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Effects of probiotics on antibiotic disturbed gastrointestinal microbiota

Angelika Pirker

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Alexander Haslberger

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DOI

10.25365/thesis.18420

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29296.38235.549759-5

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Hintergrund: Eine gesunde und diverse Microbiota im Darm ermöglicht die Aufrechterhaltung eines stabilen und geschützten Ökosystems (Backhed et al., 2005). Durch die Behandlung mit Antibiotika kann es zum Verlust dieser Stabilität kommen; induziert durch eine Verringerung der bakteriellen Vielfalt oder gruppenspezifischen Verschiebungen (Sommer und Dantas, 2011). Dabei können Pathogene, wie zum Beispiel C.difficile, aufkommen und dem Wirt schaden (Thompson-Chagoyan et al. 2007). Es gibt bereits Hinweise dafür, dass einige probiotische Stämme in der Lage sind, die Inzidenz von Antibiotika-assoziierter Diarrhoe und C.difficile assoziierter Diarrhoe zu reduzieren; insbesondere Lactobacillus Stämme (Hickson et al., 2007, Gao et al., 2010, Wenus et al., 2008, Stockenhuber et al., 2008). Zielsetzung: Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurden die qualitative und quantitative Veränderungen der menschlichen gastrointestinalen Microbiota, durch die Behandlung mit Antibiotika untersucht, sowie die Wirkung eines L.casei Shirota-enthaltenden probiotischen Getränks, auf die durch Antibiotika zerstörte Microbiota. Darüber hinaus sollte der Einfluss einer kombinierten Antibiotika/L.casei Shirota Therapie, auf das Auftreten von C.difficile-Infektion untersucht werden. Studiendesign: Es wurden Stuhlproben von vier Gruppen (Gruppe AP: Behandlung mit Antibiotika und Einnahme eines L.casei Shirota-enthaltenden probiotischen Getränks; Gruppe A: Behandlung mit Antibiotika; Gruppe P: Einnahme eines L.casei Shirota-enthaltenden probiotischen Getränks; und Gruppe C: Kontrollgruppe) zu jeweils 15 (Gruppe AP, P und C) beziehungsweise 11 Patienten (Gruppe A) genommen. Dabei wurde jeweils eine Probe vor der Behandlung mit Antibiotika und/oder der Einnahme eines L.casei Shirota-enthaltenden probiotischen Getränks genommen und zwei weitere währenddessen. Die Proben der Kontrollgruppe stammen von vergleichbaren Zeitpunkten. Die bakterielle DNA wurde extrahiert und mittels 16s rRNA basierter qPCR die Abundanzen der gesamten Bakterien und der Subgruppen Clostridium Cluster IV (Clostridium leptum subgroup), Clostridium cluster XIVa (Lachnospiraceae subgroup), Clostridium cluster XI, Clostridium difficile, Lactobacillus spp., L.casei, Bacteroides spp., Bifidobacterium spp., Enterobacteriaceae und Salmonella spp. bestimmt. Ergebnisse: Durch die Behandlung mit Antibiotika, konnte ein signifikantes Absinken der gesamten Bakterien, Bifidobacterium spp., Clostridium Cluster IV, XIVa and XI beobachtet werden. Gleichzeitig war ein Ansteigen von Enterobacteriaceae festzustellen. In den gesunden Probanden die das L.casei Shirota-enthaltenden probiotischen Getränk konsumierten, stieg die Abundanz von Lactobacillus spp. rasant an. Die Untersuchungen von Bacteroides spp., Salmonella spp., L.casei und C.difficile haben keine klaren Ergebnisse erbracht. Schlussbetrachtung: Die Ergebnisse diese Diplomarbeit zeigt, dass sowohl Krankheit als auch Antibiotika-Therapie, mit Veränderungen in der Zusammensetzung der gastrointestinalen Microbiota assoziiert sind. Während der Behandlung mit Antibiotika sinkt sowohl die Abundanz der gesamten Bakterien, als auch jene der bakteriellen Subgruppen Bifidobacterium spp., Clostridium Cluster IV, XIVa und XI, während die Abundanz der Enterobacteriaceae ansteigt. Die Intervention mit L.casei Shirota scheint dem Absinken von Bifidobacterium spp. in Antibibiotika-behandelten Patienten entgegenzuwirken. Die Aufnahme von L.casei Shirota von gesunden Probanden, verursacht einen Anstieg der Abundanz von Lactobacillus spp..

Abstract

(Englisch)

Background: A healthy, divers microbiota maintains a stable and preserved ecosystem in the human gut (Backhed et al., 2005). Antibiotic treatment can disturb this ecosystem, whereby a loss of stability may be caused by decreasing the bacterial diversity or group specific shifts (Sommer and Dantas, 2011). Thereby pathogens such as C.difficile can come up and cause harm (Thompson-Chagoyan et al., 2007). There are indications that some probiotic strains are able to reduce the incidence of antibiotic-associated diarrhea and Clostridium difficile associated diarrhea, especially Lactobacillus strains (Hickson et al., 2007, Gao et al., 2010, Wenus et al., 2008, Stockenhuber et al., 2008). Aims: This diploma thesis investigated the qualitative and quantitative changes in human gastrointestinal microbiota, caused by antibiotic treatment and the effects of a probiotic drink containing Lactobacillus casei Shirota on the antibiotic disturbed microbiota. Furthermore, the influence of a combined antibiotic/L.casei Shirota therapy on the occurrence of C.difficile Infection should be explored. Study design: Stool samples from four groups (group AP: antibiotic treatment and intake of a probiotic drink containing L.casei Shirota; group A: antibiotic treatment; group P: intake of a probiotic drink containing L.casei Shirota; and group C: control group) of each 15 (group AP, P and C) respectively 11 (group A) patients were taken at one before, and two time points after antibiotic treatment and/or intake of L.casei Shirota. Samples of control group were taken at similar time points. Bacterial DNA was extracted and the abundances of total Bacteria and the bacterial subgroups Clostridium Cluster IV (Clostridium leptum subgroup), Clostridium cluster XIVa (Lachnospiraceae subgroup), Clostridium cluster XI, Clostridium difficile, Lactobacillus spp., L.casei, Bacteroides spp., Bifidobacterium spp., Enterobacteriaceae and Salmonella spp. were determined by 16s rRNA based qPCR. Results: In the antibiotic treated groups (A and AP) a significant decrease of total bacteria, Bifidobacterium spp., Clostridium Cluster IV, XIVa and XI could be observed, whereas Enterobacteriaceae were increased. In healthy individuals, the abundance of Lactobacillus spp. increased rapidly after intake of the probiotic drink containing L.casei Shirota. Investigations of Bacteroides spp., Salmonella spp., L.casei and C.difficile have not produced clear results. Conclusions: The results of this diploma thesis points out that disease and antibiotic treatment are mainly associated with changes in the composition of the gastrointestinal microbiota and group specific shifts. During antibiotic administration both, the abundance of total Bacteria and of the bacterial subgroups Bifidobacterium spp., Clostridium Cluster IV, XIVa and XI is reduced. However, the abundance of the Enterobacteriaceae subgroup is increasing. An intervention with L.casei Shirota seems to antagonize the Bifidobacterium spp. decrease in antibiotic treated patients. In healthy individuals the intake of L.casei Shirota results in increasing Lactobacillus spp. abundance.

Autor*innen

Angelika Pirker

Haupttitel (Englisch)

Effects of probiotics on antibiotic disturbed gastrointestinal microbiota

Paralleltitel (Deutsch)

Einfluss von Probiotika auf die gastrointestinale Mikrobiota unter Antibiotika-Behandlung

Publikationsjahr

2012

Umfangsangabe

VI, 129 S.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Alexander Haslberger

Klassifikationen

42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie ,

44 Medizin > 44.21 Ernährung

AC Nummer

AC08949402

Utheses ID

16503

Studienkennzahl

UA | 474 | | |

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