Voedseladditief verantwoordelijk voor C. difficile epidemie
Wanneer Clostridium difficile infecties steken hun lelijke kop op, patiënten lopen een ernstig risico. Maar niemand weet wat er achter het stijgende aantal infecties zit. Nieuw onderzoek plaatst een voedingsadditief in het hart van de epidemie.
Clostridium difficile is een bacterie die levensbedreigende diarree, colitis, toxische megacolonen, orgaanfalen en overlijden kan veroorzaken.
Volgens de Centers for Disease Control and Prevention (CDC), C. difficile is momenteel "de meest voorkomende microbiële oorzaak van gezondheidszorggerelateerde infecties in Amerikaanse ziekenhuizen en kost tot $ 4,8 miljard per jaar."
Eigenlijk, C. difficile veroorzaakt een half miljoen infecties en doodt elk jaar 15.000 mensen, van wie de meerderheid senioren zijn. Toch waren deze cijfers vroeger veel lager.
Precies waarom de afgelopen 20 jaar een stijgende epidemie van C. difficile infecties zijn tot nu toe een mysterie gebleven.
Schrijven in het dagboek Natuur recentelijk hebben onderzoekers van Baylor College of Medicine in Houston, TX, en collega's van de University of Oregon in Eugene, Leiden Medical Center in Nederland, en het Wellcome Trust Sanger Institute in Hinxton, Verenigd Koninkrijk, het ontbrekende stukje in de puzzel.
Ze wijzen de vinger vierkant naar een voedingsadditief, de eenvoudige suikertrehalose, die veel wordt gebruikt in de voedingsindustrie.
De opkomst van C. difficile
De eeuwwisseling zag de opkomst van epidemische stammen van C. difficile, legt Jimmy D. Ballard - een professor in de afdeling Microbiologie en Immunologie aan de Universiteit van Oklahoma in Oklahoma City - uit in een begeleidend artikel in het tijdschrift Natuur.
Prof. Ballard legt uit dat de meeste van deze soorten afkomstig zijn uit één enkele bron: een soort C. difficile bekend als ribotype 027 (RT027), die zich vanuit de VS, Canada en Europa over de hele wereld verspreidde.
In 2013 classificeerde de CDC het dreigingsniveau van C. difficile als urgent, waardoor de bug in de top 3 van 18 medicijnresistente microben komt - ruim boven tuberculose en MRSA.
“Bijzonder zorgwekkend was de correlatie tussen RT027 en een dramatische toename van sterfgevallen als gevolg van C. difficileHet mysterie waarom dit ribotype en een tweede, RT078, zo overheersend werden, blijkbaar uit het niets, is grotendeels onopgelost gebleven. "
Prof. Jimmy D. Ballard
Robert A. Britton - die hoogleraar moleculaire virologie en microbiologie is aan het Baylor College of Medicine - en zijn team zijn al een aantal jaren op zoek naar het antwoord.
Prof.Britton wees me in de richting van een studie die het team in 2014 publiceerde, waaruit bleek dat RT027 andere C. difficile stammen in laboratorium- en diermodellen.
Op basis van dit werk besloten ze dieper te graven om uit te zoeken wat RT027 dit voordeel geeft.
Ga op zoek naar de ontbrekende schakel
"Om te beginnen met het stellen van deze vraag hebben we [ongeveer] 200 suikers en andere koolstofbronnen gescreend op hun vermogen om de groei van RT027-stammen beter te ondersteunen dan andere ribotypen," legde prof. Britton uit.
"Via dit scherm", vervolgde hij, "ontdekten we dat RT027 en een tweede hypervirulent, epidemisch ribotype (ribotype 078) konden groeien op lage concentraties trehalose die de groei van andere C. difficile stammen. "
Trehalose is een van nature voorkomende suiker. Het is een disaccharide, wat betekent dat het uit twee afzonderlijke suikermoleculen bestaat - in dit geval glucose. Trehalose is te vinden in schimmels, algen en andere planten. De voedingsindustrie gebruikt de suiker om de textuur en stabiliteit van voedingsproducten te verbeteren.
Prof. Britton legt in zijn artikel uit dat het gebruik van trehalose voor de eeuwwisseling enigszins beperkt was; het kostte ongeveer $ 7.000 om slechts 1 kilo te produceren. De ontdekking van een enzymatisch proces waarmee trehalose uit maïszetmeel kan worden gewonnen, bracht dit aantal terug tot slechts $ 3 per kilogram.
"Toegegeven [de]" algemeen erkend als veilig "-status door de Amerikaanse Food and Drug Administration [FDA] in 2000 en goedgekeurd voor gebruik in voedsel in Europa in 2001", meldt prof. Britton, "meldde dat het verwachte gebruik varieert van concentraties van 2. procent tot 11,25 procent voor voedingsmiddelen zoals pasta, rundergehakt en ijs. "
"De wijdverbreide acceptatie en het gebruik van trehalose in de voeding valt samen met de opkomst van zowel RT027- als RT078-uitbraken."
Prof. Robert A. Britton
Verbinden van de punten
Prof. Britton en zijn team zetten de twee soorten uit C. difficile op de proef om erachter te komen wat hen een voorsprong geeft op anderen C. difficile stammen als het gaat om het metabolisme van trehalose.
Interessant is dat RT027 en RT078 dit op verschillende manieren bereiken. De RT027-stam heeft één mutatie in een eiwit dat normaal gesproken het trehalose-metaboliserende enzym fosfotrehalase onderdrukt. Deze mutatie schakelt het repressoreiwit uit, waardoor RT027 lage niveaus van trehalose kan gebruiken.
Aan de andere kant heeft RT078 vier extra genen die het trehalosemetabolisme ondersteunen en ervoor zorgen dat het veel beter kan groeien in omgevingen met lage trehalosegehalten dan andere soorten.
In een reactie op de resultaten vertelde prof. Britton me dat “de meest verrassende bevinding van dit werk is dat een voedingsadditief de opkomst van epidemische stammen van C. difficile die een verhoogde morbiditeit en mortaliteit hebben veroorzaakt. "
"De andere verrassing," voegde hij eraan toe, "is het feit dat trehalose de virulentie van rechtstreeks lijkt te verhogen C. difficile.“Het onderzoek van het team toont zelfs aan dat hoewel trehalose het aantal RT027-bacteriën niet noodzakelijkerwijs verhoogt, het de beestjes in staat stelt aanzienlijk meer bacteriële toxines te produceren, die verantwoordelijk zijn voor de darmverscheurende symptomen die veel patiënten ervaren.
Maar hoeveel trehalose zou ik moeten consumeren om deze potentieel dodelijke beestjes voet aan de grond te krijgen in mijn buik?
In de studie testten de wetenschappers vloeistof verzameld uit de dunne darm van drie vrijwilligers die een normaal dieet consumeren. De resultaten lieten zien dat er genoeg trehalose was om de groei van RT027 te ondersteunen, maar niet van andere stammen C. difficile.
Betekent dit dat ik moet proberen mijn trehalose-consumptie te verminderen?
De ‘onverwachte boosdoener’
Ik vroeg prof. Britton of hij dacht dat het gebruik van trehalose in voedsel op basis van deze gegevens beperkt zal worden. Hij dacht van niet.
“Wat dit werk suggereert, is dat er een uitbraak van een ziekenhuis of langdurige verpleeginrichting plaatsvindt C. difficile veroorzaakt door een RT027- of RT078-stam, dan moet het dieet van de patiënten worden aangepast om de consumptie van trehalose te beperken, ”stelde hij in plaats daarvan voor.
De grootste groep mensen die risico lopen C. difficile infectie zijn ouder dan 65 jaar, en met name degenen die antibiotica gebruiken en zich in een gezondheidszorg zoals een ziekenhuis bevinden.
Voor de rest van de bevolking, C. difficile vormt minder een bedreiging. De CDC is echter heel duidelijk in hun doelstelling dat “voorkomen C. difficile is een nationale prioriteit. "
Prof. Britton en zijn collega's dragen zeker hun steentje bij. “We werken nu om te begrijpen hoe trehalose de ernst van de ziekte verhoogt C. difficile stammen die lage concentraties trehalose kunnen metaboliseren, ”vertelde hij me.
"We zijn ook aan het screenen," vervolgde hij, "in opkomst C. difficile stammen uit ziekenhuizen vanwege hun vermogen om trehalose en andere voedingssuikers te consumeren om het verband tussen het dieet en C. difficile infectie."
Hoewel er nog veel vragen zijn die door de wetenschappers moeten worden beantwoord, is het verband tussen trehalose en C. difficile maakt deel uit van een opkomend thema dat aantoont dat onze voeding een steeds belangrijkere rol lijkt te spelen in hoe onze darmmicroben zich gedragen bij ziekte en gezondheid.
“Het is onmogelijk om alle details te kennen van de gebeurtenissen rond de recente gebeurtenissen C. difficile epidemieën, maar het indirecte en experimentele bewijs wijst erop dat trehalose een onverwachte boosdoener is. "
Prof. Jimmy D. Ballard
