Dodatek do żywności winny za epidemię C. difficile
Gdy Clostridium difficile infekcje odsłaniają brzydką głowę, pacjenci są poważnie zagrożeni. Ale nikt nie wie, co kryje się za rosnącą liczbą infekcji. Nowe badania stawiają dodatek do żywności w sercu epidemii.
Clostridium difficile to bakteria mogąca wywołać zagrażającą życiu biegunkę, zapalenie okrężnicy, toksyczne rozszerzenie okrężnicy, niewydolność narządów i śmierć.
Według Centers for Disease Control and Prevention (CDC), C. difficile jest obecnie „najczęstszą bakteryjną przyczyną zakażeń związanych z opieką zdrowotną w szpitalach w USA i kosztuje do 4,8 miliarda dolarów rocznie”.
W rzeczywistości, C. difficile powoduje pół miliona infekcji i każdego roku zabija 15 000 ludzi, z których większość to seniorzy. Jednak te liczby były kiedyś znacznie niższe.
Właśnie dlatego w ciągu ostatnich 20 lat wzrosła epidemia wirusa C. difficile infekcje pozostały tajemnicą - aż do teraz.
Pisanie w dzienniku Natura niedawno naukowcy z Baylor College of Medicine w Houston w Teksasie i współpracownicy z University of Oregon w Eugene, Leiden Medical Center w Holandii oraz Wellcome Trust Sanger Institute w Hinxton w Wielkiej Brytanii mogli zlokalizować brakujący element w puzzle.
Wskazują prosto na dodatek do żywności, prostą trehalozę cukrową, która jest szeroko stosowana w przemyśle spożywczym.
Wzrost C. difficile
Na przełomie wieków pojawiły się epidemiczne szczepy C. difficile, wyjaśnia Jimmy D. Ballard - profesor na Wydziale Mikrobiologii i Immunologii Uniwersytetu Oklahoma w Oklahoma City - w artykule towarzyszącym w czasopiśmie Natura.
Prof. Ballard wyjaśnia, że większość tych szczepów pochodzi z jednego źródła: pewnego rodzaju C. difficile znany jako rybotyp 027 (RT027), który rozprzestrzenił się z USA, Kanady i Europy na całym świecie.
W 2013 roku CDC sklasyfikował poziom zagrożenia C. difficile jako pilne, umieszczając wirusa w pierwszej trójce z 18 drobnoustrojów odpornych na leki - znacznie powyżej gruźlicy i MRSA.
„Szczególnie niepokojąca była korelacja między RT027 a dramatycznym wzrostem liczby zgonów związanych z C. difficile. Tajemnica, dlaczego ten rybotyp i drugi, RT078, stały się tak powszechne, najwyraźniej z powietrza, pozostała w dużej mierze nierozwiązana. ”
Prof. Jimmy D. Ballard
Robert A. Britton - który jest profesorem wirusologii molekularnej i mikrobiologii w Baylor College of Medicine - i jego zespół od wielu lat poszukują odpowiedzi.
Prof. Britton wskazał mi kierunek badania opublikowanego przez zespół w 2014 roku, które wykazało, że RT027 może wyprzedzić inne C. difficile szczepy w modelach laboratoryjnych i zwierzęcych.
Opierając się na tej pracy, postanowili zagłębić się głębiej, aby dotrzeć do sedna tego, co daje RT027 tę przewagę.
Poszukaj brakującego ogniwa
„Aby zacząć zadawać to pytanie, przebadaliśmy [około] 200 cukrów i innych źródeł węgla pod kątem ich zdolności do wspierania wzrostu szczepów RT027 lepiej niż innych rybotypów” - wyjaśnił prof. Britton.
„Na tym ekranie” - kontynuował - „odkryliśmy, że RT027 i drugi hiperwirulentny, epidemiczny rybotyp (rybotyp 078) były w stanie rosnąć przy niskich stężeniach trehalozy, które nie sprzyjają wzrostowi innych C. difficile szczepy ”.
Trehaloza to cukier występujący naturalnie. Jest to disacharyd, co oznacza, że składa się z dwóch pojedynczych cząsteczek cukru - w tym przypadku glukozy. Trehalozę można znaleźć w grzybach, algach i innych roślinach. Przemysł spożywczy wykorzystuje cukier do poprawy tekstury i stabilności produktów spożywczych.
Prof. Britton wyjaśnia w swoim artykule, że stosowanie trehalozy było nieco ograniczone przed przełomem wieków; wyprodukowanie zaledwie 1 kilograma kosztowało około 7 000 dolarów. Jednak odkrycie procesu enzymatycznego, który umożliwia ekstrakcję trehalozy ze skrobi kukurydzianej, obniżyło tę liczbę do zaledwie 3 dolarów za kilogram.
„Przyznany [] status„ ogólnie uznawany za bezpieczny ”przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków [FDA] w 2000 r. I zatwierdzony do stosowania w żywności w Europie w 2001 r.” - informuje prof. Britton - „odnotował oczekiwane zakresy stosowania od stężeń 2 do 11,25 procent w przypadku produktów spożywczych, w tym makaronu, mielonej wołowiny i lodów ”.
„Powszechne przyjęcie i stosowanie trehalozy w diecie zbiega się z pojawieniem się epidemii zarówno RT027, jak i RT078”.
Prof. Robert A. Britton
Łączenie kropek
Prof. Britton i jego zespół umieścili dwa szczepy C. difficile do testu, aby dowiedzieć się, co daje im przewagę nad innymi C. difficile naprężenia, jeśli chodzi o metabolizm trehalozy.
Co ciekawe, RT027 i RT078 osiągają to na różne sposoby. Szczep RT027 ma jedną mutację w białku, która normalnie powoduje represję enzymu fosfotrehalazy metabolizującego trehalozę. Ta mutacja wyłącza białko represorowe, umożliwiając RT027 stosowanie niskich poziomów trehalozy.
Z drugiej strony RT078 ma cztery dodatkowe geny, które wspierają metabolizm trehalozy i pozwalają jej rosnąć znacznie lepiej w środowiskach o niskim poziomie trehalozy niż inne szczepy.
Komentując wyniki, prof. Britton powiedział mi, że „najbardziej zaskakującym odkryciem tej pracy jest to, że dodatek dietetyczny wpłynął na pojawienie się epidemicznych szczepów C. difficile które spowodowały zwiększoną zachorowalność i śmiertelność ”.
„Drugą niespodzianką” - dodał - jest fakt, że trehaloza wydaje się bezpośrednio zwiększać zjadliwość C. difficile.“W rzeczywistości badania zespołu pokazują, że chociaż trehaloza niekoniecznie zwiększa liczbę bakterii RT027, pozwala owadom wytwarzać znacznie więcej toksyn bakteryjnych, które są odpowiedzialne za objawy skręcania jelit, których doświadcza wielu pacjentów.
Ale ile trehalozy musiałbym spożyć, aby te potencjalnie śmiercionośne robaki zajęły przyczółek w moich jelitach?
W badaniu naukowcy przetestowali płyn pobrany z jelita cienkiego trzech ochotników, którzy stosują normalną dietę. Wyniki ujawniły, że ilość trehalozy była wystarczająca do podtrzymania wzrostu RT027, ale nie innych szczepów C. difficile.
Czy to oznacza, że powinienem starać się zmniejszyć spożycie trehalozy?
„Nieoczekiwany winowajca”
Zapytałem prof. Bretona, czy na podstawie tych danych uważa, że stosowanie trehalozy w żywności będzie ograniczone. On tak nie sądził.
„Ta praca sugeruje, że w przypadku wybuchu epidemii w szpitalu lub placówce opieki długoterminowej C. difficile spowodowanych szczepem RT027 lub RT078, wówczas dieta pacjentów powinna zostać zmodyfikowana, aby ograniczyć spożycie trehalozy ”- zasugerował zamiast tego.
Największa grupa osób zagrożonych C. difficile Zakażenie ma ponad 65 lat, a szczególnie osoby, które przyjmują antybiotyki i znajdują się w placówkach opieki zdrowotnej, takich jak szpital.
Dla reszty populacji C. difficile stanowi mniejsze zagrożenie. Jednak CDC mają bardzo jasny cel, jakim jest „zapobieganie C. difficile jest narodowym priorytetem ”.
Prof. Britton i jego koledzy z pewnością robią, co w ich mocy. „Pracujemy teraz nad zrozumieniem, w jaki sposób trehaloza zwiększa nasilenie choroby C. difficile szczepy, które mogą metabolizować niskie stężenia trehalozy - powiedział mi.
„Prowadzimy również badania” - kontynuował - „pojawiające się C. difficile szczepy ze szpitali ze względu na ich zdolność do spożywania trehalozy i innych cukrów w diecie w celu dalszego zbadania związku między dietą a C. difficile zakażenie."
Chociaż naukowcy wciąż muszą odpowiedzieć na wiele pytań, związek między trehalozą a C. difficile jest częścią pojawiającego się tematu, który pokazuje, że nasza dieta wydaje się odgrywać coraz większą rolę w zachowaniu się drobnoustrojów jelitowych w chorobach i zdrowiu.
„Niemożliwe jest poznanie wszystkich szczegółów wydarzeń z ostatnich lat C. difficile epidemii, ale poszlaki i dowody eksperymentalne wskazują na trehalozę jako nieoczekiwanego winowajcę ”.
Prof. Jimmy D. Ballard
