Fødevaretilsætningsstof skylden for C. difficile-epidemien
Hvornår Clostridium difficile infektioner bag deres grimme hoved, patienter er i alvorlig risiko. Men ingen ved, hvad der ligger bag det skyhøje antal infektioner. Ny forskning sætter et fødevaretilsætningsstof i hjertet af epidemien.
Clostridium difficile er en bakterie, der er i stand til at forårsage livstruende diarré, colitis, toksisk megacolon, organsvigt og død.
Ifølge Centers for Disease Control and Prevention (CDC), C. difficile er i øjeblikket "den mest almindelige mikrobielle årsag til sundhedsrelaterede infektioner på amerikanske hospitaler og koster op til 4,8 milliarder dollars hvert år."
Faktisk, C. difficile forårsager en halv million infektioner og dræber 15.000 mennesker hvert år, hvoraf størstedelen er seniorer. Alligevel var disse tal tidligere meget lavere.
Præcis hvorfor de sidste 20 år har oplevet en stigende epidemi af C. difficile infektioner har været et mysterium - indtil nu.
Skrivning i tidsskriftet Natur for nylig kunne forskere fra Baylor College of Medicine i Houston, TX og kolleger ved University of Oregon i Eugene, Leiden Medical Center i Holland og Wellcome Trust Sanger Institute i Hinxton, Storbritannien, have fundet det manglende stykke i gåde.
De peger fingeren helt på et tilsætningsstof til fødevarer, den enkle sukker trehalose, som er meget udbredt i fødevareindustrien.
Stigningen af C. difficile
Ved århundredskiftet opstod der epidemiske stammer af C. difficile, forklarer Jimmy D. Ballard - professor ved Institut for Mikrobiologi og Immunologi ved University of Oklahoma i Oklahoma City - i en ledsagende artikel i tidsskriftet Natur.
Prof. Ballard forklarer, at de fleste af disse stammer stammer fra en enkelt kilde: en type C. difficile kendt som ribotype 027 (RT027), der spredte sig fra USA, Canada og Europa rundt om i verden.
I 2013 klassificerede CDC trusselsniveauet for C. difficile som presserende og placerer bugten i top 3 af 18 lægemiddelresistente mikrober - langt over tuberkulose og MRSA.
”Af særlig bekymring har korrelationen mellem RT027 og en dramatisk stigning i dødsfald relateret til været C. difficile. Mysteriet om, hvorfor denne ribotype og en anden, RT078, blev så udbredt tilsyneladende ude af luften, er stort set forblevet uløst. ”
Prof. Jimmy D. Ballard
Robert A. Britton - som er professor i molekylær virologi og mikrobiologi ved Baylor College of Medicine - og hans team har været på jagt efter svaret i en årrække.
Prof. Britton pegede mig i retning af en undersøgelse, som holdet offentliggjorde tilbage i 2014, og som viste, at RT027 kan udkonkurrere andre C. difficile stammer i laboratorie- og dyremodeller.
Baseret på dette arbejde besluttede de at gå dybere ned for at komme til bunden af, hvad der giver RT027 denne fordel.
Jagt efter det manglende link
"For at begynde at stille dette spørgsmål screenede vi [omkring] 200 sukkerarter og andre kulstofkilder for deres evne til at understøtte væksten af RT027-stammer bedre end andre ribotyper," forklarede prof. Britton.
”Gennem denne skærm,” fortsatte han, “fandt vi, at RT027 og en anden hypervirulent, epidemisk ribotype (ribotype 078) var i stand til at vokse ved lave koncentrationer af trehalose, der ikke understøtter væksten af andre C. difficile stammer. ”
Trehalose er et naturligt forekommende sukker. Det er et disaccharid, hvilket betyder, at det består af to individuelle sukkermolekyler - i dette tilfælde glukose. Trehalose kan findes i svampe, alger og andre planter. Fødevareindustrien bruger sukkeret til at forbedre tekstur og stabilitet af fødevareprodukter.
Prof. Britton forklarer i sin artikel, at brugen af trehalose var noget begrænset inden århundredskiftet; det kostede ca. $ 7.000 at producere kun 1 kg. Opdagelsen af en enzymatisk proces, der gør det muligt at ekstrahere trehalose fra majsstivelse, bragte imidlertid dette antal ned til kun $ 3 pr. Kg.
”Bevilget [den] 'generelt anerkendte som sikker' status af US Food and Drug Administration [FDA] i 2000 og godkendt til brug i fødevarer i Europa i 2001," rapporterer prof. Britton, "rapporteret forventet brug spænder fra koncentrationer på 2 procent til 11,25 procent for fødevarer inklusive pasta, hakket oksekød og is. ”
"Den udbredte anvendelse og anvendelse af trehalose i kosten falder sammen med fremkomsten af både RT027 og RT078-udbrud."
Prof. Robert A. Britton
Tilslutning af prikker
Prof. Britton og hans team satte de to stammer af C. difficile til testen for at finde ud af, hvad der giver dem kanten over andre C. difficile stammer, når det kommer til trehalosemetabolisme.
Interessant nok opnår RT027 og RT078 dette på forskellige måder. RT027-stammen har en mutation i et protein, der normalt undertrykker det trehalosemetaboliserende enzym phosphotrehalase. Denne mutation slukker for repressorproteinet, så RT027 kan bruge lave niveauer af trehalose.
På bagsiden har RT078 fire ekstra gener, der understøtter metabolisme af trehalose og giver det mulighed for at vokse meget bedre i miljøer med lave niveauer af trehalose end andre stammer.
Som kommentar til resultaterne fortalte prof. Britton mig, at "det mest overraskende fund i dette arbejde er, at et diætadditiv påvirkede fremkomsten af epidemiske stammer af C. difficile der har forårsaget øget sygelighed og dødelighed. ”
”Den anden overraskelse,” tilføjede han, “er det faktum, at trehalose ser ud til at øge virulensen direkte af C. difficile.“Faktisk viser holdets forskning, at mens trehalose ikke nødvendigvis øger antallet af RT027-bakterier, tillader det bugs at producere betydeligt flere bakterietoksiner, som er ansvarlige for de tarmbesværende symptomer, som mange patienter oplever.
Men hvor meget trehalose skulle jeg bruge for at lade disse potentielt dødelige bugs få fodfæste i min tarm?
I undersøgelsen testede forskerne væske opsamlet fra tyndtarmen hos tre frivillige, der spiser en normal diæt. Resultaterne afslørede, at der var nok trehalose til at understøtte væksten af RT027, men ikke andre stammer af C. difficile.
Betyder dette, at jeg skal søge at reducere mit trehaloseforbrug?
Den 'uventede synder'
Jeg spurgte professor Britton, om han troede, at brugen af trehalose i fødevarer vil være begrænset på baggrund af disse data. Han troede ikke det.
”Hvad dette arbejde antyder er, at hvis et hospital eller en langvarig sygeplejefacilitet har et udbrud af C. difficile forårsaget af en RT027- eller RT078-stamme, så bør patientens kostvaner modificeres for at begrænse trehaloseforbruget, ”foreslog han i stedet.
Den største gruppe mennesker med risiko for C. difficile infektion er over 65'erne, og især dem, der tager antibiotika og befinder sig i et sundhedsvæsen, såsom et hospital.
For resten af befolkningen C. difficile udgør mindre trussel. CDC er imidlertid meget tydeligt i deres mål om, at ”forebyggelse C. difficile er en national prioritet. ”
Prof. Britton og hans kolleger gør bestemt deres del. ”Vi arbejder nu på at forstå, hvordan trehalose øger sygdommens sværhedsgrad C. difficile stammer, der kan metabolisere lave koncentrationer af trehalose, ”fortalte han mig.
”Vi screener også,” fortsatte han, “nye C. difficile stammer fra hospitaler for deres evne til at indtage trehalose og andet diæt sukker for yderligere at undersøge sammenhængen mellem kosten og C. difficile infektion."
Mens der stadig er mange spørgsmål, som forskerne skal besvare, er forbindelsen mellem trehalose og C. difficile er en del af et nyt tema, der viser, at vores diæt ser ud til at spille en stadig vigtigere rolle i, hvordan vores tarmmikrober opfører sig i sygdom og sundhed.
”Det er umuligt at kende alle detaljerne i begivenhederne omkring den seneste tid C. difficile epidemier, men de omstændelige og eksperimentelle beviser peger på trehalose som en uventet synder. ”
Prof. Jimmy D. Ballard
