Wirkung von Probiotika auf das fäkale Resistom während der Helicobacter-pylori-Eradikationstherapie

Der Einsatz von Antibiotika ist eine der häufigsten Therapiestrategien der modernen Medizin. Zusammen mit den signifikanten vorteilhaften Wirkungen der Verwendung von Antibiotika begleiten Nebenwirkungen die Verwendung dieser Arzneimittel, einschließlich des zunehmenden Auftretens von antibiotikaresistenten Mikroben, einem globalen Problem der öffentlichen Gesundheit. Weitere erhebliche Nebenwirkungen sind Magen-Darm-Beschwerden wie Durchfall, Schmerzen, Darmbeschwerden und Blähungen, die Folge einer Dysbiose sein können. Eine gängige Strategie zur Begrenzung antibiotikabedingter Nebenwirkungen ist die Zugabe von Probiotika, wie S. boulardii CNCM I-745 (Sb). Die Verwendung von bakteriellen Probiotika zur Verringerung von Antibiotika-assoziierten Nebenwirkungen hat mehrere potenzielle Einschränkungen, darunter die Zerstörung von Probiotika, die Entwicklung von Probiotika-Stämmen, die gegen Antibiotika resistent sind, und die Weitergabe von Antibiotika-resistenten Genen an pathogene Bakterien durch horizontalen Gentransfer. Sb ist eine probiotische Hefe, deren Vorteile bei Darmdysbiose mit der Schaffung einer günstigen Wachstumsumgebung für die normale Darmmikrobiota in Verbindung gebracht wurden. Aufgrund der Hefenatur dieses Probiotikums können die Einschränkungen von bakteriellen Probiotika während der Verwendung von Sb nicht berücksichtigt werden. Folglich ist es entscheidend, den molekularen Mechanismus zu untersuchen, der durch Sb auf Darmmikrobiota ausgelöst wird, einschließlich Veränderungen im Resistom.

In unserer vorherigen Studie zur Supplementierung mit Sb bei der Behandlung einer H. pylori (Hp)-Infektion hatten Patienten, die das Probiotikum erhielten, eine signifikant geringere Häufigkeit von gastrointestinalen Symptomen. Darüber hinaus haben diese Patienten eine höhere Anzahl an Bakteriendiversität (P = 0,0156), höhere Häufigkeit von Enterobactereacea und geringere Häufigkeit von Bacteroides und Clostridien nach Abschluss der Behandlung und einen Monat später. Bacteroides und Clostridia wurden zuvor als antibiotika-multiresistente entzündungsfördernde Stämme in Verbindung gebracht. Das Ziel des aktuellen Projekts ist die Charakterisierung des Resistoms von Personen, die mit Anti-H. pylori-Therapie in Gegenwart oder Abwesenheit von Sb in Stuhlproben.

Spezifische Ziele Bestimmung der Resistomveränderungen vor und nach der Hp-Eradikationsbehandlung bei Patienten, die Sb erhalten haben oder nicht.

Um die Resistommuster zwischen Patienten zu vergleichen, die wegen Hp-Infektion behandelt wurden und SB erhalten haben oder nicht, zum Zeitpunkt des Abschlusses der Behandlung und einen Monat nach Abschluss.

Basierend auf der Shotgun-Metagenomik versuchen die Forscher, das Mikrobiom und das Resistom in Stuhlproben zu charakterisieren und die funktionellen Eigenschaften des Mikrobioms zu verstehen, einschließlich Virulenzgene, Stoffwechselwege und mobile genetische Elemente.

Methodik DNA aus der vorangegangenen Charakterisierung des Mikrobioms wird in diesem Projekt verwendet. Falls die DNA nicht ausreicht, extrahieren die Forscher mit dem Power Soil-Kit DNA aus den tiefgefrorenen gelagerten Proben.

Die DNA wird an die UNC Chapel Hill oder die University of Minnesota versandt, wo genomische Bibliotheken erstellt werden. Hi-Seq Illumina-Läufe werden verwendet, um eine Sequenzierungstiefe von 10 Millionen pro Probe zu erzeugen.

FASTQC wird für die Qualitätskontrolle der Reads und multiQC als Berichtsgenerator aus den Raw-Reads verwendet. Trimmomatic wird verwendet, um Illumina-Adapter zu trimmen und Lesevorgänge auf die durchschnittliche Qualität zu reduzieren. Da auf den Kotproben menschliche DNA vorhanden ist, müssen die Ermittler die Wirts-DNA mit der Kartierungssoftware BWA und SAMtools entfernen. Mithilfe der Resfinder-Datenbank müssen die Ermittler die gefilterten Reads abgleichen und mit ResistomeAnalyzer eine Zähltabelle erstellen. Schließlich können die Forscher anhand der mit AMRPlusPlus erstellten Tabelle Verdünnungskurven erstellen.

Erwartete Ergebnisse Die Forscher erwarten eine größere Vielfalt und Fülle von Antibiotikaresistenzgenen (genomintrinsische und von mobilen genetischen Elementen getragene) bei der Gruppe, die Sb am Ende der Behandlung und einen Monat nach ihrer Beendigung nicht erhalten hat. Dies würde mit der geringeren Häufigkeit von Clostridia und Bacteroides korrelieren, die bei der Charakterisierung des 16S-rRNA-Genmikrobioms angetroffen wurden.

Die Forscher werden auch in der Lage sein, die Resistom-Diversität und -Häufigkeit von Antibiotika-Resistenzgenen, die typischerweise bei Enterobacteriaceae anzutreffen sind, zu charakterisieren. Eine frühere Analyse ergab eine höhere Häufigkeit von Enterobacteriaceae in der Gruppe, die Sb erhielt (zuvor in einem Mausmodell von Sovran et al. 2018 berichtet). Da die Forscher außerdem die Rohdaten der Shotgun-Sequenzierung erhalten, könnten sie die durch die Verwendung von Sb modulierten Bakterien auf Stammebene (Bacteroides, Clostridia und Enterobacteriaceae) weiter charakterisieren. Gemeinsam erwarten die Forscher wertvolle Daten zur Verwendung von Sb in Bezug auf Antibiotikaresistenz und weitere Mikrobiomeigenschaften, einschließlich Gene der bakteriellen Pathogenität. Diese Ergebnisse werden dazu beitragen, die vorteilhaften Wirkungen der Sb-Zugabe bei Patienten zu klären, die wegen einer Hp-Infektion behandelt wurden.