基线微生物组可能解释了为什么针对肠道微生物的外源性干预反应显示出高度的个体内和个体间差异。在能够驱动肠道微生物组组成紊乱的因素中,抗生素的深远影响已被广泛研究。然而,微生物组对抗生素的反应及其对宿主的长期影响仍未被充分认识。
一项由索邦大学和法国国家农业、食品与环境研究所(INRAE)的Harry Sokol博士领导的新小鼠研究表明,阿莫西林-克拉维酸会导致小鼠肠道微生物组组成和结肠转录组发生个性化变化。
研究人员试图探索人类微生物组对常用抗生素阿莫西林-克拉维酸的差异性反应。为此,他们用来自两名无关健康捐赠者的肠道微生物组人源化无菌小鼠,并给予阿莫西林-克拉维酸治疗7天。
抗生素治疗前后的肠道微生物组和结肠转录组分析揭示了不同的反应,这取决于捐赠者的基线肠道微生物组,尤其是在恢复期。来自第一位捐赠者的受体小鼠的肠道微生物组以普雷沃氏菌属和粪杆菌属为主(样本聚类为普雷沃氏菌肠道型),而来自第二位捐赠者的受体小鼠的肠道微生物组则富含拟杆菌属和副杆状菌属(样本聚类为拟杆菌肠道型)。
更有趣的是,两组捐赠者对抗生素治疗的反应在丰度较高的属水平上存在显著差异。来自第一位捐赠者的受体小鼠肠道微生物组不稳定,受影响的菌属包括梭菌属XIVb、罗斯氏菌属、多尔氏菌属、布劳特氏菌属和普雷沃氏菌属;而来自第二位捐赠者的受体小鼠的肠道微生物组则更为稳定,仅在抗生素治疗后第18天观察到瘤胃球菌属显著增加。
因此,尽管在来自第一位捐赠者的小鼠中发现了肠道微生物组结构变化与特定菌属之间存在一些关联,但总体而言,抗生素对第二组小鼠的影响与基线微生物组相比并无差异。综合来看,这些发现表明,第一位捐赠者的肠道微生物组恢复力较差,在抗生素治疗后无法恢复到基线水平;而接受第二位捐赠者肠道微生物组的小鼠则对抗生素的施用表现出更强的恢复力。
在结肠转录组水平,抗生素治疗导致基因表达发生深刻改变——尤其是在抗生素施用后的早期和恢复期之间——这些改变在两组中均有重叠,与基线肠道微生物组组成无关。具体而言,观察到与生物粘附和感知相关的通路增加,作者认为这可能是肠道微生物组受抗生素扰动后的反弹反应。需要指出的是,尽管两组小鼠的基因表达模式对抗生素的反应相似,但第一组小鼠的肠道微生物组扰动程度更高。
众所周知,人类肠道微生物组结构在抗生素治疗后的恢复在个体间差异很大。然而,关于抗生素扰动导致的肠道微生物组变化对宿主的影响,研究甚少。这些在小鼠身上的新发现揭示了肠道微生物组的个体间差异如何可能导致抗生素引起的肠道微生物组紊乱后的个性化反应。这些结果进一步证实了肠道微生物组参与对环境因素的个性化反应的证据。
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