Lebensmittelzusatzstoff für die C. difficile-Epidemie verantwortlich
Wann Clostridium difficile Infektionen recken ihren hässlichen Kopf, Patienten sind ernsthaft gefährdet. Aber niemand weiß, was hinter der steigenden Zahl von Infektionen steckt. Neue Forschungsergebnisse stellen einen Lebensmittelzusatzstoff in den Mittelpunkt der Epidemie.
Clostridium difficile ist ein Bakterium, das lebensbedrohlichen Durchfall, Kolitis, toxisches Megacolon, Organversagen und Tod verursachen kann.
Nach Angaben der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC) C. difficile ist derzeit "die häufigste mikrobielle Ursache für Infektionen im Zusammenhang mit dem Gesundheitswesen in US-Krankenhäusern und kostet jährlich bis zu 4,8 Milliarden US-Dollar."
Eigentlich, C. difficile verursacht eine halbe Million Infektionen und tötet jedes Jahr 15.000 Menschen, von denen die meisten Senioren sind. Früher waren diese Zahlen jedoch viel niedriger.
Genau deshalb hat in den letzten 20 Jahren eine zunehmende Epidemie von C. difficile Infektionen sind bis jetzt ein Rätsel geblieben.
In das Tagebuch schreiben Natur Kürzlich haben Forscher des Baylor College of Medicine in Houston, TX, und Kollegen der University of Oregon in Eugene, des Leiden Medical Center in den Niederlanden und des Wellcome Trust Sanger Institute in Hinxton, Großbritannien, das fehlende Teil in der USA gefunden Puzzle.
Sie zeigen mit dem Finger genau auf einen Lebensmittelzusatzstoff, die einfache Zuckertrehalose, die in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet ist.
Der Aufstieg von C. difficile
Um die Jahrhundertwende traten epidemische Stämme von C. difficile, erklärt Jimmy D. Ballard - Professor am Institut für Mikrobiologie und Immunologie der Universität von Oklahoma in Oklahoma City - in einem Begleitartikel in der Zeitschrift Natur.
Prof. Ballard erklärt, dass die meisten dieser Stämme aus einer einzigen Quelle stammten: einer Art von C. difficile bekannt als Ribotyp 027 (RT027), der sich aus den USA, Kanada und Europa auf der ganzen Welt verbreitete.
Im Jahr 2013 stufte die CDC die Bedrohungsstufe von ein C. difficile als dringend, den Käfer in die Top 3 von 18 arzneimittelresistenten Mikroben zu setzen - weit über Tuberkulose und MRSA.
„Besonders besorgniserregend war die Korrelation zwischen RT027 und einem dramatischen Anstieg der Todesfälle im Zusammenhang mit C. difficile. Das Rätsel, warum dieser und ein zweiter Ribotyp, RT078, anscheinend aus der Luft heraus so weit verbreitet wurden, ist weitgehend ungelöst geblieben. “
Prof. Jimmy D. Ballard
Robert A. Britton, Professor für molekulare Virologie und Mikrobiologie am Baylor College of Medicine, und sein Team sind seit einigen Jahren auf der Suche nach der Antwort.
Prof. Britton wies mich auf eine Studie hin, die das Team bereits 2014 veröffentlichte und die zeigte, dass RT027 andere übertreffen kann C. difficile Stämme in Labor- und Tiermodellen.
Basierend auf dieser Arbeit beschlossen sie, tiefer zu gehen, um herauszufinden, was RT027 diesen Vorteil verschafft.
Suche nach dem fehlenden Glied
„Um diese Frage zu stellen, haben wir [etwa] 200 Zucker und andere Kohlenstoffquellen auf ihre Fähigkeit untersucht, das Wachstum von RT027-Stämmen besser als andere Ribotypen zu unterstützen“, erklärte Prof. Britton.
"Durch dieses Screening", fuhr er fort, "fanden wir heraus, dass RT027 und ein zweiter hypervirulenter, epidemischer Ribotyp (Ribotyp 078) auf niedrigen Trehalosekonzentrationen wachsen konnten, die das Wachstum anderer nicht unterstützen." C. difficile Belastungen. "
Trehalose ist ein natürlich vorkommender Zucker. Es ist ein Disaccharid, dh es besteht aus zwei einzelnen Zuckermolekülen - in diesem Fall Glukose. Trehalose kommt in Pilzen, Algen und anderen Pflanzen vor. Die Lebensmittelindustrie verwendet den Zucker, um die Textur und Stabilität von Lebensmitteln zu verbessern.
Prof. Britton erklärt in seinem Artikel, dass die Verwendung von Trehalose vor der Jahrhundertwende etwas eingeschränkt war; Die Produktion von nur 1 Kilogramm kostete ungefähr 7.000 US-Dollar. Die Entdeckung eines enzymatischen Prozesses, mit dem Trehalose aus Maisstärke extrahiert werden kann, senkte diese Zahl jedoch auf nur 3 USD pro Kilogramm.
"Von der US-amerikanischen Gesundheitsbehörde FDA (Food and Drug Administration) im Jahr 2000 als" allgemein als sicher anerkannt "anerkannt und 2001 für die Verwendung in Lebensmitteln in Europa zugelassen", berichtet Prof. Britton Prozent bis 11,25 Prozent für Lebensmittel wie Nudeln, Rinderhackfleisch und Eis. “
"Die weit verbreitete Einführung und Verwendung von Trehalose in der Ernährung fällt mit dem Auftreten von RT027- und RT078-Ausbrüchen zusammen."
Prof. Robert A. Britton
Die Punkte verbinden
Prof. Britton und sein Team stellten die beiden Sorten von C. difficile zum Test, um herauszufinden, was ihnen den Vorteil gegenüber anderen gibt C. difficile Belastungen, wenn es um den Trehalosestoffwechsel geht.
Interessanterweise erreichen RT027 und RT078 dies auf unterschiedliche Weise. Der RT027-Stamm weist eine Mutation in einem Protein auf, das normalerweise das Trehalose-metabolisierende Enzym Phosphotrehalase unterdrückt. Diese Mutation schaltet das Repressorprotein aus und ermöglicht es RT027, niedrige Trehalosespiegel zu verwenden.
Auf der anderen Seite verfügt RT078 über vier zusätzliche Gene, die den Trehalosestoffwechsel unterstützen und es ihm ermöglichen, in Umgebungen mit niedrigen Trehalosespiegeln viel besser zu wachsen als bei anderen Stämmen.
Prof. Britton kommentierte die Ergebnisse wie folgt: „Das überraschendste Ergebnis dieser Arbeit ist, dass ein Nahrungsergänzungsmittel die Entstehung von epidemischen Stämmen von beeinflusst C. difficile das hat zu erhöhter Morbidität und Mortalität geführt. “
"Die andere Überraschung", fügte er hinzu, "ist die Tatsache, dass Trehalose die Virulenz von direkt zu erhöhen scheint." C. difficile.“Tatsächlich zeigt die Forschung des Teams, dass Trehalose zwar nicht unbedingt die Anzahl der RT027-Bakterien erhöht, es den Käfern jedoch ermöglicht, signifikant mehr bakterielle Toxine zu produzieren, die für die Darmschmerzen verantwortlich sind, die bei vielen Patienten auftreten.
Aber wie viel Trehalose müsste ich konsumieren, damit diese potenziell tödlichen Insekten in meinem Darm Fuß fassen können?
In der Studie testeten die Wissenschaftler Flüssigkeit aus dem Dünndarm von drei Freiwilligen, die sich normal ernähren. Die Ergebnisse zeigten, dass es genügend Trehalose gab, um das Wachstum von RT027 zu unterstützen, jedoch nicht andere Stämme von C. difficile.
Bedeutet dies, dass ich versuchen sollte, meinen Trehalose-Verbrauch zu reduzieren?
Der "unerwartete Schuldige"
Ich fragte Prof. Britton, ob er der Meinung sei, dass die Verwendung von Trehalose in Lebensmitteln aufgrund dieser Daten eingeschränkt werde. Das glaubte er nicht.
„Diese Arbeit deutet darauf hin, dass ein Krankenhaus oder eine Langzeitpflegeeinrichtung ausbricht C. difficile Aufgrund eines RT027- oder RT078-Stammes sollte die Ernährung der Patienten geändert werden, um den Trehalose-Verbrauch einzuschränken “, schlug er stattdessen vor.
Die größte Gruppe von Menschen, die einem Risiko ausgesetzt sind C. difficile Die Infektion ist über 65 Jahre alt, insbesondere diejenigen, die Antibiotika einnehmen und sich in einem medizinischen Umfeld wie einem Krankenhaus befinden.
Für den Rest der Bevölkerung C. difficile stellt weniger eine Bedrohung dar. Die CDC haben jedoch ein sehr klares Ziel: „Verhindern C. difficile ist eine nationale Priorität. “
Prof. Britton und seine Kollegen leisten sicherlich ihren Beitrag. „Wir arbeiten jetzt daran zu verstehen, wie Trehalose die Schwere der Erkrankung erhöht C. difficile Stämme, die niedrige Trehalosekonzentrationen metabolisieren können “, sagte er mir.
"Wir prüfen auch", fuhr er fort, "tauchen auf C. difficile Stämme aus Krankenhäusern für ihre Fähigkeit, Trehalose und andere diätetische Zucker zu konsumieren, um den Zusammenhang zwischen der Diät und weiter zu untersuchen C. difficile Infektion."
Während die Wissenschaftler noch viele Fragen zu beantworten haben, besteht der Zusammenhang zwischen Trehalose und Trehalose C. difficile ist Teil eines aufkommenden Themas, das zeigt, dass unsere Ernährung eine zunehmend entscheidende Rolle für das Verhalten unserer Darmmikroben bei Krankheit und Gesundheit zu spielen scheint.
„Es ist unmöglich, alle Details der Ereignisse zu kennen, die die jüngsten Ereignisse betreffen C. difficile Epidemien, aber die Indizien und experimentellen Beweise deuten darauf hin, dass Trehalose ein unerwarteter Schuldiger ist. “
Prof. Jimmy D. Ballard
