Streptozotocin-induced hyperglycemia alters the cecal metabolome and exacerbates antibiotic-induced dysbiosis.
Streptozotocin-induced hyperglycemia alters the cecal metabolome and exacerbates antibiotic-induced dysbiosis.
复制标题
DOI：
10.1016/j.celrep.2021.110113
复制
发表时间：
2021-12-14
期刊：
影响因子：
8.8
通讯作者：
Belenky P
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wurster JI;Peterson RL;Brown CE;Penumutchu S;Guzior DV;Neugebauer K;Sano WH;Sebastian MM;Quinn RA;Belenky P
微生物组领域已明确抗生素 (ATB) 使用和代谢疾病都会影响肠道微生物组的结构和功能。但宿主和微生物代谢如何与 ATB 易感性相互作用以影响由此产生的生态失调仍然知之甚少。在链脲佐菌素诱导的高血糖 (HG) 模型中，我们使用宏基因组学、宏转录组学和代谢组学相结合的方法来分析 ATB 攻击前后微生物组分类组成、转录活性和代谢物丰度的变化。我们发现 HG 会影响微生物组结构和新陈代谢，最终增加对阿莫西林的敏感性。与对照组相比，HG 会加剧药物引起的生态失调，并增加磷酸转移酶系统活性和能量分解代谢。最后，HG 和 ATB 联合治疗会增加肠道沙门氏菌感染模型中病原体的敏感性并降低存活率。我们的数据表明，诱导的 HG 足以改变盲肠代谢物库，恶化 ATB 生态失调的严重程度，并降低定植抵抗力。沃斯特等人。发现链脲佐菌素诱导的高血糖显着改变盲肠微生物组的代谢组和转录行为。这些变化可能会加剧阿莫西林引起的生态失调，并降低对肠道沙门氏菌的定植抵抗力。这些数据共同表明，宿主代谢的改变可能会扰乱微生物代谢并增强抗生素敏感性。
It is well established in the microbiome field that antibiotic (ATB) use and metabolic disease both impact the structure and function of the gut microbiome. But how host and microbial metabolism interacts with ATB susceptibility to affect the resulting dysbiosis remains poorly understood. In a streptozotocin-induced model of hyperglycemia (HG), we use a combined metagenomic, metatranscriptomic, and metabolomic approach to profile changes in microbiome taxonomic composition, transcriptional activity, and metabolite abundance both pre- and post-ATB challenge. We find that HG impacts both microbiome structure and metabolism, ultimately increasing susceptibility to amoxicillin. HG exacerbates drug-induced dysbiosis and increases both phosphotransferase system activity and energy catabolism compared to controls. Finally, HG and ATB co-treatment increases pathogen susceptibility and reduces survival in a Salmonella enterica infection model. Our data demonstrate that induced HG is sufficient to modify the cecal metabolite pool, worsen the severity of ATB dysbiosis, and decrease colonization resistance. Wurster et al. find that streptozotocin-induced hyperglycemia significantly changes the metabolome and transcriptional behavior of the cecal microbiome. These changes potentially exacerbate amoxicillin-induced dysbiosis and decrease colonization resistance against Salmonella enterica. Together these data suggest that modifications to host metabolism may perturb microbiome metabolism and potentiate antibiotic susceptibility.
登录
查看更多内容
影响因子：
3.2
作者：
BURLINGAME, R;CHAPMAN, PJ
通讯作者：
CHAPMAN, PJ
影响因子：
30.5
作者：
通讯作者：
--
影响因子：
7.4
作者：
Boettcher, Christoph;Chapman, Alexandra;Glawischnig, Erich
通讯作者：
Glawischnig, Erich
DOI：
10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
发表时间：
1995-01-01
影响因子：
5.8
作者：
BENJAMINI, Y;HOCHBERG, Y
通讯作者：
HOCHBERG, Y
DOI：
10.1097/shk.0000000000000306
发表时间：
2015-03
期刊：
Shock (Augusta, Ga.)
影响因子：
--
作者：
Andersen LW;Liu X;Peng TJ;Giberson TA;Khabbaz KR;Donnino MW
通讯作者：
Donnino MW