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科研动态

Infection and Drug Resistence:广谱抗生素对食蚊鱼微生物群落的影响
发布时间:2017-10-20 18:21   点击率:
导读
抗生素对人类和动物身上的微生物有着比较常见的干扰作用,有时会导致严重的副作用,如与抗生素相关的结肠炎。食蚊鱼是一种脊椎动物模型,本文用此研究广谱抗生素-利福平对皮肤和肠道粘膜微生物的影响。


文献ID
题目:Microbiome disruption and recovery in the fish Gambusia affnis following exposure to broad‑spectrum antibiotic
译名:广谱抗生素对食蚊鱼微生物群落的破坏和恢复
期刊:Infection and Drug Resistence    IF:3.779
年份:2017
通讯作者:Todd P Primm
单位:萨姆休斯顿州立大学


材料与方法
研究对象
德克萨斯州沃克县野生池塘捕获食蚊鱼。实验之前需要将食蚊鱼置于23-25℃的75L水族箱中,光照12h,再黑暗12h,交替进行,至少5天。

测序手段及平台
16S rRNA基因V4区,Illumina HiSeq 测序平台。


研究成果
1、食蚊鱼皮肤和肠道菌群对利福平天然耐药的比例非常低(图1A、图1B)。使用利福平后,肠道菌群的抗药率几乎是皮肤的两倍。身体每个部位的生理功能驱动其微生物群落的组成(图2)。
        

图1. 在抗生素使用期间,可培养的细菌数量变化
(A)皮肤和(B)肠道

图2.  野生型鱼皮肤菌群组成

2、抗生素使用前,食蚊鱼皮肤菌群的31个生化实验测试中有23个是阳性的(表1),在使用抗生素3天后,8个酶活性丧失,而增加了4个新的代谢活动。皮肤菌群在使用抗生素前对利福平很敏感,但之后产生完全耐药性(表2)。

表1. 皮肤微生物样本生化实验结果


表2. 皮肤微生物抗菌谱


3、图3所示为食蚊鱼皮肤、肠道与水微生物群落组成成分之间的差异,表明皮肤表面菌群可能是有选择性的。


图3. 比较鱼皮肤、肠道、水中微生物菌群

4、使用利福平后,食蚊鱼皮肤菌群发生了剧烈的变化。Variovorax、Vibrio、Pelomonas、Hydrogenophaga、Pseudomonas、Mitsuaria和family Spirochaeta与抗生素选择有关。在利福平治疗后,肠道菌群多样性显著降低。


图4. 抗生素对食蚊鱼皮肤微生物的影响


图5. 抗生素对食蚊鱼肠道微生物影响

5、使用利福平后,食蚊鱼皮肤微生物多样性减少(表3),对肠道微生物的影响比皮肤更严重(表4),且在1周的恢复过程中,肠道菌群多样性会继续下降。在恢复期间,皮肤微生物和肠道微生物都不会回到原始菌群状态(图6)。

表3. 抗生素使用前后食蚊鱼皮肤微生物群落多样性


表4. 抗生素使用前后食蚊鱼皮肤微生物群落多样性




图6. 恢复期间皮肤和肠道微生物


研究结论
通过微生物群落观察,发现使用利福平后食蚊鱼皮肤微生物群落的存活数量明显下降,肠道菌群数量减少,且肠道菌群需要更长时间才能恢复正常。


亮点
迄今为止,这是以鱼为动物模型,探索抗生素对动物微生物群落影响的最深入研究。这种可追踪的动物模型显示了抗生素对粘膜微生物的持续影响,包括在微生物群落中耐药微生物的持续存在性。