Прием антибиотиков? Сахар может усугублять вред
Употребление большего количества сахара во время приема антибиотиков может усилить нарушение полезных бактерий кишечника, согласно новым исследованиям.
Исследование было посвящено кишечному микробиому — обширному сообществу бактерий, которое эволюционировало вместе с человеком и помогает с пищеварением, иммунной функцией и другими жизненно важными процессами. Антибиотики входят в число наиболее часто назначаемых лекарств в мире, но они могут уничтожать как вредные, так и полезные бактерии. В некоторых случаях это нарушение дает преимущество потенциально опасным видам.
Разнообразный микробиом в целом лучше сопротивляется росту вредных патогенов. Антибиотикотерапия может уменьшать это разнообразие, делая экосистему кишечника более уязвимой к заболеваниям, отмечают исследователи.
Связь сахара с большим повреждением микробиома
Исследователи из NYU Langone Health, City of Hope и Memorial Sloan Kettering внимательно отслеживали 9 419 приемов пищи, съеденных 173 госпитализированными пациентами с онкологическими заболеваниями крови, и фиксировали изменения в их кишечных микробиомах.
На каждые дополнительные 100 граммов сахара, съеденные в течение 48 часов перед лечением, исследователи наблюдали дополнительное снижение альфа-диверситета на 21% — показателя разнообразия полезных видов бактерий в кишечнике.
Результаты, опубликованные онлайн 30 сентября в журнале Nature, также показали, что сладкие диеты в сочетании с антибиотикотерапией были связаны с увеличением доли Enterococcus faecium у пациентов. Этот вид бактерий ассоциируется с инфекциями, которые могут быть трудно поддающимися лечению.
Эксперименты на мышах дали аналогичный результат. Животные, подвергавшиеся действию антибиотика биапенема при потреблении диетического сахарозы, демонстрировали увеличение популяции Enterococcus в кишечнике в 16,3 раза к третьему дню исследования. К шестому дню бактериальная нагрузка была выше в 33,4 раза.
«Поскольку мы выясняем, как побочный ущерб антибиотиков микробиому связан с долгосрочными проблемами со здоровьем, важно определить факторы, которые ограничивают эти непреднамеренные риски для здоровья», — сказал соавтор исследования по руководству Йонас Шлютер, доктор философии, доцент кафедры микробиологии в NYU Langone. «Наше исследование, в котором использовалось более 9 000 задокументированных приемов пищи, предполагает, что изменение диеты во время и после приема антибиотиков, в частности сокращение потребления сладкого, может помочь в этом».
Почему исследователи изучали пациентов с раком крови
Команда сосредоточилась на людях с онкологическими заболеваниями крови, потому что эти пациенты часто получают антибиотики, и их питание можно тщательно контролировать во время госпитализации. Исследователи фиксировали, что пациенты ели на каждом приеме пищи, и ежедневно собирали образцы микробиома.
Это сочетание детальных записей о питании и ежедневного биологического мониторинга сделало проект одним из крупнейших и наиболее подробных в своем роде на сегодняшний день.
«Микробиом становится важным фактором в онкологической помощи», — сказал соавтор исследования по руководству Марсель ван ден Бринк, доктор медицины, доктор философии, главный врач City of Hope. «Для пациентов, проходящих интенсивные лечения, такие как трансплантация костного мозга, здоровое разнообразие кишечного микробиома может иметь значительные последствия для исходов. Подобные исследования помогают нам лучше понять, как повседневные факторы, включая диету, могут влиять на тонкое равновесие, которое определяет, как пациенты реагируют на лечение, восстанавливаются и испытывают побочные эффекты».
Пациенты с раком крови, получающие трансплантацию стволовых клеток, часто госпитализируются на несколько недель во время химиотерапии и антибиотикотерапии. За этот период и их рацион, и микробиом кишечника могут существенно измениться.
У этих пациентов потенциально вредные виды, такие как Enterococcus faecium, могут процветать после того, как большая часть окружающей микробной экосистемы была «уничтожена».
Повреждение микробиома и исходы при раке
«Особенно у пациентов с раком крови повреждение микробиома связано с более плохими исходами, включая более высокую общую смертность и инфекции», — сказал Джонатан Пелед, соавтор исследования по руководству и заместитель директора Центра гематоонкологических заболеваний в Memorial Sloan Kettering. «Важным следующим шагом будет разработка клинических испытаний, чтобы проверить, могут ли краткосрочные изменения в диете улучшить клинические исходы у пациентов».
Исследователи предполагают, что диетический сахар может усиливать нарушение микробиома, вызванное антибиотиками, потому что потенциально вредные бактерии, пережившие лечение, могут использовать эти сахара для роста.
«Новая работа идентифицирует диетические сахара как усилитель антибиотик-индуцированного разрушения микробиома, вероятно потому, что потенциально вредные бактерии, которые выжили после антибиотиков, получают выгоду от диетических сахаров и могут использовать их для расширения», — сказал второй автор исследования Уильям Джогиа, аспирант в лаборатории доктора Шлютера в Институте системной генетики. «Хотя результаты предполагают, что снижение потребления простых сахаров может ограничить повреждение микробиома, остается выяснить, поддерживает ли сахар непосредственно Enterococcus, ослабляет конкурирующие бактерии или действует через другой механизм у пациентов».
Таким образом, полученные данные указывают, что сокращение простых сахаров во время и после лечения антибиотиками потенциально может уменьшить повреждение микробиома. Однако исследователи подчеркивают, что необходимо больше работ, чтобы точно определить, как именно сахар вызывает этот эффект и улучшат ли диетические изменения клинические исходы у пациентов.
Авторы исследования
Помимо докторов Шлютера и Джогиа, авторами из лаборатории Шлютера на кафедре микробиологии и в Институте системной генетики NYU Langone Health были Цайчен Дуань, Чжэнчжэн Чжан, Фанни Матейс и Алексис Салливан.
Авторами из Службы трансплантации костного мозга для взрослых в Отделении медицины Memorial Sloan Kettering были соавтор по руководству Джонатан Пелед, соавторы по первому плану Анци Дай и Аннамария Боллвег, а также Мадхумита Ранджеса, Питер Адинтори, Мирае Байчу, Николас Уотерс, Абриэль Суортц, Сукания Саху, Брианна Гипсон, Сандип Радж, Зои Пирс, Кентон Ву, Джастин Нойбергер, Адам Уоррен, Марисса Лубин Бучан, Ана Градиссимо, Луиджи Аморетти, Аннели Клурман, Даниэль Бреретон, Пол Джиардина, Мигель-Анхель Перес и Серхио Гиральт. Также авторами от Memorial Sloan Kettering были Тенг Фей из Отделения эпидемиологии и биостатистики, Ориана Мильтиадус из Педиатрического отделения, Татаниша Питс из Службы питания и Марина Бургос да Силва из Программы онкологии и патогенеза человека.
Другие авторы: Тайлер Фаннелл, Натали Смит, Джон Слингерленд, Антонио Гомес и Роберт Дженк из Отделения гематологии и трансплантации гемопоэтических клеток City of Hope; Эйко Хаясэ из Отделов геномной медицины и клеточной терапии трансплантации стволовых клеток в Division of Cancer Medicine, MD Anderson; Коррадо Зуанелли Брамбилла из отделения гематологии в Azienda Ospedaliera Universitaria Senese (Сиена, Италия); Эбигейл Джонсон из Школы общественного здравоохранения Университета Миннесоты; Дэн Найтс из Кафедры информатики и инженерии Университета Миннесоты; и Кейт Марки из Отдела трансляционной науки и терапии в Fred Hutchinson Cancer Center (Сиэтл).
Финансирование
Финансирование исследования осуществлялось в рамках грантов Национальных институтов здравоохранения K08HL143189, P30 CA008748, P01CA023766, R35CA284024, DP2AI164318, R01CA269617, P30CA0160087, R01-CA228358, R01-CA228308, F31-CA261086, P30 CA008748, P01-CA023766; R01-HL123340, R01-HL147584 и P01-AG052359. Другую поддержку предоставили Gabrielle’s Angel Foundation, постдокторская стипендия Helen Hay Whitney, Starr Cancer Consortium, Tri-Institutional Stem Cell Initiative, Lymphoma Foundation, программа геномики Susan and Peter Solomon, Cycle for Survival, Parker Institute for Cancer Immunotherapy, премия Young Investigator от American Society of Clinical Oncology, Young Investigator Award от Hyundai Hope on Wheels, Career Development Award от Tow Center for Developmental Oncology и стипендия AIRC для работы за границей.
Конфликты интересов
Доктор Шлютер подал заявки на объекты интеллектуальной собственности, связанные с микробиомом (референсные номера #63/299,607), входит в консультативный совет и владеет акциями компании Jona Health, а также является соучредителем Postbiotics Plus Research. Эти отношения управляются в соответствии с политиками NYU Langone Health.
