肠道菌群是否以及如何随后恢复

    人体消化道容纳着一小群微生物。肠道中的细菌数量与人类生活在地球上的数量大致相同。这些微生物几乎总能为其宿主提供福祉。它们有助于消化食物，产生维生素和培养免疫系统。此外，它们的存在有助于阻止病原体的传播。

    但是肠道微观世界，也被称为微生物组，对破坏很敏感。“当失去平衡时，存在感染，体重过重和糖尿病以及炎症和神经系统疾病的风险，”Sofia Forslund博士说，他今年5月从欧洲分子生物学实验室(EMBL)转职在海德堡到柏林的MaxDelbrück分子医学中心(MDC)研究人类与微生物组之间复杂的相互作用。

    抗生素在肠道中留下永久痕迹

    在最近发表于自然微生物学的一项研究中，Forslund与来自丹麦，德国和中国的同事一起研究了广谱抗生素治疗如何影响肠道细菌的相互作用。瑞典研究人员说：“我们能够证明微量生物组在给药后六个月几乎完全恢复。”但只有“几乎”：“一些敏感的细菌物种完全消失，”Forslund说。

    在为期四天的研究中，由MDC研究人员和哥本哈根大学的两位科学家领导的研究小组为12名同意参加的健康年轻男性提供了三种抗生素(美罗培南，庆大霉素和万古霉素)的混合物。这些药物主要用于更常见的抗生素不再起作用，因为细菌已经对它们产生抗药性。

    一些类型的细菌在给药后存活

    研究人员随后研究了他们的受试者的微生物组六个月。通过DNA测序 – 一种用于确定遗传物质结构的方法 – 他们确定了男性肠道中存在哪些细菌种类，以及细菌中存在哪些基因。该团队还特别关注抗性基因，微生物利用这些基因来抵御毒品。“我们的研究可能是第一个研究抗生素对细菌基因活性影响的研究，”Forslund说。

    研究人员报告说，尽管服用了三种强效抗生素，但首次表明肠道并未完全消毒。在剩下的细菌中，该团队甚至发现了一些尚未被描述的以前未知的物种。其他微生物缩小并变成孢子 – 一种生命形式，其中细菌可以在不稳定的条件下持续多年而不会失去其原始特性。

    最初出现越来越多的致病病原体

    随后的肠道重新积累是渐进的。“类似于森林在火灾后缓慢恢复的情况，”Forslund说。然而，根据研究人员的说法，具有致病特性的细菌，例如粪肠球菌和核梭杆菌，最初出现的频率更高。与此同时，该团队能够识别出微生物中的许多毒力因子 – 对人类更有害的结构和代谢物。“这一观察结果解释了为什么大多数抗生素会导致胃肠道紊乱，”Forslund说。

    然而，随着时间的推移，肠道菌群再次正常化。坏微生物越来越多地被有益细菌所取代，例如产生乳酸的双歧杆菌，它们有助于阻止病原体离开。六个月后，受试者的微生物组几乎与以前相同。然而，超过一些早期的细菌品种缺失。“正如预期的那样，细菌中抗性基因的数量也在增加，”Forslund报道。令人惊讶的是，抗生素给药后再次出现最快的细菌种类也不是最具抗性的基因。“这种遗传物质似乎更有可能在肠道再增殖中发挥长期作用，”研究人员说。

    肺微生物组也将进一步研究

    “鉴于个别物种明显永久性丧失和抗性基因数量增加，该研究再次显示了小心使用抗生素的重要性，”Forslund强调说，“还必须进一步探索如何增加未来的成功保护敏感微生物组免受抗生素损害的比率。“

    科学家计划为这项研究做出贡献。例如，MDC目前正在开展一项观察性研究，通过该研究，Forslund想要了解长期抗生素治疗如何影响肠道生物多样性 – 以及物种的更大消耗是否会增加肥胖和代谢疾病的风险。她还想研究肠道细菌在抗生素给药期间交换抗性基因的频率。一项调查这些药物对肺微生物组影响的研究已经处于规划阶段。