Пищевая добавка виновата в эпидемии C. difficile
Когда Clostridium difficile инфекции поднимают свою уродливую голову, пациенты подвергаются серьезному риску. Но никто не знает, что стоит за ростом числа инфекций. Новое исследование ставит пищевую добавку в центр эпидемии.
Clostridium difficile это бактерия, способная вызывать опасную для жизни диарею, колит, токсический мегаколон, органную недостаточность и смерть.
По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), C. difficile в настоящее время является «самой распространенной микробной причиной инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, в больницах США и стоит до 4,8 млрд долларов в год».
Фактически, C. difficile вызывает полмиллиона инфекций и ежегодно убивает 15 000 человек, большинство из которых - пожилые люди. Но раньше эти цифры были намного меньше.
Именно поэтому в последние 20 лет наблюдается рост эпидемии C. difficile инфекции оставались загадкой - до сих пор.
Запись в журнал Природа Недавно исследователи из Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне, штат Техас, и коллеги из Университета Орегона в Юджине, Лейденского медицинского центра в Нидерландах и института Wellcome Trust Sanger в Хинкстоне, Соединенное Королевство, могли обнаружить недостающий элемент в головоломка.
Они прямо указывают на пищевую добавку, простую сахарную трегалозу, которая широко используется в пищевой промышленности.
Подъем C. difficile
На рубеже веков появились эпидемические штаммы C. difficile, - объясняет Джимми Д. Баллард - профессор кафедры микробиологии и иммунологии Университета Оклахомы в Оклахома-Сити - в сопроводительной статье в журнале. Природа.
Проф. Баллард объясняет, что большинство этих штаммов произошли от одного источника: типа C. difficile известный как риботип 027 (RT027), который распространился из США, Канады и Европы по всему миру.
В 2013 году CDC классифицировал уровень угрозы C. difficile как срочно, поместив вирус в топ-3 из 18 устойчивых к лекарствам микробов - намного выше туберкулеза и MRSA.
«Особое беспокойство вызывает корреляция между RT027 и резким увеличением смертности, связанной с C. difficile. Тайна того, почему этот риботип, а также второй, RT078, стали настолько распространенными, по всей видимости, из воздуха, остается в значительной степени нерешенной ».
Проф. Джимми Д. Баллард
Роберт А. Бриттон, профессор молекулярной вирусологии и микробиологии Медицинского колледжа Бейлора, и его команда уже несколько лет ищут ответ.
Профессор Бриттон указал мне на исследование, опубликованное командой еще в 2014 году, которое показало, что RT027 может превзойти другие C. difficile штаммы в лабораторных и животных моделях.
Основываясь на этой работе, они решили углубиться, чтобы разобраться в том, что дает RT027 такое преимущество.
Охота за недостающим звеном
«Чтобы задать этот вопрос, мы проверили [около] 200 сахаров и других источников углерода на их способность поддерживать рост штаммов RT027 лучше, чем другие риботипы», - пояснил профессор Бриттон.
«С помощью этого скрининга, - продолжил он, - мы обнаружили, что RT027 и второй гипервирулентный эпидемический риботип (риботип 078) способны расти при низких концентрациях трегалозы, которые не поддерживают рост других C. difficile напряжения ».
Трегалоза - это сахар природного происхождения. Это дисахарид, то есть он состоит из двух отдельных молекул сахара - в данном случае глюкозы. Трегалозу можно найти в грибах, водорослях и других растениях. В пищевой промышленности сахар используется для улучшения текстуры и стабильности пищевых продуктов.
Профессор Бриттон объясняет в своей статье, что использование трегалозы было несколько ограничено до начала века; производство всего 1 килограмма стоило примерно 7000 долларов. Однако открытие ферментативного процесса, позволяющего извлекать трегалозу из кукурузного крахмала, снизило это число до 3 долларов за килограмм.
«Получив [] статус« общепризнанного безопасным »Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США [FDA] в 2000 году и одобренный для использования в пищевых продуктах в Европе в 2001 году, - сообщает профессор Бриттон. процентов до 11,25 процента для продуктов питания, включая макаронные изделия, говяжий фарш и мороженое ».
«Широкое распространение и использование трегалозы в рационе питания совпадает с возникновением вспышек как RT027, так и RT078».
Проф. Роберт А. Бриттон
Соединение точек
Профессор Бриттон и его команда определили две разновидности C. difficile пройти тест, чтобы выяснить, что дает им преимущество перед другими C. difficile штаммов, когда речь идет о метаболизме трегалозы.
Интересно, что RT027 и RT078 достигают этого по-разному. Штамм RT027 имеет одну мутацию в белке, который обычно подавляет метаболизирующий трегалозу фермент фосфотреалазу. Эта мутация выключает белок-репрессор, позволяя RT027 использовать низкие уровни трегалозы.
С другой стороны, RT078 имеет четыре дополнительных гена, которые поддерживают метаболизм трегалозы и позволяют ей расти намного лучше в средах с низким уровнем трегалозы, чем у других штаммов.
Комментируя результаты, профессор Бриттон сказал мне, что «самым удивительным открытием этой работы является то, что пищевая добавка повлияла на появление эпидемических штаммов. C. difficile которые привели к увеличению заболеваемости и смертности ».
«Другой сюрприз, - добавил он, - это тот факт, что трегалоза, по-видимому, напрямую увеличивает вирулентность C. difficile.“Фактически, исследование команды показывает, что, хотя трегалоза не обязательно увеличивает количество бактерий RT027, она позволяет клопам вырабатывать значительно больше бактериальных токсинов, которые ответственны за мучительные симптомы, которые испытывают многие пациенты.
Но сколько трегалозы мне нужно потреблять, чтобы позволить этим потенциально смертельным насекомым закрепиться в моем кишечнике?
В ходе исследования ученые протестировали жидкость, собранную из тонкого кишечника трех добровольцев, соблюдающих нормальную диету. Результаты показали, что трегалозы было достаточно для поддержания роста RT027, но не других штаммов C. difficile.
Означает ли это, что я должен стремиться снизить потребление трегалозы?
«Неожиданный виновник»
Я спросил профессора Бриттона, думает ли он, что использование трегалозы в пище будет ограничено на основании этих данных. Он так не думал.
«Эта работа предполагает, что если в больнице или учреждении длительного сестринского ухода произойдет вспышка C. difficile вызвано штаммом RT027 или RT078, то диеты пациентов следует изменить, чтобы ограничить потребление трегалозы », - предложил он вместо этого.
Самая большая группа людей, подверженных риску C. difficile инфицированы старше 65 лет, и особенно те, кто принимает антибиотики и находится в медицинских учреждениях, таких как больница.
Для остального населения, C. difficile представляет меньшую угрозу. Тем не менее, CDC очень четко заявляют о своей цели, что «предотвращение C. difficile является национальным приоритетом ».
Профессор Бриттон и его коллеги, безусловно, вносят свой вклад. «Сейчас мы работаем, чтобы понять, как трегалоза увеличивает тяжесть заболевания. C. difficile - штаммы, которые могут метаболизировать низкие концентрации трегалозы », - сказал он мне.
«Мы также проверяем, - продолжил он, - появляющиеся C. difficile штаммов из больниц за их способность потреблять трегалозу и другие пищевые сахара для дальнейшего изучения связи между диетой и C. difficile инфекционное заболевание."
Хотя ученым еще предстоит ответить на множество вопросов, связь между трегалозой и C. difficile является частью развивающейся темы, показывающей, что наша диета, кажется, играет все более важную роль в поведении наших кишечных микробов при болезнях и здоровье.
«Невозможно узнать все подробности событий, связанных с недавним C. difficile эпидемии, но косвенные и экспериментальные данные указывают на трегалозу как на неожиданного виновника ».
Проф. Джимми Д. Баллард
