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【CMT&CHTV 医学前沿·临床经典】
导语：我们经常使用的抗生素可能正悄悄破坏着肠道的第一道防线！一篇近期发表的研究显示，抗生素在短短3天内就能损害结肠黏液屏障，增加肠道炎症风险。抗生素的滥用会造成严重的全球健康问题，其不仅催生了耐药菌株，还与多种慢性疾病相关，尤其是炎症性肠病（IBD）。2024年9月，Science Advances杂志发表了一篇题为“Antibiotics Damage the Colonic Mucus Barrier in a Microbiota-Independent Manner”的文章，深入探讨了抗生素如何破坏结肠黏液屏障，从而可能促进肠道炎症的发生。为了探究抗生素对结肠黏液屏障的影响，研究者将小鼠分为四组，并分别使用氨苄西林、甲硝唑、新霉素和万古霉素，每组小鼠通过口服方式接受2.5 mg的抗生素，每天两次，持续3天。此外，还有一组小鼠通过腹腔注射接受生理盐水作为对照。研究的主要终点是结肠黏液屏障的完整性，通过荧光原位杂交（FISH）技术来量化结肠黏液层中细菌的穿透情况；次要终点包括循环中的微生物抗原水平，通过血清样本中的NOD1、NOD2和TLR5激动剂水平来评估；以及在DSS诱导的结肠炎模型中，小鼠的疾病活动指数、体重变化、结肠溃疡面积和结肠长度等指标。此外，研究还采用了粪便微生物群移植来进一步探究抗生素对肠道微生物群的影响，以及通过RNA测序和机器学习技术来分析抗生素处理后小鼠结肠组织的基因表达变化。 抗生素破坏结肠黏液屏障
在近期的研究中发现，抗生素治疗导致了结肠黏液屏障的破坏，这一现象在多种抗生素处理的小鼠模型中得到了证实。通过使用卡诺伊固定剂保存黏液屏障，并采用泛细菌荧光原位杂交（FISH）探针染色，研究人员观察到所有测试的抗生素，包括氨苄西林、甲硝唑、新霉素和万古霉素，都引起了黏液屏障的破坏和细菌对结肠上皮的侵袭。具体数据显示，经抗生素处理的小鼠，其结肠组织中细菌与宿主上皮细胞的距离显著缩短，表明了屏障功能的减退（图1）。注：(A) 经口服抗生素处理的小鼠结肠组织荧光原位杂交（FISH）图像；(B) 对(A)中所示的腔内细菌与宿主上皮之间的距离进行量化；(C) 对经指定抗生素处理的小鼠结肠切片进行荧光强度成像；(D) 对经指定抗生素处理并用指定探针染色的小鼠结肠组织进行FISH图像分析；(E) 对(D)中所示的梭菌纲（Clostridia）或γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）与宿主上皮之间的距离比率进行量化；(F) 对经指定抗生素处理的小鼠结肠切片进行荧光强度成像。 微生物群转移实验未能复制抗生素效应
为了探究抗生素对肠道微生物群的影响是否能传递给无菌小鼠，研究人员进行了粪便微生物群移植实验。结果显示，从经万古霉素处理的小鼠转移到无菌小鼠的微生物群，并未在后者中复制出黏液屏障的缺陷，这表明抗生素对黏液屏障的影响并不完全通过改变肠道微生物群来实现。 抗生素诱导的内质网应激反应
通过RNA测序分析，研究人员发现系统性给予新霉素和万古霉素的小鼠结肠组织中，与内质网应激反应相关的基因表达发生了显著变化。这些变化在经抗生素处理的小鼠中是相似的，表明这两种不同的抗生素可能通过相似的机制影响宿主细胞。进一步的实验证实，万古霉素处理的小鼠结肠组织中ER应激标记物CHOP的表达水平升高，证实了抗生素诱导的ER应激反应（图2）。注：(A) 通过腹膜内注射用单因素方差分析（one-way ANOVA）量化经指定抗生素处理的小鼠结肠中腔内细菌与宿主上皮之间的距离；(B) 量化经(A)中所述方式处理的小鼠结肠中梭菌纲（Clostridia）或γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）与宿主上皮之间的距离比率；(C) 比较经腹膜内注射万古霉素（x轴）或新霉素（y轴）处理的小鼠结肠中转录本的表达水平与PBS处理组的差异；(D) 热图显示了(C)中所示基因的标准化表达水平。每一列代表一只小鼠；(E和F) 使用(E) Reactome或(F) KEGG通路分析(C)中绘制的转录本；(G) 使用Western blot技术对经指定抗生素处理的小鼠结肠裂解物进行CHOP蛋白水平相对于微管蛋白的密度测定分析。 万古霉素抑制黏液分泌损害肠道屏障功能
研究人员进一步探究了万古霉素对结肠黏液分泌的影响。通过Alcian蓝染色和体外黏液分泌测量实验，发现万古霉素处理显著减少了结肠黏液的厚度和分泌速率。此外，通过在DSS诱导的结肠炎模型中挑战小鼠，研究人员发现万古霉素预处理的小鼠表现出更严重的疾病症状和更大的结肠溃疡面积，这表明万古霉素损害了黏液层对肠道的保护作用。总结讨论
研究者指出，尽管抗生素在治疗感染性疾病方面具有重要作用，但其对宿主细胞的直接作用可能加剧了肠道炎症。特别是，万古霉素诱导的ER应激反应不仅影响了黏液的分泌，还可能通过影响自噬过程进而影响肠道屏障功能。这些发现强调了在抗生素使用中需要更加谨慎，以避免可能加剧肠道炎症的副作用。研究还指出，通过减轻ER应激，可能恢复由抗生素引起的黏液分泌缺陷，为未来治疗IBD提供了新的策略。SAWAED J, ZELIK L, LEVIN Y, et al. Antibiotics damage the colonic mucus barrier in a microbiota-independent manner[J]. Sci Adv, 2024, 10(37): eadp4119. DOI: 10.1126/sciadv.adp4119.“医学论坛网”发布医学领域研究成果和解读，供专业人员科研参考，不作为诊疗标准，使用需根据具体情况评估。
编辑：耳东
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排版：半夏
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