Potravinářská přídatná látka vinu za epidemii C. difficile
Když Clostridium difficile infekce vychovávají jejich ošklivou hlavu, pacienti jsou vážně ohroženi. Ale nikdo neví, co je za rostoucím počtem infekcí. Nový výzkum staví potravinářskou přídatnou látku do středu epidemie.
Clostridium difficile je bakterie schopná způsobit život ohrožující průjem, kolitidu, toxický megakolon, selhání orgánů a smrt.
Podle Centra pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC), C. difficile je v současné době „nejčastější mikrobiální příčinou infekcí souvisejících se zdravotní péčí v amerických nemocnicích a každý rok stojí až 4,8 miliardy USD.“
Ve skutečnosti, C. difficile způsobí půl milionu infekcí a každý rok zabije 15 000 lidí, z nichž většinu tvoří senioři. Přesto byla tato čísla mnohem nižší.
Přesně proto za posledních 20 let došlo k rostoucí epidemii C. difficile infekce zůstala záhadou - až dosud.
Zápis do deníku Příroda nedávno mohli vědci z Baylor College of Medicine v Houstonu v TX a kolegové z Oregonské univerzity v Eugene, Leiden Medical Center v Nizozemsku a Wellcome Trust Sanger Institute v Hinxtonu ve Velké Británii najít chybějící kousek v hádanka.
Ukazují prstem přímo na potravinářskou přísadu, jednoduchou cukrovou trehalózu, která je v potravinářském průmyslu široce používána.
Povstání C. difficile
Na přelomu století se objevily epidemické kmeny C. difficile, vysvětluje Jimmy D. Ballard - profesor na katedře mikrobiologie a imunologie na University of Oklahoma v Oklahoma City - v doprovodném článku v časopise Příroda.
Prof. Ballard vysvětluje, že většina z těchto kmenů pochází z jednoho zdroje: typu C. difficile známý jako ribotyp 027 (RT027), který se rozšířil z USA, Kanady a Evropy po celém světě.
V roce 2013 CDC klasifikovalo úroveň ohrožení C. difficile je naléhavé umístit brouka do top 3 z 18 mikrobů rezistentních na léky - vysoko nad tuberkulózu a MRSA.
"Obzvláště znepokojivá byla korelace mezi RT027 a dramatickým nárůstem úmrtí souvisejících s." C. difficile. Záhada, proč se tento a druhý ribotyp, RT078, stal tak zjevně z ničeho nic tak rozšířeným, zůstala do značné míry nevyřešena. “
Prof. Jimmy D. Ballard
Robert A. Britton - profesor molekulární virologie a mikrobiologie na Baylor College of Medicine - a jeho tým hledají odpověď již řadu let.
Britton mi ukázal směr studie, kterou tým publikoval v roce 2014 a která ukázala, že RT027 může překonat ostatní C. difficile kmeny v laboratorních a zvířecích modelech.
Na základě této práce se rozhodli ponořit se hlouběji, aby se dostali na dno toho, co dává RT027 tuto výhodu.
Pátrejte po chybějícím odkazu
"Abychom si začali klást tuto otázku, prověřili jsme [kolem] 200 cukrů a dalších zdrojů uhlíku na jejich schopnost podporovat růst kmenů RT027 lépe než u jiných ribotypů," vysvětlil profesor Britton.
"Prostřednictvím této obrazovky," pokračoval, "jsme zjistili, že RT027 a druhý hypervirulentní, epidemický ribotyp (ribotyp 078) byly schopné růst na nízkých koncentracích trehalózy, které nepodporují růst jiných C. difficile kmeny. “
Trehalóza je přirozeně se vyskytující cukr. Jedná se o disacharid, což znamená, že se skládá ze dvou jednotlivých molekul cukru - v tomto případě glukózy. Trehalózu lze nalézt v houbách, řasách a dalších rostlinách. Potravinářský průmysl používá cukr ke zlepšení struktury a stability potravinářských výrobků.
Britton ve svém článku vysvětluje, že použití trehalózy bylo před přelomem století poněkud omezené; výroba pouze 1 kilogramu stála přibližně 7 000 USD. Avšak objev enzymatického procesu, který umožňuje extrahovat trehalózu z kukuřičného škrobu, snížil toto číslo pouze na 3 dolary za kilogram.
„Status„ obecně uznávaný jako bezpečný “udělený americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv [FDA] v roce 2000 a schválen pro použití v potravinách v Evropě v roce 2001,“ uvádí profesor Britton, „hlášené očekávané rozmezí použití od koncentrací 2 procenta na 11,25 procenta u potravin včetně těstovin, mletého hovězího masa a zmrzliny. “
"Široké přijetí a použití trehalózy ve stravě se shoduje se vznikem ohnisek RT027 a RT078."
Prof. Robert A. Britton
Spojování teček
Prof. Britton a jeho tým položili dva kmeny C. difficile k testu, aby zjistili, co jim dává výhodu nad ostatními C. difficile kmeny, pokud jde o metabolismus trehalózy.
Zajímavé je, že RT027 a RT078 toho dosahují různými způsoby. Kmen RT027 má jednu mutaci v proteinu, který normálně potlačuje enzym fosfotrehalázu metabolizující trehalózu. Tato mutace vypíná represorový protein a umožňuje RT027 používat nízké hladiny trehalózy.
Na druhé straně má RT078 čtyři další geny, které podporují metabolismus trehalózy a umožňují jí růst mnohem lépe v prostředích s nízkou úrovní trehalózy než jiné kmeny.
V komentáři k výsledkům mi profesor Britton řekl, že „nejpřekvapivějším zjištěním této práce je, že potravinová přísada ovlivnila vznik epidemických kmenů C. difficile které způsobily zvýšenou nemocnost a úmrtnost. “
"Dalším překvapením," dodal, je skutečnost, že trehalóza přímo zvyšuje virulenci C. difficile.“Výzkum týmu ve skutečnosti ukazuje, že i když trehalóza nemusí nutně zvyšovat počet bakterií RT027, dovoluje broukům produkovat podstatně více bakteriálních toxinů, které jsou odpovědné za symptomy, které trápí střeva.
Kolik trehalózy bych však musel spotřebovat, abych umožnil těmto potenciálně smrtícím broukům uchytit se v mých útrobách?
Ve studii vědci testovali tekutinu shromážděnou z tenkého střeva tří dobrovolníků, kteří konzumují normální stravu. Výsledky odhalily, že tam bylo dostatek trehalózy na podporu růstu RT027, ale ne jiných kmenů C. difficile.
Znamená to, že bych měl hledat snížení spotřeby trehalózy?
„Nečekaný viník“
Zeptal jsem se profesora Brittona, zda si myslí, že použití trehalózy v potravinách bude na základě těchto údajů omezeno. Nemyslel si to.
"Tato práce naznačuje, že pokud propukne nemocnice nebo zařízení dlouhodobé ošetřovatelské péče." C. difficile způsobené kmeny RT027 nebo RT078, měla by být dieta pacientů upravena tak, aby omezovala spotřebu trehalózy, “navrhl místo toho.
Největší skupina lidí ohrožených C. difficile infekce jsou starší 65 let, zejména ti, kteří užívají antibiotika a ocitli se ve zdravotnictví, jako je nemocnice.
Pro zbytek populace C. difficile představuje menší hrozbu. CDC si však ve svém cíli velmi jasně uvědomuje, že „prevence C. difficile je národní prioritou. “
Britton a jeho kolegové určitě dělají něco pro sebe. "Nyní pracujeme na pochopení toho, jak trehalóza zvyšuje závažnost onemocnění." C. difficile kmeny, které mohou metabolizovat nízké koncentrace trehalózy, “řekl mi.
"Také provádíme screening," pokračoval C. difficile kmeny z nemocnic pro jejich schopnost konzumovat trehalosu a další dietní cukry k dalšímu zkoumání souvislosti mezi stravou a C. difficile infekce."
I když vědcům zbývá ještě zodpovědět mnoho otázek, souvislost mezi trehalózou a C. difficile je součástí nově vznikajícího tématu, které ukazuje, že naše strava hraje stále důležitější roli v tom, jak se naše střevní mikroby chovají v nemoci a zdraví.
"Je nemožné znát všechny podrobnosti událostí kolem nedávných." C. difficile epidemie, ale nepřímé a experimentální důkazy ukazují na trehalózu jako na neočekávaného viníka. “
Prof. Jimmy D. Ballard
