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兽医学院王志强教授团队在《Nature Microbiology》发表研究论文

  5月20日,动物重要疫病与人兽共患病协同创新中心、兽医学院王志强教授研究团队在著名期刊《Nature Microbiology》发表了题为《Gut microbiome alterations in high-fat-diet-fed mice are associated with antibiotic tolerance》的研究论文。

  抗生素的发现和使用不仅挽救了无数人的生命,而且在畜禽养殖的细菌性疾病防控中发挥了重要作用。然而,当前细菌已经进化出多种策略抵抗抗生素的作用,如产生耐药酶和激活细菌的外排泵。不同于抗生素耐药性,近年来一种新的抗性机制——抗生素耐受性开始受到科学家的关注。最新研究表明,抗生素耐受性是导致慢性和复发性感染的重要原因,同时也可以促进抗生素耐药性的进化。随着人们生活水平的提高,高脂饮食已成为一种重要的膳食方式。然而,关于高脂饮食与抗生素耐受性形成的相关性,以及肠道菌群在其中扮演的关键角色等问题仍然不清楚。

  研究团队通过构建小鼠肥胖模型,探究了高脂饮食对致病菌定植和抗生素治疗的影响及其内在机制。研究发现,相较于正常饮食小鼠,高脂饮食小鼠细菌感染后对杀菌抗生素治疗的敏感性降低。团队通过药代动力学分析表明,抗生素活性的差异并不是受到药物体内代谢的影响。团队进一步研究发现,长期而不是短期肠菌的清除有效抵消了高脂饮食产生的影响。相应的,经粪群移植的正常饮食小鼠的抗生素有效性也显著降低。以上结果表明,高脂饮食可能通过影响了肠道菌群的组成进而改变了特定代谢物丰度,最终削弱了抗生素的体内有效性。

  微生物多样性分析表明,高脂饮食小鼠中菌群的多样性和丰度降低,其中拟杆菌科和艾克曼菌降低较为显著。代谢组学分析揭示了一系列差异代谢物,主要集中于有机酸有关的代谢通路如色氨酸代谢。在排名前列的差异代谢物中,团队发现高脂饮食小鼠的粪便、血浆和肺组织中吲哚乙酸IAA的含量显著低于正常饮食小鼠。进一步发现其中拟杆菌科细菌的降低可能是导致IAA减少的重要原因。团队通过机制研究表明,IAA可以激活细菌的氨基酸和能量代谢,将耐受病原菌转化为代谢活跃的状态,进而提高了抗生素的活性。在高脂饮食小鼠的细菌感染模型中,IAA和抗生素的共同给药获得了很好的治疗效果,显著提高了小鼠的存活率。

  该研究不仅揭示了高脂饮食在细菌感染性疾病治疗中的潜在危害,而且表明细菌代谢调节剂可以作为潜在的抗生素增效剂去对抗耐受病原菌引起的顽固性感染。

  兽医学院(比较医学研究院)青年百人特聘教授刘源博士为论文的第一编辑,王志强教授和刘源博士为论文的共同通讯编辑。365电为论文唯一单位。该成果得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助。

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