Initial Gut Microbial Composition as a Key Factor Driving Host Response to Antibiotic Treatment, as Exemplified by the Presence or Absence of Commensal Escherichia coli
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Antibiotics are important for treating bacterial infection; however, efficacies and side effects of antibiotics vary in medicine and experimental models. A few studies have correlated microbiota composition variations with health outcomes in response to antibiotics; however, no study has demonstrated causality. We had noted variation in colonic expression of C-type lectins, regenerating islet-derived protein 3β (Reg3β) and Reg3γ, after metronidazole treatment in a mouse model. To investigate the effects of specific variations in the preexisting microbiome on host response to antibiotics, mice harboring a normal microbiota were allocated to 4 treatments in a 2-by-2 factorial arrangement with or without commensal Escherichia coli and with or without metronidazole in drinking water. E. coli colonized readily without causing a notable shift in the microbiota or host response. Metronidazole administration reduced microbiota biodiversity, indicated by decreased Chao1 and Shannon index values, and altered microbiota composition. However, the presence of E. coli strongly affected metronidazole-induced microbiota shifts. Remarkably, this single commensal bacterium in the context of a complex population led to variations in host responses to metronidazole treatment, including increased expression of antimicrobial peptides Reg3β and Reg3γ and intestinal inflammation indicated by tumor necrosis factor alpha levels. Similar results were obtained from 2-week antibiotic exposure and with additional E. coli isolates. The results of this proof-of-concept study indicate that even minor variations in initial commensal microbiota can drive shifts in microbial composition and host response after antibiotic administration. As well as providing an explanation for variability in animal models using antibiotics, the findings encourage the development of personalized medication in antibiotic therapies. IMPORTANCE This work provides an understanding of variability in studies where antibiotics are used to alter the gut microbiota to generate a host response. Furthermore, although providing evidence only for the one antibiotic, the study demonstrated that initial gut microbial composition is a key factor driving host response to antibiotic administration, creating a compelling argument for considering personalized medication based on individual variations in gut microbiota.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».