Kiedy infekcje ujawniają swoje oblicze, pacjenci stają w obliczu poważnego zagrożenia. Wciąż jednak nie wszyscy zdają sobie sprawę z przyczyn rosnącej liczby zakażeń. Nowe badania wskazują, że dodatek do żywności odgrywa kluczową rolę w tej epidemii.
Bakteria C. difficile może wywołać poważne, zagrażające życiu biegunki, zapalenie jelita grubego oraz inne powikłania, które mogą prowadzić do niewydolności narządów, a nawet śmierci.
Według Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom (CDC), C. difficile jest obecnie «najczęstszą przyczyną zakażeń związanych z opieką zdrowotną w szpitalach w USA», co generuje koszty sięgające 4,8 miliarda dolarów rocznie.
Co więcej, rocznie występuje pół miliona infekcji, które prowadzą do śmierci 15 000 osób, głównie seniorów. Jeszcze niedawno te liczby były znacznie niższe.
Tajemnicą pozostaje, dlaczego w ciągu ostatnich 20 lat zapotrzebowanie na te infekcje tak drastycznie wzrosło – aż do teraz.
W niedawnym artykule naukowców z Baylor College of Medicine w Houston w Teksasie oraz współpracowników z University of Oregon w Eugene, Leiden Medical Center w Holandii oraz Wellcome Trust Sanger Institute w Hinxton w Wielkiej Brytanii, udało się zidentyfikować brakujący element w tej układance.
Wskazują oni na dodatek do żywności, a konkretnie na cukier trehalozę, który jest powszechnie stosowany w przemyśle spożywczym.
Wzrost zakażeń
Na początku XXI wieku pojawiły się nowe szczepy, co wyjaśnia prof. Jimmy D. Ballard z Wydziału Mikrobiologii i Immunologii Uniwersytetu Oklahoma w Oklahoma City, w artykule towarzyszącym badaniom.
Prof. Ballard zauważa, że większość tych szczepów wywodzi się z jednego źródła: typu znanego jako ribotyp 027 (RT027), który rozprzestrzenił się z USA, Kanady i Europy na całym świecie.
W 2013 roku CDC uznało poziom zagrożenia za pilny, umieszczając RT027 wśród trzech najgroźniejszych lekoopornych drobnoustrojów, wyprzedzając nawet gruźlicę i MRSA.
«Szczególną troską była korelacja między RT027 a dramatycznym wzrostem liczby zgonów związanych z tym szczepem… Tajemnica, dlaczego ten rybotyp oraz drugi, RT078, stały się tak rozpowszechnione, pozostała w dużej mierze nierozwiązana».
Prof. Jimmy D. Ballard
Robert A. Britton, profesor wirusologii molekularnej i mikrobiologii w Baylor College of Medicine, oraz jego zespół szukali odpowiedzi przez wiele lat.
Prof. Britton wskazał na badania opublikowane przez zespół w 2014 roku, które pokazały, że RT027 może konkurować z innymi szczepami w modelach laboratoryjnych i zwierzęcych.
Na podstawie tych prac postanowili dokładniej zbadać, co daje RT027 tę przewagę.
Polowanie na brakujące ogniwo
«Aby odpowiedzieć na to pytanie, przeszukaliśmy około 200 cukrów i innych źródeł węgla, aby sprawdzić ich zdolność do wspierania wzrostu szczepów RT027 lepiej niż innych rybotypów» – wyjaśnia prof. Britton.
«Przez ten proces», kontynuował, «stwierdziliśmy, że RT027 i drugi hiperwirulentny, epidemiczny rybotyp (RT078) były w stanie rosnąć w niskich stężeniach trehalozy, które nie wspierają wzrostu innych szczepów.»
Trehaloza to naturalnie występujący disacharyd, który składa się z dwóch cząsteczek glukozy. Można go znaleźć w grzybach, algach i innych roślinach. Przemysł spożywczy wykorzystuje trehalozę do poprawy tekstury i stabilności produktów.
Prof. Britton wyjaśnia, że przed przełomem wieku wykorzystanie trehalozy było ograniczone; produkcja jednego kilograma kosztowała około 7000 dolarów. Odkrycie enzymatycznego procesu ekstrakcji trehalozy ze skrobi kukurydzianej obniżyło tę cenę do zaledwie 3 dolarów za kilogram.
«Przyznany status 'ogólnie uznany za bezpieczny’ przez FDA w 2000 roku i zatwierdzony do użycia w żywności w Europie w 2001 roku» – informuje prof. Britton – «spowodował wzrost wykorzystania trehalozy w zakresie od 2% do 11,25% w różnych produktach spożywczych, w tym makaronie, mielonej wołowinie i lodach.»
«Powszechne stosowanie trehalozy w diecie zbiegło się z pojawieniem się ognisk RT027 i RT078.»
Prof. Robert A. Britton
Łączenie kropek
Prof. Britton i jego zespół poddali testom dwa szczepy, aby zbadać, co daje im przewagę nad innymi szczepami w kontekście metabolizmu trehalozy.
Co ciekawe, RT027 i RT078 osiągają to na różne sposoby. Szczep RT027 posiada jedną mutację w białku, które normalnie tłumi fosfotrrehalazę, enzym metabolizujący trehalozę. Ta mutacja wyłącza białko represorowe, co pozwala RT027 na wykorzystanie niskich poziomów trehalozy.
Z kolei RT078 ma cztery dodatkowe geny, które wspierają metabolizm trehalozy, co pozwala na znacznie lepszy wzrost w środowiskach o niskim poziomie tego cukru niż inne szczepy.
Komentując wyniki, prof. Britton powiedział mi, że «najbardziej zaskakującym odkryciem tej pracy jest to, że dodatek dietetyczny miał wpływ na pojawienie się epidemicznych szczepów, które spowodowały wzrost zachorowalności i śmiertelności».
«Inną niespodzianką», dodał, «jest fakt, że trehaloza zdaje się bezpośrednio zwiększać wirulencję». Rzeczywiście, badania zespołu pokazują, że chociaż trehaloza niekoniecznie zwiększa liczbę bakterii RT027, to pozwala tym bakteriom na produkcję znacznie większej ilości toksyn odpowiedzialnych za objawy drastycznie wpływające na jelita pacjentów.
Ale jaką ilość trehalozy powinienem spożywać, aby te potencjalnie śmiertelne bakterie mogły się rozprzestrzeniać w moich jelitach?
W badaniu naukowcy przetestowali płyn z jelita cienkiego trzech ochotników na normalnej diecie. Wyniki wykazały, że było wystarczająco dużo trehalozy, aby wspierać wzrost RT027, ale nie innych szczepów.
Czy to oznacza, że powinienem starać się ograniczyć spożycie trehalozy?
«Niespodziewany sprawca»
Zapytałem prof. Brittona, czy uważa, że stosowanie trehalozy w żywności będzie ograniczone na podstawie tych danych. Nie sądził.
«To, co sugeruje ta praca, to że jeśli w szpitalu lub długoterminowej placówce opiekuńczej wybuchnie szczep RT027 lub RT078, wówczas dieta pacjentów powinna być zmodyfikowana w celu ograniczenia spożycia trehalozy» – zasugerował.
Największa grupa osób zagrożonych zakażeniem to osoby powyżej 65. roku życia, szczególnie te przyjmujące antybiotyki i znajdujące się w placówkach opieki zdrowotnej, takich jak szpitale.
Dla reszty populacji stanowi to mniejsze zagrożenie. CDC jednak jasno stwierdza, że «zapobieganie jest priorytetem krajowym».
Prof. Britton i jego zespół z pewnością podejmują działania. «Obecnie pracujemy nad zrozumieniem, w jaki sposób trehaloza zwiększa nasilenie choroby w szczepach, które mogą metabolizować niskie stężenia trehalozy» – powiedział.
«Przeprowadzamy również badania przesiewowe», kontynuował, «w celu identyfikacji nowych szczepów szpitalnych, które mogą wykorzystywać trehalozę i inne cukry dietetyczne, aby dalsze zgłębić związek między dietą a infekcją.»
Chociaż naukowcy muszą jeszcze odpowiedzieć na wiele pytań, związek między trehalozą a epidemią C. difficile pokazuje, że nasza dieta odgrywa coraz ważniejszą rolę w zachowaniu mikroflory jelitowej w kontekście zdrowia i chorób.
«Niemożliwe jest poznanie wszystkich szczegółów związanych z ostatnimi epidemiami, ale dowody pośrednie i eksperymentalne wskazują na trehalozę jako nieoczekiwanego sprawcę.»
Prof. Jimmy D. Ballard
