DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07960-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39294375
تاريخ النشر: 2024-09-18
المؤلف: Munehiro Furuichi وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبيوم المعوي والصحة
طرق
في هذه الدراسة، تم استخدام فئران C57BL/6، التي تم الحفاظ عليها تحت ظروف خالية من الجراثيم (GF)، والمصدر من مختبرات يابانية مختلفة بما في ذلك مختبرات سانكيو، SLC اليابان، وCLEA اليابان. تم تربية وصيانة الفئران الخالية من الجراثيم والفئران الجنوطوبية في مرافق متخصصة في كلية الطب بجامعة كيو ومركز الابتكار الطبي والكيميائي بجامعة JSR-Keio. بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على سلالات فئران knockout مختلفة، بما في ذلك Il10 -/-, Ifngr1 -/-, Myd88 -/-, Ticam1 -/-, وRag2 -/-, Il2rg -/-, من مختبرات جاكسون وخدمة البيو الشرقية.
تم إيواء جميع الفئران تحت ظروف خاضعة للرقابة، مع الالتزام بدورة ضوء وظلام مدتها 12 ساعة، مع الحفاظ على درجة الحرارة بين 20-24 °م ومستويات الرطوبة محددة بين 40-60%. حصلت البروتوكولات التجريبية التي تشمل هذه الحيوانات على موافقة لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية بجامعة كيو، مما يضمن الامتثال للمعايير الأخلاقية في أبحاث الحيوانات.
نقاش
تناقش البحث تطوير وفعالية اتحاد بكتيري مكون من 18 سلالة (F18-mix) في إزالة مستعمرات سلالة كليبسيلا الرئوية المقاومة لعدة أدوية Kp-2H7، المرتبطة بمرض الأمعاء الالتهابي (IBD) والعدوى المكتسبة في المستشفيات. أظهرت التجارب الأولية أن زراعة الميكروبات البرازية (FMT) من متبرعين أصحاء من البشر قللت بشكل كبير من مستويات Kp-2H7 في الفئران الخالية من الجراثيم. حددت التحليلات الإضافية F18-mix كأكثر اتحاد فعالية، حيث حقق تقليلاً بمقدار 3 إلى 4 لوج في وفرة Kp-2H7. كما كشفت الدراسة أن F18-mix قمع بشكل تفضيلي عائلة Enterobacteriaceae، بما في ذلك E. coli المنتجة للبيتا لاكتاماز واسعة الطيف (ESBL) وK. pneumoniae المنتجة للكاربابينيم، مع الحفاظ على استقرار البكتيريا المعوية الأخرى.
من الناحية الميكانيكية، يبدو أن F18-mix يمارس تأثيراته من خلال تثبيط تنافسي لتمثيل الجلوكونات في Kp-2H7. أشارت التحليلات النسخية إلى أن التعايش مع F18-mix غير تعبير الجينات المتعلقة بتمثيل الكربوهيدرات في Kp-2H7، مما يشير إلى أن الاتحاد يتنافس على مصادر الكربون الأساسية. ومن الجدير بالذكر أن وجود F18-mix أدى إلى تقليل كبير في مستويات الجلوكونات المعوية، والتي ارتبطت بانخفاض أحمال Kp-2H7. تسلط هذه النتائج الضوء على إمكانية استخدام F18-mix كاستراتيجية علاجية لإدارة العدوى المرتبطة بكليبسيلا وIBD، مما يظهر قدرته على تقليل أحمال البكتيريا المسببة للأمراض دون تعطيل الميكروبات المعوية العامة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07960-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39294375
Publication Date: 2024-09-18
Author(s): Munehiro Furuichi et al.
Primary Topic: Gut microbiota and health
Methods
In this study, C57BL/6 mice were utilized, specifically maintained under germ-free (GF) conditions, sourced from various Japanese laboratories including Sankyo Laboratories, SLC Japan, and CLEA Japan. The breeding and maintenance of GF and gnotobiotic mice occurred within specialized facilities at Keio University School of Medicine and the JSR-Keio University Medical and Chemical Innovation Center. Additionally, various knockout mouse strains, including Il10 -/-, Ifngr1 -/-, Myd88 -/-, Ticam1 -/-, and Rag2 -/-, Il2rg -/-, were obtained from Jackson Laboratories and Oriental Bio Service.
All mice were housed under controlled conditions, adhering to a 12-hour light-dark cycle, with temperature maintained between 20-24 °C and humidity levels set at 40-60%. The experimental protocols involving these animals received approval from the Keio University Institutional Animal Care and Use Committee, ensuring compliance with ethical standards in animal research.
Discussion
The research discusses the development and efficacy of an 18-strain bacterial consortium (F18-mix) in decolonizing the multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae strain Kp-2H7, which is associated with inflammatory bowel disease (IBD) and nosocomial infections. Initial experiments demonstrated that fecal microbiota transplantation (FMT) from healthy human donors significantly reduced Kp-2H7 levels in germ-free mice. Further analysis identified F18-mix as the most effective consortium, achieving a 3 to 4 log reduction in Kp-2H7 abundance. The study also revealed that F18-mix preferentially suppressed Enterobacteriaceae, including extended-spectrum β-lactamase (ESBL) producing E. coli and carbapenemase-producing K. pneumoniae, while maintaining the stability of other commensal gut bacteria.
Mechanistically, F18-mix appears to exert its effects through competitive inhibition of gluconate metabolism in Kp-2H7. Transcriptomic analyses indicated that co-colonization with F18-mix altered the expression of genes related to carbohydrate metabolism in Kp-2H7, suggesting that the consortium competes for essential carbon sources. Notably, the presence of F18-mix led to a significant reduction in intestinal gluconate levels, which correlated with decreased Kp-2H7 loads. These findings highlight the potential of F18-mix as a therapeutic strategy for managing Klebsiella-associated infections and IBD, demonstrating its ability to reduce pathogenic bacterial loads without disrupting the overall gut microbiota.