一种通常用于治疗肺炎的抗生素，在剂量仅为标准疗法1/100的情况下，成功清除了小鼠体内的莱姆病感染。由于剂量较小，并且该药物对感染具有针对性作用，因此小鼠的肠道微生物组基本未受影响。
莱姆病由属于伯氏疏螺旋体属（Borrelia）的细菌引起，这些细菌主要在鸟类和小型啮齿动物之间传播，但人类可能因被吸食过这些动物血液的蜱虫叮咬而感染。感染通常会导致类似流感的症状以及“靶心”状皮疹。若不及时治疗，可能会引发严重的长期并发症，如疲劳和疼痛。
标准治疗方法是每日两次服用高剂量的抗生素多西环素（doxycycline），持续最多三周。这种药物通过阻止细菌制造生存所需的蛋白质来发挥作用，但它并不专门针对伯氏疏螺旋体属细菌。伊利诺伊州西北大学的布兰登·朱特拉斯（Brandon Jutras）表示：“它会对正常的[肠道]微生物组造成严重破坏。”
为了寻找更具选择性的替代方案，朱特拉斯及其同事首先测试了450多种经美国食品药品监督管理局（FDA）批准的抗生素在实验室条件下对最常见的莱姆病致病菌——伯氏疏螺旋体（Borrelia burgdorferi）的杀灭效果。
随后，他们评估了表现最佳的药物对常见于人和小鼠肠道中的无害或有益菌株（例如某些大肠杆菌菌株）生长的影响。结果发现，一种与青霉素相关的、常用于治疗肺炎的抗生素——哌拉西林（piperacillin），能够最精准地针对伯氏疏螺旋体。
接下来，研究人员将伯氏疏螺旋体注射到46只小鼠体内。三周后，他们用不同剂量的多西环素或哌拉西林对这些小鼠进行了为期一周、每日两次的治疗。结果显示，接受高剂量多西环素或低至1/100剂量哌拉西林的小鼠体内均未检测到感染迹象。
此外，研究人员还分析了小鼠在接受抗生素治疗前后的粪便样本，发现低剂量的哌拉西林对肠道中除伯氏疏螺旋体以外的其他细菌水平几乎没有影响，而高剂量的多西环素则显著改变了肠道微生物组。
这可能是因为较低剂量的抗生素对肠道微生物多样性影响较小，同时哌拉西林的作用具有高度针对性。朱特拉斯解释道：“我们发现哌拉西林针对了一种对伯氏疏螺旋体生存至关重要的特定蛋白质，而这种蛋白质对其他细菌并不重要，因此它在低浓度下能非常高效地杀死这种莱姆病病原体。”这种方法可能有助于维持健康的肠道微生物组，而健康的肠道微生物组被认为与长寿和免于疾病密切相关。
然而，马里兰州约翰斯·霍普金斯大学的约翰·奥科特（John Aucott）指出，小鼠对抗生素的反应可能与人类不同。例如，它们往往代谢药物的速度更快，这可能会影响药物的有效性。朱特拉斯的团队希望在未来几年内开展针对人类莱姆病的哌拉西林临床试验。
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