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    前期研究表明廣譜抗生素可以顯著減少腸道擬桿菌而同時(shí)增加厚壁菌的數(shù)量。但是各項(xiàng)研究報(bào)道的結(jié)果并不一致，甚至相互矛盾。所以對于抗生素應(yīng)用究竟可引起腸道菌群怎樣的改變，這其中又有怎樣的動(dòng)態(tài)變化和潛在機(jī)制，我們對此仍知之甚少。

    西班牙瓦倫西亞大學(xué)生物與進(jìn)化多樣研究所Ana Elena Pérez-Cobas及其團(tuán)隊(duì)在不同的時(shí)間點(diǎn)從使用β-內(nèi)酰胺類抗生素人群的糞便中提取腸道微生物菌群，并進(jìn)行了首次比較性觀察分析，結(jié)果發(fā)表在2013年11月的Gut雜志上。

    作者采用多種組學(xué)分析相結(jié)合的方法分析了使用抗生素治療14天的患者每天的糞便中腸道菌群的16S rDNA和活化的16S rRNA、宏基因組學(xué)、宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)（mRNAs）、宏代謝組學(xué)（方法：高效液相色譜與電噴霧電離作用和四極飛行時(shí)間質(zhì)譜分析）、宏蛋白質(zhì)組學(xué)（方法：超高效液相色譜法結(jié)合軌道阱質(zhì)譜分析）。

    結(jié)果觀察到了一個(gè)動(dòng)態(tài)往復(fù)的過程。腸道菌群組成以及代謝水平改變在抗生素使用第6、11、14天最為劇烈。

    在應(yīng)用抗生素早期（第6天）革蘭氏陰性微生物減少，接著第11天，腸道微生物多樣性發(fā)生了“全面崩潰”的改變，腸道寄生菌群數(shù)目顯著減少，只有一些所謂的天然耐受菌群定植在結(jié)腸。

    到第14天革蘭氏陽性菌群開始生長，腸道菌群多樣性有所恢復(fù)。在此過程中，具有活性微生物數(shù)目失衡最為顯著的時(shí)刻發(fā)生在第14天，比全部微生物數(shù)目失衡最劇烈的時(shí)間要晚（出現(xiàn)在第11天）。第11天時(shí)，腸道微生物的生物多樣性和豐度都達(dá)到最低值。

    此外，最主要的代謝變化發(fā)生在應(yīng)用抗生素第6天。在抗生素應(yīng)用的早期，腸道菌群受宿主應(yīng)激系統(tǒng)激活對抗生素的應(yīng)用產(chǎn)生應(yīng)答，腸道菌群“推定性”縮減其全部能量代謝，降低對膽酸、膽固醇、激素和維生素的運(yùn)轉(zhuǎn)和代謝，以逃避藥物應(yīng)用引起的“抗菌作用”.在停止使用抗生素后，宿主體內(nèi)的微生物及其與宿主之間的相互作用顯著恢復(fù)。

    作者將研究結(jié)果總結(jié)成一個(gè)“推定性”模型。具體內(nèi)容如下：
 

                          圖2. 受抗生素應(yīng)用影響的人腸道菌群及代謝成分改變的“推定性”模型。

    “推定性”模型解釋說明：

    該模型是建立在多種“組學(xué)”研究聯(lián)合應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上?？股氐哪懼判褂|發(fā)了一系列代謝事件的級聯(lián)反應(yīng)。在使用抗生素早期，細(xì)菌通過促進(jìn)反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)答逃避藥物的抗菌作用（表達(dá)β-內(nèi)酰胺酶、抗菌肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、多藥物外排泵以及丙三基磷脂），間斷進(jìn)行營養(yǎng)供給并減少多糖類和脂多糖的產(chǎn)生。

    涉及細(xì)胞膜生物合成、肽聚糖樣組分降解的基因表達(dá)增加直至抗生素應(yīng)用的終止，而且這一反應(yīng)的持續(xù)時(shí)間比其他類型藥物造成的影響還要持久。最終，肝臟胰腺相關(guān)的膽酸、激素以及膽固醇合成涉及的細(xì)菌代謝受抗生素應(yīng)用的影響而減弱，因此可能影響到腸-肝再循環(huán)和系統(tǒng)性脂類代謝，也就是說膳食脂肪的乳化、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)受到了抗生素使用的影響。

    然而這些代謝影響因素在停止使用抗生素后可顯著改善。相似的，在抗生素使用停止后，有腸道微生物直結(jié)合成的維生素池也顯著改善。

    在抗生素使用第6天明顯下降的營養(yǎng)供給代謝，如糖酵解、丙酮酸脫羧、三羧酸循環(huán)、谷氨酸代謝、鐵的攝取等在抗生素應(yīng)用的后期仍呈下降狀態(tài)，在抗生素停止應(yīng)用之后仍顯著下降。這說明受抗生素影響之后可以恢復(fù)的腸-肝再循環(huán)中結(jié)腸細(xì)菌參與產(chǎn)生和轉(zhuǎn)運(yùn)的鐵、糖、支鏈氨基酸、短鏈有機(jī)酸和丙酮酸的數(shù)量很少。

    在具有活性的細(xì)菌結(jié)構(gòu)水平，觀察到了一個(gè)明顯的震蕩（可恢復(fù)式）組群動(dòng)態(tài)變化模式。有初始的活化性擬桿菌占大多數(shù)，在抗生素停止使用后變?yōu)榱瞬耸暇茷橹鳌Ｌ摼€表示的是每種腸道細(xì)菌組分在抗生素使用的情況下變動(dòng)的大趨勢。

    該項(xiàng)概念驗(yàn)證研究對宿主應(yīng)用β-內(nèi)酰胺類藥物引起的腸道菌群的應(yīng)答性變化提供了一個(gè)更為廣泛、宏觀的描述。該項(xiàng)結(jié)果證實(shí)在應(yīng)用抗生素針對某一特定細(xì)菌感染引起的相關(guān)疾病進(jìn)行治療時(shí)可以改變整個(gè)腸道的微生物環(huán)境以及該微生態(tài)系統(tǒng)與宿主之間的相互作用，而且這一影響是巨大的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們當(dāng)初的認(rèn)識。糖酵解、丙酮酸脫羧、三羧酸循環(huán)、谷氨酸代謝、鐵的攝取等在抗生素停用后也無法立即恢復(fù)正常。

    組學(xué)研究方法使我們宏觀了解腸道微生物在抗生素使用情況下的變化情況，提示我們在未來的抗生素應(yīng)用中應(yīng)更加關(guān)注藥物對腸道代謝產(chǎn)生的影響，并盡量避免由此而產(chǎn)生的不良反應(yīng)，及早進(jìn)行干預(yù)。