抗生素是治疗细菌感染的有效方法,然而,口服抗生素可能会改变肠道微生物区系的组成。
编译：微科流浪过的梦，编辑：微科盟木木夕、江舜尧。
抗生素是治疗细菌感染的有效方法,然而,口服抗生素可能会改变肠道微生物区系的组成。在本研究中,我们检测了抗生素对肠道菌群失调的影响,然后评估了牛奶和羊奶恢复新断奶大鼠肠道微生物区系组成和代谢的潜力。在第一项研究(肠道生物失调模型)中,大鼠接受阿莫西林治疗;阿莫西林是抗生素(氨苄青霉素、庆大霉素和甲硝唑)的混合物治疗；以及不使用抗生素(对照组)治疗。与对照组相比,抗生素降低了大鼠的体重、食物摄入量和排泄量。细菌(双歧杆菌、乳酸菌及总细菌)和短链脂肪酸(SCFAs)在大鼠盲肠、结肠和粪便中乙酸、丁酸和丙酸的浓度显著受抗生素处理的影响。在第二项研究中,我们研究了牛奶和羊奶对阿莫西林诱导的肠道菌群失调大鼠的细菌数量和代谢的恢复作用。羊奶能显著增加双歧杆菌和乳杆菌属的数量,降低阿莫西林组大鼠盲肠和结肠中产气荚膜梭菌的数量。而喂养牛奶的大鼠肠道中乳酸杆菌含量较高,产气荚膜梭菌含量较低。奶牛和羊奶饲粮中盲肠和结肠短链脂肪酸(乙酸、丁酸和丙酸)浓度差异显著。总的来说,在抗生素诱导的大鼠模型中,羊奶和牛奶对未成熟肠道的影响是不同的。
论文ID
原名：Goatandcowmilkdifferinalteringmicrobiotacompositionandfermentationproductsinratswithgutdysbiosisinducedbyamoxicillin
译名：羊奶和牛奶对阿莫西林致肠道菌群失调的大鼠微生物区系组成和发酵产物的影响不同
期刊：Food&Function
通讯作者：ChristineA.Butts
通讯作者单位：新西兰植物与食品研究所有限公司
前言
材料与方法
21日龄断奶雄性大鼠(体重约50g)被关在单独的笼子里,随机分为对照组、阿莫西林组和抗生素混合物组(n=6),分别用各自的抗生素治疗7d或14d(ESI图S1)。阿莫西林组饮水中加入阿莫西林(1gL-1)。抗生素混合组大鼠饮水中加入氨苄青霉素(1gL-1)、庆大霉素(0.1gL-1)和甲硝唑(1gL-1)。对照组大鼠不接受抗生素治疗。在先前研究基础上选择添加到饮用水中的抗生素浓度。每隔7d记录每只大鼠的摄食量和体重。在抗生素治疗7d或14d后,大鼠被过量二氧化碳安乐死。拍摄肠道照片,测量十二指肠到结肠的长度,切除盲肠称重。随后取出盲肠和结肠中的消化液,并将其储存在-80°C下进行细菌定量和有机酸分析。第7d和第14d采集的粪便样本也保存在-80°C进行细菌定量和有机酸分析。
肠道细菌通过实时聚合酶链式反应(PCR)进行定量。脆弱类杆菌NZRM964(BacteroidesfragilisNZRM964)、双歧杆菌ATCC-15703(BifidobacteriumadolescentisATCC15703)、产气荚膜梭菌ATCC-13124(ClostridiumperfringensATCC13124)、大肠杆菌ATCC-35150(EscherichiacoliATCC35150)、蛋白克拉斯丁丁状弧菌B316(ButyrivibrioproteoclasticusB316)、粪肠球菌AGR991(EnterococcusfaecalisAGR991)、瘤胃球菌ATCC-29149(RuminococcusgnavusATCC29149)和乳酸菌(Lactobacillusreuteri)在盲肠、结肠和粪便内容物中的细菌基因组DNA按照QIAamPFastDNA粪便微型试剂盒提取。用于构建标准曲线和定量细菌的聚合酶链反应引物如ESI表S3所示。实时聚合酶链反应系统用于细菌定量。PCR反应一式两份,反应体积为10μL,包括5μL的SYBR、Mix、0.5μM的每个引物和2μL的DNA模板或水。在60~95°C(0.1°C/s)范围内连续反应,通过熔解曲线分析,验证了PCR扩增的特异性。
LOD以下的有机酸值被LOD代替进行方差分析。这适用于只有少数动物的LOD值低于此值的情况。当几个处理中的所有动物都没有可量化的酸量时,方差分析是不合适的,并使用非参数检验(Kruskal-Wallis非参数方差分析)来比较实验组。为了帮助解释结果,对于混合模型和方差分析,计算了LSDs。采用Conover-Iman方法比较Kruskal-Wallis检验后的中位数。对所有模型都进行了残差检查,以确保模型的假设得到满足,必要时,将数据转换以供分析。P<0.05为差异有统计学意义。
结果
讨论
阿莫西林和抗生素混合使用对肠道细菌数量和代谢活性有影响。作为对抗生素治疗的反应,在7d和14d后,盲肠、结肠和粪便中的细菌数量和有机酸浓度都出现了类似的模式。阿莫西林和抗生素混合处理后,盲肠、结肠和粪便中双歧杆菌数量均有所减少。特别是,抗生素混合处理对双歧杆菌数量有显著影响,14d后观察到的数量最低。在大鼠中,对抗生素混合物(氨苄西林和新霉素)的反应中,双歧杆菌也有类似的减少。
经阿莫西林治疗的大鼠盲肠和结肠中乳酸菌数量较多。阿莫西林是一种中谱抗生素,可以抑制革兰氏阳性和革兰氏阴性微生物的生长。肠道细菌对阿莫西林敏感的体外研究较早有报道,但乳酸菌群中发现了物种依赖性的耐药性。5日龄的SD大鼠经阿莫西林治疗后发生改变。然而,这些差异并没有持续到成年期。在本研究中,用抗生素混合物处理的大鼠盲肠、结肠和粪便中的乳酸杆菌种类较低,这与早期研究的结果一致。此外,抗生素混合物降低了7d和14d后的总细菌数量,而阿莫西林和对照之间的总细菌数量保持相似。
在目前的研究中,抗生素治疗对肠道微生物区系代谢的影响是不同的,结果通过测量大鼠盲肠、结肠和粪便中有机酸的浓度来衡量。阿莫西林和抗生素混合物处理后7d和14d,大鼠盲肠、结肠和粪便中的短链脂肪酸(乙酸、丁酸或丙酸)浓度均降低。特别是在接受这两种抗生素治疗的大鼠中,丁酸浓度被降低到检测范围以下。7d和14d后,服用抗生素混合物的大鼠盲肠、结肠或粪便中的琥珀酸浓度降低。相反,与对照组相比,阿莫西林组大鼠的琥珀酸浓度升高,这与早期的一项大鼠研究结果一致。与第7d和第14d的样本相比,抗生素混合物处理组在14d后更大程度地降低了有机酸浓度。肠道中产生的短链脂肪酸在宿主的生理过程中起着至关重要的作用,并在减轻代谢和炎性疾病方面提供有益的效果。本研究中的短链脂肪酸因抗生素治疗而发生的变化可能影响了宿主的生理,这些影响需要进一步的研究。
抗生素混合处理较其他处理更能缩短肠道长度,增加盲肠重量。抗生素混合物对盲肠重量的影响以前也观察到用抗生素混合物处理的小鼠氨苄青霉素,甲硝唑和庆大霉素。这些结果表明,抗生素混合物比单独阿莫西林对实验动物肠道结构的影响更大。
肠道菌群对人类健康至关重要,一个健康的婴儿肠道菌群是一个人未来健康的重要决定因素。抗生素引起的婴儿和儿童早期肠道菌群组成的变化似乎会对以后的生活产生持久的负面影响。婴幼儿通常只使用一种抗生素来治疗细菌感染,所以在研究的第二部分,我们使用了常用的抗生素阿莫西林,来比较饲喂牛奶和羊奶对由此产生的肠道失调的影响。
抗生素可以消除敏感微生物并刺激肠杆菌属、念珠菌属、克雷伯氏菌属、假单胞菌属和梭状芽孢杆菌属微生物定殖的机会,使它们占据以前没有的生态位。在本研究中,我们发现牛奶影响盲肠和结肠中产气荚膜梭菌的数量,喂食羊奶的大鼠的数量往往低于饲喂牛奶的大鼠。在早期的研究中,我们观察到牛奶和羊奶都减少了回肠、盲肠和结肠中的产气荚膜梭菌数量。减少这种机会性病原体是一种有益的反应,因为这种常见的细菌往往与胃肠道疾病有关