Харчова добавка винна в епідемії C. difficile
Коли Clostridium difficile інфекції задирають свою потворну голову, пацієнти перебувають у серйозному ризику. Але ніхто не знає, що стоїть за стрімким числом інфекцій. Нові дослідження ставлять харчову добавку в основу епідемії.
Clostridium difficile - це бактерія, здатна викликати діарею, що загрожує життю, коліт, токсичний мегаколон, недостатність органів та смерть.
За даними Центрів з контролю та профілактики захворювань (CDC), C. difficile в даний час «найпоширеніша мікробна причина інфекцій, пов’язаних із охороною здоров’я, в лікарнях США і коштує до 4,8 млрд доларів щороку».
Фактично, C. difficile спричиняє півмільйона інфекцій та щороку вбиває 15 000 людей, більшість з яких - люди похилого віку. Проте раніше ці цифри були набагато нижчими.
Саме тому за останні 20 років спостерігається зростання епідемії C. difficile інфекції залишалися загадкою - дотепер.
Написання в журналі Природа нещодавно дослідники з Медичного коледжу Бейлора в Х'юстоні, штат Техас, та його колеги з Університету штату Орегон в Євгенії, Лейденського медичного центру в Нідерландах та Інституту благодійності Trust Sanger у місті Хінкстон, Сполучене Королівство, могли знайти зниклий фрагмент головоломка.
Вони прямо вказують пальцем на харчову добавку - просту трегалозу цукру, яка широко використовується в харчовій промисловості.
Піднесення Росії C. difficile
На рубежі століть з'явилися епідемічні штами Росії C. difficile, пояснює Джиммі Д. Баллард - професор кафедри мікробіології та імунології Університету Оклахоми в Оклахома-Сіті - у супровідній статті в журналі Природа.
Професор Баллард пояснює, що більшість із цих штамів походять з одного джерела: типу C. difficile відомий як риботип 027 (RT027), який поширився з США, Канади та Європи по всьому світу.
У 2013 році CDC класифікував рівень загрози C. difficile як невідкладне, помістити помилку в топ 3 із 18 мікробів, стійких до наркотиків - значно вище туберкульозу та MRSA.
«Особливе занепокоєння викликала кореляція між RT027 та різким збільшенням смертності, пов’язаної з C. difficile. Таємниця того, чому цей і другий риботипи, RT078, став настільки поширеним, очевидно, з повітря, так і залишилася в основному нерозгаданою ".
Професор Джиммі Д. Баллард
Роберт А. Бріттон, який є професором молекулярної вірусології та мікробіології в Медичному коледжі Бейлора, і його команда вже багато років шукають відповіді.
Професор Бріттон вказав мені на напрямок дослідження, яке команда опублікувала ще в 2014 році, яке показало, що RT027 може перевершити інші C. difficile штами в лабораторних та тваринних моделях.
На підставі цієї роботи вони вирішили глибше заглибитися, щоб дійти до суті того, що дає RT027 цю перевагу.
Полюйте на зниклу ланку
"Щоб почати задавати це питання, ми перевірили [близько] 200 цукрів та інших джерел вуглецю на їх здатність підтримувати ріст штамів RT027 краще, ніж інші риботипи", - пояснив професор Бріттон.
«За допомогою цього екрану, - продовжував він, - ми виявили, що RT027 та другий гіпервірулентний епідемічний риботип (риботип 078) змогли рости на низьких концентраціях трегалози, які не підтримують ріст інших C. difficile штами ".
Трегалоза - це природний цукор. Це дисахарид, тобто він складається з двох окремих молекул цукру - в даному випадку глюкози. Трегалозу можна знайти в грибах, водоростях та інших рослинах. Харчова промисловість використовує цукор для поліпшення текстури та стабільності харчових продуктів.
Професор Бріттон пояснює у своїй статті, що використання трегалози було дещо обмеженим до початку століття; виробництво всього 1 кілограма коштувало приблизно 7000 доларів. Однак відкриття ферментативного процесу, який дозволяє екстрагувати трегалозу з кукурудзяного крохмалю, знизило це число до 3 доларів за кілограм.
«Наданий [загальновизнаним як безпечний] статус Управління з контролю за продуктами та ліками США [FDA] у 2000 р. Та затверджений для використання в харчових продуктах у Європі в 2001 р., - повідомляє професор Бріттон, - очікуване споживання коливається від концентрації 2 відсотків до 11,25 відсотків для продуктів, включаючи макарони, яловичий фарш та морозиво ".
"Широке поширення і використання трегалози в раціоні збігається з появою спалахів як RT027, так і RT078".
Професор Роберт А. Бріттон
З’єднання точок
Проф. Бріттон та його команда піддали ці два напрямки C. difficile до тесту, щоб з’ясувати, що дає їм перевагу над іншими C. difficile штами, коли мова йде про метаболізм трегалози.
Цікаво, що RT027 та RT078 досягають цього різними способами. Штам RT027 має одну мутацію білка, який зазвичай репресує метаболізуючий трегалозу фермент фосфотрегалазу. Ця мутація вимикає репресорний білок, дозволяючи RT027 використовувати низький рівень трегалози.
З іншого боку, RT078 має чотири додаткові гени, які підтримують метаболізм трегалози і дозволяють їй рости набагато краще в середовищах з низьким рівнем трегалози, ніж інші штами.
Коментуючи результати, професор Бріттон сказав мені, що «найдивовижнішим висновком цієї роботи є те, що дієтична добавка впливала на появу епідемічних штамів C. difficile які спричинили збільшення захворюваності та смертності ".
«Іншим сюрпризом, - додав він, - є той факт, що трегалоза безпосередньо підвищує вірулентність C. difficile.“Насправді, дослідження групи показує, що, хоча трегалоза не обов'язково збільшує кількість бактерій RT027, вона дозволяє помилкам виробляти значно більше бактеріальних токсинів, які відповідають за симптоми кишечника, які відчувають багато пацієнтів.
Але скільки трегалози мені потрібно спожити, щоб ці потенційно смертельні клопи закріпилися в моїй кишці?
У ході дослідження вчені протестували рідину, зібрану з тонкої кишки, у трьох добровольців, які споживають звичайну дієту. Результати показали, що було достатньо трегалози для підтримки росту RT027, але не інших штамів C. difficile.
Чи означає це, що я повинен прагнути зменшити споживання трегалози?
"Несподіваний винуватець"
Я запитав професора Бріттона, чи вважає він, що використання трегалози в їжі буде обмежене на основі цих даних. Він не думав так.
«Те, що робить ця робота, свідчить про те, що якщо в лікарні чи закладі довготривалого догляду є спалах C. difficile спричинені штамом RT027 або RT078, тоді дієту пацієнтів слід змінити, щоб обмежити споживання трегалози », - натомість запропонував він.
Найбільша група людей, яким загрожує ризик C. difficile інфекція старше 65 років, і особливо ті, хто приймає антибіотики і опиняється в таких закладах охорони здоров’я, як лікарня.
Для решти населення, C. difficile представляє меншу загрозу. Однак CDC чітко усвідомлює свою мету, що “запобігання C. difficile є національним пріоритетом ".
Професор Бріттон та його колеги, безумовно, роблять свою справу. «Зараз ми працюємо, щоб зрозуміти, як трегалоза збільшує тяжкість захворювання C. difficile штами, які можуть метаболізувати низькі концентрації трегалози », - сказав він мені.
“Ми також проводимо скринінг, - продовжив він, - що з’являється C. difficile штами з лікарень за здатність споживати трегалозу та інші дієтичні цукри для подальшого вивчення зв'язку між дієтою та C. difficile інфекція ".
Хоча вчені ще мають відповісти на питання, зв’язок між трегалозою та C. difficile є частиною нової теми, яка показує, що наш раціон відіграє все більшу роль у тому, як наші мікроби в кишечнику поводяться при хворобі та здоров'ї.
“Неможливо знати всі подробиці подій, що відбувалися недавно C. difficile епідемій, але непрямі та експериментальні дані вказують на трегалозу як на несподіваного винуватця ".
Професор Джиммі Д. Баллард
