Tilsetningsstoff som er skyld i C. difficile-epidemien
Når Clostridium difficile infeksjoner bak det stygge hodet, pasienter er i alvorlig risiko. Men ingen vet hva som ligger bak det skyhøye antallet infeksjoner. Ny forskning setter et tilsetningsstoff i hjertet av epidemien.
Clostridium difficile er en bakterie som kan forårsake livstruende diaré, kolitt, giftig megakolon, organsvikt og død.
I følge Centers for Disease Control and Prevention (CDC), C. difficile er for tiden "den vanligste mikrobielle årsaken til helsetjenesterassosierte infeksjoner på amerikanske sykehus og koster opptil 4,8 milliarder dollar hvert år."
Faktisk, C. difficile forårsaker en halv million infeksjoner og dreper 15 000 mennesker hvert år, hvorav flertallet er eldre. Likevel pleide disse tallene å være mye lavere.
Nøyaktig hvorfor de siste 20 årene har sett en økende epidemi av C. difficile infeksjoner har vært et mysterium - til nå.
Skriver i journalen Natur nylig kan forskere fra Baylor College of Medicine i Houston, TX, og kolleger ved University of Oregon i Eugene, Leiden Medical Center i Nederland, og Wellcome Trust Sanger Institute i Hinxton, Storbritannia, ha funnet det manglende stykket i puslespill.
De peker fingeren helt mot et tilsetningsstoff, den enkle sukker-trehalosen, som er mye brukt av næringsmiddelindustrien.
Fremveksten av C. difficile
Ved århundreskiftet dukket det opp epidemiske stammer av C. difficile, forklarer Jimmy D. Ballard - professor ved Institutt for mikrobiologi og immunologi ved University of Oklahoma i Oklahoma City - i en tilhørende artikkel i tidsskriftet Natur.
Prof. Ballard forklarer at de fleste av disse stammene stammer fra en enkelt kilde: en type C. difficile kjent som ribotype 027 (RT027), som spredte seg fra USA, Canada og Europa over hele verden.
I 2013 klassifiserte CDC trusselnivået for C. difficile som presserende, og setter bugten i topp 3 av 18 medikamentresistente mikrober - godt over tuberkulose og MRSA.
“Spesielt bekymring har vært korrelasjonen mellom RT027 og en dramatisk økning i dødsfall knyttet til C. difficile. Mysteriet om hvorfor denne ribotypen og den andre, RT078, ble så utbredt, tilsynelatende ute av luften, har stort sett vært uløst. ”
Prof. Jimmy D. Ballard
Robert A. Britton - som er professor i molekylær virologi og mikrobiologi ved Baylor College of Medicine - og teamet hans har vært på jakt etter svaret i en årrekke.
Prof. Britton pekte meg i retning av en studie som teamet publiserte tilbake i 2014, som viste at RT027 kan utkonkurrere andre C. difficile stammer i laboratorie- og dyremodeller.
Basert på dette arbeidet bestemte de seg for å gå dypere for å komme til bunns i hva som gir RT027 denne fordelen.
Jakten på den manglende lenken
"For å begynne å stille dette spørsmålet, undersøkte vi [rundt] 200 sukker og andre karbonkilder for deres evne til å støtte vekst av RT027-stammer bedre enn andre ribotyper," forklarte prof. Britton.
"Gjennom denne skjermen," fortsatte han, "fant vi ut at RT027 og en andre hypervirulent, epidemisk ribotype (ribotype 078) var i stand til å vokse i lave konsentrasjoner av trehalose som ikke støtter veksten av andre C. difficile belastninger. ”
Trehalose er et naturlig forekommende sukker. Det er et disakkarid, noe som betyr at det består av to individuelle sukkermolekyler - i dette tilfellet glukose. Trehalose kan finnes i sopp, alger og andre planter. Matindustrien bruker sukker for å forbedre teksturen og stabiliteten til matvarene.
Prof. Britton forklarer i sin artikkel at bruken av trehalose var noe begrenset før århundreskiftet; det kostet omtrent $ 7000 å produsere bare 1 kilo. Imidlertid brakte oppdagelsen av en enzymatisk prosess som gjør det mulig å trekke trehalose fra maisstivelse dette tallet ned til bare $ 3 per kilo.
"Bevilget [den]" generelt anerkjent som sikker "status av US Food and Drug Administration [FDA] i 2000 og godkjent for bruk i mat i Europa i 2001," rapporterer professor Britton, "rapportert forventet bruk varierer fra konsentrasjoner på 2 prosent til 11,25 prosent for mat inkludert pasta, kjøttdeig og iskrem. ”
"Den utbredte adopsjonen og bruken av trehalose i dietten sammenfaller med fremveksten av både RT027 og RT078-utbrudd."
Prof. Robert A. Britton
Se sammenhengen
Prof. Britton og teamet hans satte de to stammene av C. difficile til testen for å finne ut hva som gir dem kanten foran andre C. difficile stammer når det kommer til trehalosemetabolisme.
Interessant, RT027 og RT078 oppnår dette på forskjellige måter. RT027-stammen har en mutasjon i et protein som normalt undertrykker det trehalosemetaboliserende enzymet fosfotrehalase. Denne mutasjonen slår av repressorproteinet, slik at RT027 kan bruke lave nivåer av trehalose.
På baksiden har RT078 fire ekstra gener som støtter trehalosemetabolisme og lar den vokse mye bedre i miljøer med lave nivåer av trehalose enn andre stammer.
I en kommentar til resultatene fortalte prof. Britton meg at "det mest overraskende funnet av dette arbeidet er at et kosttilskudd påvirket fremveksten av epidemiske stammer av C. difficile som har forårsaket økt sykelighet og dødelighet. ”
“Den andre overraskelsen,” la han til, “er det faktum at trehalose ser ut til å øke virulensen av C. difficile.“Faktisk viser teamets forskning at mens trehalose ikke nødvendigvis øker antall RT027-bakterier, tillater det feilene å produsere betydelig flere bakterietoksiner, som er ansvarlige for tarmsvekkende symptomer som mange pasienter opplever.
Men hvor mye trehalose ville jeg trenge å konsumere for å la disse potensielt dødelige bugs få fotfeste i tarmen?
I studien testet forskerne væske samlet fra tynntarmen til tre frivillige som bruker et normalt kosthold. Resultatene avslørte at det var nok trehalose til å støtte veksten av RT027, men ikke andre stammer av C. difficile.
Betyr dette at jeg bør lete etter å redusere trehaloseforbruket?
Den 'uventede synderen'
Jeg spurte professor Britton om han trodde at bruken av trehalose i mat vil være begrenset basert på disse dataene. Han trodde ikke det.
“Hva dette arbeidet antyder, er at hvis et sykehus eller en langvarig sykepleiestasjon har et utbrudd av C. difficile forårsaket av en RT027- eller RT078-stamme, bør pasientens kosthold modifiseres for å begrense trehaloseforbruket, "foreslo han i stedet.
Den største gruppen mennesker med risiko for C. difficile infeksjonen er over 65 år, og spesielt de som tar antibiotika og befinner seg i helsevesenet som et sykehus.
For resten av befolkningen, C. difficile utgjør mindre trussel. CDC er imidlertid veldig tydelig i sitt mål om å "forhindre C. difficile er en nasjonal prioritering. ”
Prof. Britton og hans kolleger gjør absolutt sitt. “Vi jobber nå for å forstå hvordan trehalose øker sykdommens alvorlighetsgrad C. difficile stammer som kan metabolisere lave konsentrasjoner av trehalose, ”fortalte han meg.
"Vi screener også," fortsatte han, "dukker opp C. difficile stammer fra sykehus for deres evne til å konsumere trehalose og annet diettsukker for å undersøke sammenhengen mellom dietten og C. difficile infeksjon."
Mens det er mange spørsmål som forskerne fortsatt skal svare på, er koblingen mellom trehalose og C. difficile er en del av et fremvoksende tema som viser at kostholdet vårt ser ut til å spille en stadig viktigere rolle i hvordan tarmmikrober oppfører seg i sykdom og helse.
“Det er umulig å vite alle detaljene i hendelsene rundt det siste C. difficile epidemier, men de omstendige og eksperimentelle bevisene peker på trehalose som en uventet synder. ”
Prof. Jimmy D. Ballard
