спасяват милиони животи всяка година. Но те също могат да навредят на полезните микроби, пребиваващи в червата, като отслабят една от първите защитни линии на организма срещу патогени и компрометират многобройните благоприятни ефекти, които микробиотата оказва върху здравето. Честите нежелани реакции от приема на антибиотици са стомашно-чревни проблеми и повтарящи се инфекции с Clostridioides difficile. Те включват и дългосрочни здравословни проблеми, като развитие на алергични, метаболитни, имунологични или възпалителни заболявания.

Изследователи от Европейската лаборатория за молекулярна биология (EMBL), Лабораторията „Maier“ към Университета в Тюбинген, Германия, и сътрудници анализират ефектите на 144 антибиотика върху най-често срещаните чревни микроорганизми. Изследването, публикувано в списание „Nature“, значително подобрява разбирането за влиянието на антибиотиците върху микроорганизмите в стомашно-чревния тракт и предлага нов подход за смекчаване на неблагоприятните ефекти от медикаментозната терапия върху чревния микробиом.

Влиянието на антибиотичното лечение върху чревния микробиом

Човешките черва съдържат сложна съвкупност от различни микробни видове, както и много вируси, наричана чревен микробиом. Заедно те позволяват да се използват по-ефективно хранителните вещества и пречат на патогенните бактерии да се заселят в червата. Въпреки това, когато се лекува бактериална инфекция с антибиотици, съществува риск от увреждане на чревната микробиома.

„Много антибиотици инхибират растежа на различни патогенни бактерии. Този широк спектър на активност е полезен при лечение на инфекции, но увеличава риска микробите в червата ни също да бъдат засегнати.“, обяснява Лиза Майер, ръководител на Програмата „Emmy Noether“ и един от двамата водещи автори на изследването.

Ако някои чревни бактерии са увредени повече от други, антибиотичната терапия може да доведе до дисбаланс в състава на микробиотата, обикновено наричан дисбиоза. Диарията е често срещан краткосрочен ефект, докато алергичните състояния като астма или хранителни алергии и затлъстяване са възможни дългосрочни последици. Фактът, че антибиотиците са активни и срещу чревните микроорганизми, е известен отдавна, но тяхното въздействие върху голямото разнообразие от микроби, населяващи червата, все още не е изследвано систематично, най-вече поради технически предизвикателства.

„Досега познанията ни за ефектите на различните антибиотици върху отделните чревни микроорганизми са минимални. Нашето проучване запълва големи пропуски в разбирането ни кой тип антибиотик как и на кои бактерии влияе.“, казва Насос Типас, старши учен и ръководител на група в Европейската лаборатория за молекулярна биология.

Някои видове антибиотици повлияват растежа на чревните бактерии

Въз основа на предишно проучване на EMBL, учените наблюдават как всеки от 144 антибиотика повлиява растежа и оцеляването на до 27 бактериални щама, обичайно обитаващи червата. Изследователите определят концентрациите, при които даден антибиотик би повлиял на тези щамове, разширявайки съществуващите набори от данни за спектрите на антибиотиците в чревните бактериални видове със 75%.

Експериментите установяват, че тетрациклините и макролидите – два често използвани вида антибиотици – не само спират растежа на бактериите, но и водят до тяхната смърт. Около половината от тестваните чревни щамове не са оцелели при лечение със споменатите медикаменти.

„Не очаквахме да видим този ефект при тетрациклини и макролиди, тъй като се счита, че тези класове антибиотици имат само бактериостатичен ефект, което означава, че те спират бактериалния растеж, но не убиват бактериите.“, казва Камил Гоманс. „Нашите експерименти показват, че това предположение не е вярно за около половината от чревните микроби, които изследвахме. Доксициклин, еритромицин и азитромицин – три често използвани антибиотика – убиват няколко вида чревни микроби, докато други просто ги потискат.“

Селективното унищожаване на специфични микроби от тетрациклини и макролиди може да доведе до по-бързото им изчезване от чревната микробиота в сравнение с тези, чиито растеж е потиснат. Това би могло да обясни силните промени на микрибиотата, наблюдавани при някои пациенти, лекувани с тези антибиотици.

Комбиниране на антибиотици с други лекарства смекчава загубата на чревни бактерии

Има начин обаче да се намалят щетите. „По-рано показахме, че лекарствата взаимодействат по различен начин при различните бактериални видове. Затова изследвахме дали второ лекарство може да прикрие вредните ефекти на антибиотиците върху изобилни чревни микроби, но да им позволи да запазят своята активност срещу патогени. Това би осигурило нещо като противоотрова, което би намалило страничните реакции от антибиотиците върху чревните бактерии.“, обясняват изследователите.

За тази цел учените комбинират антибиотиците еритромицин или доксициклин с набор от близо 1200 фармацевтични продукта, за да идентифицират лекарства, които потенциално са способни да спасят два конкретни бактериални щама. Всъщност изследователите откриват няколко лекарства, които биха могли да спасят тези чревни микроби и други срочни видове. Важно е да се отбележи, че комбинацията от антибиотик със защитно второ лекарство не компрометира ефикасността на медикамента срещу патогенни бактерии.

Последващи експерименти показват, че този подход може да е ефективен и при естествен микробиом. С помощта на сътрудници учените показват, че комбинацията от еритромицин с антидот смекчава загубата на някои изобилни чревни бактериални видове при мишки*. По подобен начин антидотните лекарства защитават човешки микроби от антибиотика в сложни бактериални общности, получени от фекални проби.

„Нашият подход, който комбинира антибиотици с други лекарства, може да отвори нови възможности за намаляване на вредните странични ефекти на антибиотичното лечение върху чревния микробиом.“, заключава Майер. „Нито един антидот няма да може да защити всички бактерии в червата ни – особено след като те се различават толкова много при отделните индивиди. Но тази концепция отваря врати за разработване на нови персонализирани стратегии за поддържане на добрите бактерии в червата.“

Ще бъдат необходими допълнителни изследвания, за да се идентифицират оптималните комбинации, дозиране и формулировки и да се изключат потенциалните дългосрочни ефекти върху чревния микробиом. В бъдеще новият подход може да помогне за поддържане здравето на чревната микрофлора и да намали страничните ефекти на антибиотиците при пациентите, без да компрометира ефективността на лечението.

*Maier Lisa et al. Unravelling the collateral damage of antibiotics on gut bacteria. Nature. 13 Oct 2021.