營養不良與抗生素抗性之間的關聯

 

圖片來源：ChatGPT

在全球，大約有3.4億5歲以下的兒童因為缺乏足夠的微量營養素（如鋅、葉酸、鐵、維生素A和維生素B₁₂）而面臨健康風險。這不僅影響他們的成長，更有可能增加他們對抗生素的抗性，這是一個我們此前鮮為人知的健康威脅。

最近的一項研究使用小鼠模型來模擬兒童的營養不良狀況。這些小鼠被餵食缺乏多種微量營養素的飲食，研究者們隨後分析了它們的糞便。驚人的是，即使這些小鼠從未接觸過抗生素，它們體內的微生物仍然表現出對多種抗生素的抗性，包括常見的四環素、萬古黴素、甲氧西林等。

實驗使用了C57BL/6N品系的幼鼠，這些小鼠被隨機分配到兩組：一組是實驗對照組，另一組是多重微量營養素缺乏（低鋅、葉酸、鐵、維生素A和維生素B₁₂）組 。

兩組小鼠均餵飼等熱量食物，其中一組食物含有正常水平的微量營養素，另一組則是低微量營養素飲食。實驗持續了28天（4週） 。

研究團隊通過全基因組槍彈式宏基因組測序（whole genome shotgun metagenomic sequencing）來分析小鼠腸道微生物群和抗生素抗性基因，在飲食治療前後進行了比較 。

研究團隊發現，在低微量營養素飲食的小鼠中，腸道微生物群組成發生了顯著變化，特別是在Enterobacteriaceae的相對和絕對豐富度上有所增加。此外，與對照組相比，這些小鼠在多種抗生素抵抗機制上展示了基因豐富度的增加 。

在低微量營養素飲食的小鼠中，相對於對照組，第28天時腸道中總ARGs的相對豐度增加。這與對照組小鼠中ARGs的顯著減少形成對比，後者符合抵抗基因組的成熟過程 。

研究團隊發現了代表所有五種抗生素抵抗機制的基因豐富度顯著增加，包括：抗性結節分裂（RND）、多藥抵抗（MDR）和ATP結合盒（ABC）排出幫浦基因的豐度增加。負責β-乳環素抗生素的抵抗，包括β-乳環素酶和β-乳環素酶受體-1（BlaR1）。溶菌酶抵抗基因，與細胞外膜通透性機制相關。

在低微量營養素飲食的小鼠中，對包括四環素（tetM）、磷霉素、甲氧西林、萬古黴素、氨基糖苷類和多糖類抗生素的抵抗基因豐度均有增加。

相反，與氟喹諾酮和四環素q（tetQ）抗生素類別相關的基因在低微量營養素飲食的小鼠中顯著減少。對於其他的四環素（tetO、tetP）和紅黴素抵抗基因沒有發現差異 。

總體而言，這些結果表明低微量營養素飲食的小鼠在腸道微生物群中發展出了更多的可檢測到的抗生素抵抗基因，這反映了營養狀態與腸道微生物群抗生素抵抗之間的密切關聯。

這一發現對於低至中等收入國家的營養不良兒童來說意義重大。它提示我們，營養不僅是維持健康生長的基礎，更與抗生素的有效性密切相關。這項研究為我們提供了新的視角，幫助我們理解全球範圍內抗生素抗性增加的另一個可能因素，並促進我們尋求更好的營養補充和健康干預策略。

參考文獻：

Littlejohn, P.T., Metcalfe-Roach, A., Cardenas Poire, E. et al. Multiple micronutrient deficiencies in early life cause multi-kingdom alterations in the gut microbiome and intrinsic antibiotic resistance genes in mice. Nat Microbiol (2023). https://doi.org/10.1038/s41564-023-01519-3