Antibiotica werken normaal gesproken samen met het immuunsysteem van een organisme om een ​​infectie te elimineren. Echter, de medicijnen kunnen brede bijwerkingen hebben, inclusief het elimineren van "goede" bacteriën tijdens het afweren van een ziekteverwekker. Een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van het Broad Institute of MIT en Harvard, MIT, en het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering heeft aangetoond dat antibiotica ook het vermogen van immuuncellen van muizen om bacteriën te doden, kunnen verminderen, en dat veranderingen in de biochemische omgeving die direct door de behandeling worden veroorzaakt, de bacteriële ziekteverwekker kunnen beschermen. Het werk is vandaag gepubliceerd in Celgastheer en microbe .

"Antibiotica interageren met cellen, met name immuuncellen, op manieren die we niet hadden verwacht, " zei co-eerste auteur Jason Yang, een postdoctoraal onderzoeker aan het Broad Institute en MIT. "En de biochemische context, veranderd door antibiotica en cellen in het omringende weefsel, is van belang wanneer je probeert te voorspellen hoe een medicijn bij verschillende mensen of bij verschillende infecties zou kunnen werken."

In het licht van de groeiende dreiging van antibioticaresistentie, het begrijpen van de talloze effecten van antibiotica is ook een cruciaal doel voor onderzoekers en clinici die betere behandelingen formuleren. Senior auteur James Collins - een instituutslid bij Broad, hoogleraar aan het MIT, en kernfaculteitslid van het Wyss Institute - en zijn laboratorium hebben eerder aangetoond dat verschillende soorten antibiotica mitochondriën kunnen beschadigen bij muizen en in menselijke epitheelcellen, en dat bacteriële gevoeligheid voor medicijnen kan worden beïnvloed door kleine moleculen, genaamd metabolieten, vrijgegeven door cellen als tussenproducten van hun metabolische reacties.

Yang en zijn collega's vermoedden dat behandeling met antibiotica de micro-omgeving van de infectie verder zou kunnen veranderen op manieren die invloed hebben op bacteriën en immuuncellen. Onderzoeken, het team behandelde muizen die waren geïnfecteerd met Escherichia coli-bacteriën met een veelgebruikt antibioticum genaamd ciprofloxacine, toegediend via het drinkwater van de dieren in concentraties die vergelijkbaar zijn met wat een mens zou krijgen, en kwantificeerde de biochemische veranderingen.

De onderzoekers ontdekten dat de antibioticabehandeling systemische veranderingen in metabolieten opwekte - niet door het microbioom te beïnvloeden, maar door direct op de muisweefsels in te werken. Bij nader onderzoek, het team stelde vast dat metabolieten die vrijkomen door muizencellen E. coli resistenter maakten tegen ciprofloxacine. Blootstelling aan antibiotica verminderde ook de immuunfunctie door remming van de ademhalingsactiviteit in immuuncellen:macrofagen die werden behandeld met ciprofloxacine waren minder in staat om E. coli-bacteriën op te nemen en te doden.

"Over het algemeen ga je ervan uit dat antibiotica de bacteriecellen aanzienlijk zullen beïnvloeden, en toch lijken ze hier reacties op te wekken in zoogdiercellen, zei Collins. De „drugs veroorzaken veranderingen die eigenlijk aan de behandelingsinspanning contraproductief zijn. Ze verminderen de bacteriële gevoeligheid voor antibiotica, en de medicijnen zelf verminderen het functionele voordeel van de immuuncellen."

De resultaten benadrukken het potentieel van antibiotica om het immuunsysteem te moduleren, en onthullen het belang van de metabole micro-omgeving bij het oplossen van een infectie. "Aspecten van dit werk wijzen erop dat biochemische diversiteit een aanjager zou kunnen zijn van verschillende resultaten van behandeling met geneesmiddelen, " zei Yang. "Als we een beter begrip hebben van de specifieke effecten die antibiotica kunnen hebben op verschillende cellen, dat kan ons helpen beslissingen te nemen over hoe we infecties beter kunnen behandelen."

Het vertalen van de bevindingen naar de menselijke gezondheid zal meer vervolgwerk vergen. "We moeten aanvullende dierstudies doen onder een breder scala van omstandigheden met een breder scala aan antibiotica, en mogelijk metabolieten meten bij menselijke patiënten die een behandeling ondergaan, om te zien wat er nog meer zou kunnen gebeuren, ' zei Collins.