Livsmedelstillsats att skylla på C. difficile-epidemin
När Clostridium difficile infektioner bakar sitt fula huvud, patienter löper allvarlig risk. Men ingen vet vad som ligger bakom det stigande antalet infektioner. Ny forskning sätter en livsmedelstillsats i hjärtat av epidemin.
Clostridium difficile är en bakterie som kan orsaka livshotande diarré, kolit, giftig megakolon, organsvikt och död.
Enligt Centers for Disease Control and Prevention (CDC), C. difficile är för närvarande "den vanligaste mikrobiella orsaken till sjukvårdsrelaterade infektioner på amerikanska sjukhus och kostar upp till 4,8 miljarder dollar varje år."
Faktiskt, C. difficile orsakar en halv miljon infektioner och dödar 15 000 människor varje år, varav majoriteten är äldre. Ändå var dessa siffror tidigare mycket lägre.
Exakt varför de senaste 20 åren har sett en ökande epidemi av C. difficile infektioner har varit ett mysterium - fram till nu.
Skriva i tidskriften Natur nyligen kan forskare från Baylor College of Medicine i Houston, TX och kollegor vid University of Oregon i Eugene, Leiden Medical Center i Nederländerna och Wellcome Trust Sanger Institute i Hinxton, Storbritannien, ha hittat den saknade delen i pussel.
De pekar fingret helt mot ett livsmedelstillsatsmedel, det enkla sockertrehalosen, som används i stor utsträckning av livsmedelsindustrin.
Uppkomsten av C. difficile
Vid sekelskiftet uppstod epidemiska stammar av C. difficile, förklarar Jimmy D. Ballard - professor vid institutionen för mikrobiologi och immunologi vid University of Oklahoma i Oklahoma City - i en medföljande artikel i tidskriften Natur.
Prof. Ballard förklarar att de flesta av dessa stammar härstammar från en enda källa: en typ av C. difficile känd som ribotyp 027 (RT027), som sprids från USA, Kanada och Europa runt om i världen.
2013 klassificerade CDC hotnivån för C. difficile som brådskande, placera buggen i topp 3 av 18 läkemedelsresistenta mikrober - långt över tuberkulos och MRSA.
”Av särskilt intresse har sambandet mellan RT027 och en dramatisk ökning av dödsfall relaterat till varit C. difficile. Mysteriet om varför denna ribotyp och en andra, RT078, blev så utbredda uppenbarligen ur luften har förblivit i stort sett olöst. ”
Prof. Jimmy D. Ballard
Robert A. Britton - som är professor i molekylär virologi och mikrobiologi vid Baylor College of Medicine - och hans team har varit på jakt efter svaret i ett antal år.
Prof. Britton pekade mig i riktning mot en studie som teamet publicerade redan 2014, som visade att RT027 kan överträffa andra C. difficile stammar i laboratorie- och djurmodeller.
Baserat på detta arbete bestämde de sig för att gå djupare för att komma till botten med vad som ger RT027 denna fördel.
Jakt efter den saknade länken
"För att börja ställa denna fråga undersökte vi [cirka] 200 sockerarter och andra kolkällor för deras förmåga att stödja tillväxt av RT027-stammar bättre än andra ribotyper", förklarade prof. Britton.
"Genom denna skärm", fortsatte han, "fann vi att RT027 och en andra hypervirulent, epidemisk ribotyp (ribotyp 078) kunde växa i låga koncentrationer av trehalos som inte stöder tillväxten av andra C. difficile stammar. ”
Trehalos är ett naturligt förekommande socker. Det är en sackarid, vilket innebär att den består av två enskilda sockermolekyler - i detta fall glukos. Trehalos finns i svampar, alger och andra växter. Livsmedelsindustrin använder sockret för att förbättra konsistensen och stabiliteten hos livsmedelsprodukter.
Prof. Britton förklarar i sin artikel att användningen av trehalos var något begränsad före sekelskiftet; det kostade ungefär 7 000 dollar att producera bara 1 kilo. Men upptäckten av en enzymatisk process som gör det möjligt att extrahera trehalos från majsstärkelse minskade detta antal till bara $ 3 per kilo.
"Beviljat [den]" allmänt erkända som säker "-status av US Food and Drug Administration [FDA] 2000 och godkänd för användning i livsmedel i Europa 2001", rapporterar professor Britton, "rapporterad förväntad användning varierar från koncentrationer på 2 procent till 11,25 procent för livsmedel inklusive pasta, köttfärs och glass. ”
"Den utbredda antagandet och användningen av trehalos i kosten sammanfaller med uppkomsten av både RT027- och RT078-utbrott."
Professor Robert A. Britton
Ansluter prickarna
Prof. Britton och hans team satte de två stammarna av C. difficile till testet för att ta reda på vad som ger dem kanten över andra C. difficile stammar när det gäller trehalosmetabolism.
Intressant nog uppnår RT027 och RT078 detta på olika sätt. RT027-stammen har en mutation i ett protein som normalt undertrycker det trehalosmetaboliserande enzymet fosfotrehalas. Denna mutation stänger av repressorproteinet, vilket gör att RT027 kan använda låga nivåer av trehalos.
På baksidan har RT078 fyra extra gener som stöder trehalosmetabolism och gör det möjligt att växa mycket bättre i miljöer med låga nivåer av trehalos än andra stammar.
Prof. Britton kommenterade resultaten och berättade för mig att "det mest överraskande resultatet av detta arbete är att ett kosttillskott påverkade uppkomsten av epidemiska stammar av C. difficile som har orsakat ökad sjuklighet och dödlighet. ”
”Den andra överraskningen,” tillade han, ”är det faktum att trehalos verkar direkt öka virulensen hos C. difficile.“I själva verket visar teamets forskning att även om trehalos inte nödvändigtvis ökar antalet RT027-bakterier, så tillåter det att buggarna producerar betydligt fler bakterietoxiner, som är ansvariga för de tarmbesvärande symtom som många patienter upplever.
Men hur mycket trehalos skulle jag behöva konsumera för att låta dessa potentiellt dödliga buggar ta fotfäste i min tarm?
I studien testade forskarna vätska som samlats in från tunntarmen hos tre volontärer som konsumerar en normal diet. Resultaten avslöjade att det fanns tillräckligt med trehalos för att stödja tillväxten av RT027 men inte andra stammar av C. difficile.
Betyder detta att jag borde leta efter min konsumtion av trehalos?
Den "oväntade gärningsmannen"
Jag frågade professor Britton om han trodde att användningen av trehalos i livsmedel kommer att begränsas baserat på dessa uppgifter. Han trodde inte det.
”Vad detta arbete föreslår är att om ett sjukhus eller en vårdinrättning har ett utbrott av C. difficile orsakad av en RT027- eller RT078-stam bör patienternas kostvanor modifieras för att begränsa konsumtionen av trehalos, föreslog han istället.
Den största gruppen människor som riskerar C. difficile infektionen är över 65-talet, och särskilt de som tar antibiotika och befinner sig i en hälsovårdsmiljö som ett sjukhus.
För resten av befolkningen, C. difficile utgör ett mindre hot. CDC är dock mycket tydligt i sitt mål att ”förebygga C. difficile är en nationell prioritering. ”
Prof. Britton och hans kollegor gör verkligen sitt. ”Vi arbetar nu för att förstå hur trehalos ökar sjukdomens svårighetsgrad C. difficile stammar som kan metabolisera låga koncentrationer av trehalos, berättade han för mig.
"Vi screenar också," fortsatte han, "framväxande C. difficile stammar från sjukhus för deras förmåga att konsumera trehalos och andra dietära sockerarter för att ytterligare undersöka sambandet mellan kosten och C. difficile infektion."
Även om det fortfarande finns många frågor att besvara av forskarna, är kopplingen mellan trehalos och C. difficile är en del av ett framväxande tema som visar att vår diet verkar spela en allt viktigare roll i hur våra tarmmikrober beter sig i sjukdom och hälsa.
”Det är omöjligt att veta alla detaljer om händelserna kring det senaste C. difficile epidemier, men de omständiga och experimentella bevisen pekar på trehalos som en oväntad skyldig. ”
Prof. Jimmy D. Ballard
