Hur antibiotika kan göra influensainfektioner farligare
Läkare vet redan att missbruk av antibiotika kan orsaka antibiotikaresistens, vilket kan göra det svårt att bekämpa bakterieinfektioner, såsom lunginflammation. Nu antyder en studie på möss att antibiotikaanvändning också kan göra lungorna mer sårbara för virusinfektioner, såsom influensa.
Antibiotikaresistens har blivit en pressande fråga för forskare och vårdpersonal. Detta fenomen uppstår när en bakterieinfektion inte längre svarar på de antibiotika som läkare vanligtvis använder för att behandla det.
Detta motstånd utvecklas ofta på grund av missbruk eller överanvändning av antibiotika, eftersom många individer över hela världen felaktigt väljer antibiotika för att behandla virusinfektioner, såsom influensavirus (influensa), mot vilka dessa läkemedel är ineffektiva.
En ny studie på möss av forskare från Francis Crick Institute i London, Storbritannien, föreslår nu att antibiotika faktiskt också skulle kunna ”prime” lungorna för virusinfektioner.
Forskarnas resultat, som finns i tidskriften Cellrapporter, visar också att tarmbakterier driver en typ av proteinsignalering som hjälper cellerna som sträcker lungorna för att hålla influensaviruset från att spridas.
Antibiotikaanvändning, verkar det, stör denna proteinsignalering och försämrar därmed denna första försvarslinje.
"Vi fann att antibiotika kan utplåna tidig influensaresistens och lägga till ytterligare bevis för att de inte ska tas eller ordineras lätt", förklarar ledande forskare Andreas Wack, Ph.D.
Antibiotika lämnar möss utsatta för influensa
I den nya studien använde Wack och team en grupp möss med friska tarmbakterier vid baslinjen. Under 4 veckor gav de dessa möss en blandning av antibiotika genom dricksvattnet innan de smittade dem med influensavirus. De infekterade också några möss som de inte hade behandlat med antibiotikablandningen så att de kunde jämföra resultaten.
Teamet märkte att cirka 80% av de obehandlade mössen med friska tarmbakterier överlevde infektionen med influensavirus. Men av mössen som tidigare hade fått antibiotikumixen kunde bara en tredjedel överleva virusinfektionen.
"Olämplig användning [av antibiotika] främjar inte bara antibiotikaresistens och dödar hjälpsamma tarmbakterier utan kan också göra oss mer utsatta för virus", säger Wack.
”Detta kan vara relevant inte bara för människor utan även för husdjur, eftersom många gårdar runt om i världen använder antibiotika förebyggande. Ytterligare forskning i dessa miljöer är angeläget för att se om detta gör dem mer mottagliga för virusinfektioner, säger han.
Tarmbakteriernas defensiva roll
Hur exakt försvagade intag av antibiotika mössen innan de exponerades för influensa? Forskarna kan ha en förklaring till detta fenomen.
Som en del av studien fann teamet också att typ I-interferonsignalering - en form av proteinsignalering som reglerar svaret hos en typ av cell som leder lungorna - är nyckeln till att stoppa influensaviruset från att replikera i lungorna.
Vanligtvis skulle tarmbakterier driva interferonsignalering och "berätta" för lungcellerna att reagera på viruset, hindra det från att replikera och därmed överleva och återhämta sig mer sannolikt.
"Vi blev förvånade över att upptäcka att cellerna i lungan, snarare än immunceller, var ansvariga för tidig influensaresistens inducerad av mikrobiota", konstaterar Wack.
Processen genom vilken antibiotika verkar göra lungorna mer utsatta för virusinfektioner är komplicerade, och den beror delvis på när och hur immunsvaret uppstår.
Tarmbakterier skickar vanligtvis interferonsignaler som slår på den antivirala genen Mx1 hos möss, motsvarande en liknande gen som kallas MxA i människor. Antibiotikabehandling fördröjer emellertid inkopplingen av den antivirala genen, vilket påverkar effektiviteten hos det svar som kroppen initierar mot viruset.
"Det tar cirka två dagar för immunceller att få ett svar, under vilken tid viruset förökas i lungfodret", förklarar Wack.
”Två dagar efter infektion hade antibiotikabehandlade möss fem gånger mer virus i lungorna. För att möta detta större hot är immunsvaret mycket starkare och mer skadligt, vilket leder till allvarligare symtom och sämre resultat, fortsätter han.
En fråga om timing
När forskarna försökte återbefolka tarmbakterierna hos antibiotikabehandlade möss för att återställa mikrobiotabalansen fann de att detta förde interferonsignaleringen tillbaka till normal och återupprättad influensaresistens i lungorna.
Detta experiment bekräftade att friska tarmbakterier är viktiga för regleringen av immunsvar och att antibiotika kan störa denna balans.
Sammantaget visar våra resultat att tarmbakterier hjälper till att hålla icke-immuna celler någon annanstans i kroppen förberedda för attack. De skyddas bättre från influensa eftersom antivirala gener redan är påslagna när viruset anländer. Så när viruset infekterar en beredd organism har den nästan förlorat innan striden startar, förklarar Wack.
"Däremot, utan tarmbakterier, kommer de antivirala generna inte att tändas förrän immunsvaret sparkar in. Detta är ibland för sent eftersom viruset redan har förökat sig många gånger, så ett massivt, skadligt immunsvar är oundvikligt," säger han. .
Denna upptäckt kan få konsekvenser för forskarnas förståelse av de mekanismer som driver kroppens naturliga försvar mot virusinfektioner, och det kan ge upphov till ytterligare studier om detta ämne.
”Tidigare studier har fokuserat på immunceller, men vi fann att cellerna i [lunga] är viktigare för de avgörande tidiga infektionsstadierna. De är det enda stället som viruset kan föröka sig, så de är det viktigaste slagfältet i kampen mot influensa. Tarmbakterier skickar en signal som håller cellerna [...] förberedda, vilket förhindrar att viruset multiplicerar så snabbt. ”
Andreas Wack, Ph.D.
