Antibiotikumok a testi sejtek ellen

Amerikai kutatók (Oregon State University) felfedezték, hogy az antibiotikumok sokkal szélesebb körű és komplexebb hatással bírnak a kezeltek bélrendszerében élő mikroorganizmusokra és magára a kezelt szervezetre is, mint korábban gondoltuk. A Gut című szaklapban megjelent vizsgálat (Uncovering effects of antibiotics on the host and microbiota using transkingdom gene networks) eredményei segítenek megmagyarázni az antibiotikumok által okozott ártalom mechanizmusát, és a kutatók egy új eszközt is a kezünkbe adnak, amivel a jövőben csökkenthetjük a nem kívánatos mellékhatásokat.

Az régóta ismeretes, hogy az antibiotikus kezelés mellékhatásaként a gyomor-bélrendszerben élő hasznos baktériumok is jelentős mennyiségben kihalnak. Az új vizsgálat magyarázattal szolgál arra, hogyan is történik a mikrobiom pusztulása, és arra is rámutat, hogy az antibiotikum-használat következményei igen messzire nyúlnak: a nem kívánt mellékhatások valószínűleg a szervezet egészét érintik, az immunrendszer működésétől kezdve a tápanyag-felszívódáson, a glükóz-metabolizmuson és az elhízáson át a stresszérzékenység és a viselkedés módosításáig.

A téma fontosságát alátámasztandó, a tanulmány első szerzője, Andrey Morgun kifejti: minden évben a felnőttek 40%-a, illetve a gyermekek 70%-a részesül legalább egyszer antibiotikus kezelésben, nem is szólva a milliárdnyi tenyésztett állatról, amelyeket aztán elfogyasztunk. A megfelelően alkalmazott antibiotikumok segítenek az életveszélyes bakteriális fertőzések leküzdésében, azonban a kezeltek több mint 10%-a esetében nem kívánatos mellékhatások jelentkeznek. „Az elmúlt tíz évben egy egész univerzumnyi új tudás keletkezett az antibiotikum-használat messzire nyúló hatásaival kapcsolatosan, és a mikrobiom kutatása is óriási léptekkel halad”, teszi hozzá Morgun.

A kutatók négy gyakran használt antibiotikum keverékét adták a kísérleti egereknek, majd a koktél hatását az intesztinális transzkriptóma és a bél mikrobiomjának metagenomikus analízise révén elemezték. Az egyes baktériumok, továbbá az antibiotikumokkal kezelt állatok fenotípusára befolyást gyakorló mikrobiális gének azonosításához a kutatók egy új eszközt fejlesztettek ki, az ún. transkingdom network analízist.

Antibiotikumok a mitokondriumok ellen

Eddig úgy véltük, hogy nem kívánatos mellékhatásként az antibiotikumok zömmel csak a mikrobiom baktériumait pusztítják, és a bél immunfunkcióit károsítják, azonban kiderült, hogy mindez a képnek pusztán egyharmada, mondja Morgun. Az antibiotikumok a bélfal nyálkahártyáját is elpusztítják. Az intesztinális epitelium pusztulása azért is óriási kárt jelent, mert ez a tápanyag-felszívódás helye, továbbá egyéb biológiai funkciói mellett az immunrendszernek is részét képezi. A kutatás során az is kiderült, hogy az antibiotikumok és az antibiotikum-rezisztens mikrobák szignifikáns mértékben megváltoztatják az epithelsejtek mitokondriumainak működését, aminek következtében még több epithelsejt pusztul el (a mitokondriumok az energiatermelésen kívül alapvető szerepet játszanak a jelátvitelben és a sejt növekedési mechanizmusaiban).

A mitokondriumok és az antibiotikumok kapcsolata igen régre nyúlik vissza: a mitokondriumok az evolúció során bekebelezett baktériumokból alakultak ki, és az antibiotikumok ma is képesek arra, hogy szelektíven megtámadják a baktériumokra még most is eléggé hasonlító mitokondriumokat.

Mint Natalia Shulzhenko vezető szerző elmondja, az antibiotikumok hatására zavart szenved a szervezet és a mikrobiomot alkotó baktériumok közötti kommunikáció, ami számos, látszólag nem összefüggő változást eredményez. Az első a listán az emésztési rendellenesség: a hasmenés és a colitis ulcerosa, de az újabb kutatások szerint következményként elhízás, depresszió, immunrendszeri zavar, szepszis, allergia és asztma is megjelenthet.

A kutatók által kifejlesztett bioinformatikai eszköz, a transkingdom network analízis a szervezet és a mikrobiomot alkotó baktériumok közötti kommunikáció antibiotikum hatására bekövetkező zavarának  tanulmányozására alkalmas, és a remények szerint hozzásegíthet az antibiotikumok hatását ellensúlyozó, új probiotikumok kifejlesztéséhez, és végső soron elvezethet egy olyan módszerhez, aminek révén részletesen leírható egy-egy személy mikrobiomja, és azonosíthatók annak hiányosságai, amelyek aztán személyre szólóan kijavíthatók. Az egészséges mikrobiom révén pedig felvehetjük a harcot az antibiotikum-rezisztencia növekvő problémájával: ahelyett, hogy megpróbáljuk kiirtani a betegséget okozó, rossz baktériumokat, segítjük az egészséges, jól funkcionáló mikrobiom fennmaradását, így a jó baktériumok kiszoríthatják a kórokozókat.

Tehát, mint Shulzhenko összefoglalja: az antibiotikumok által a bélben kiváltott rendellenességek három tényezővel magyarázhatók: 1. a mikrobiom pusztulása, 2. az antibiotikumok direkt szöveti hatása, 3. az életben maradt, antibiotikum-rezisztens mikrobák hatása. Az első tényező az immunrendszer működésének gátlását eredményezi, a további két tényező pedig a mitokondriális gének expressziójának gátlását, az aktív mitokondriumok számának csökkenését eredményezi, ami pedig elősegíti a nyálkahártyasejtek pusztulását.

Nemcsak az antibiotikum-rezisztens baktériumok kialakulásának megakadályozása és a felesleges költségek elkerülése végett érdemes tehát tartózkodni a felesleges antibiotikum-használattól, hanem az antibiotikumok testi sejtekre gyakorolt kártékony hatása miatt is.