A meghatározott tápanyag-diéták megváltoztatják az érzékenységet a Clostridium difficile társult betegségre egy rágcsálómodellben

John H. Moore

1 Fertőző betegségek és a nemzetközi egészségügy osztálya, Virginia Egyetem, Charlottesville, Virginia, Amerikai Egyesült Államok,

megváltoztatják

Caio C. D. Pinheiro

2 Biomedicina Intézet, Ceará Szövetségi Egyetem, Fortaleza, Brazília,

Edna I. Zaenker

1 Fertőző betegségek és a nemzetközi egészségügy osztálya, Virginia Egyetem, Charlottesville, Virginia, Amerikai Egyesült Államok,

David T. Bolick

1 Fertőző betegségek és a nemzetközi egészségügy osztálya, Virginia Egyetem, Charlottesville, Virginia, Amerikai Egyesült Államok,

Glynis L. Kolling

1 Fertőző betegségek és a nemzetközi egészségügy osztálya, Virginia Egyetem, Charlottesville, Virginia, Amerikai Egyesült Államok,

Edward van Opstal

1 Fertőző betegségek és a nemzetközi egészségügy osztálya, Virginia Egyetem, Charlottesville, Virginia, Amerikai Egyesült Államok,

Francisco J. D. Noronha

2 Biomedicina Intézet, Ceará Szövetségi Egyetem, Fortaleza, Brazília,

Pedro H. Q. S. De Medeiros

2 Biomedicina Intézet, Ceará Szövetségi Egyetem, Fortaleza, Brazília,

Raphael S. Rodriguez

2 Biomedicina Intézet, Ceará Szövetségi Egyetem, Fortaleza, Brazília,

Aldo A. Lima

2 Biomedicina Intézet, Ceará Szövetségi Egyetem, Fortaleza, Brazília,

Richard L. Guerrant

1 Fertőző betegségek és a nemzetközi egészségügy osztálya, Virginia Egyetem, Charlottesville, Virginia, Amerikai Egyesült Államok,

Cirle A. Warren

1 Fertőző betegségek és a nemzetközi egészségügy osztálya, Virginia Egyetem, Charlottesville, Virginia, Amerikai Egyesült Államok,

A kísérletek megtervezése és megtervezése: CAW JHM CCDP RSR DTB. Végezte a kísérleteket: JHM CCDP EZ RSR EVO PDM FJDN. Elemezte az adatokat: JHM CCDP. Hozzájáruló reagensek/anyagok/elemző eszközök: CAW RLG GLK. Írtam a papírt: JHM CCDP CAW. A tanulmány tervezésében segédkezik: AAL.

Társított adatok

Minden releváns adat megtalálható a dokumentumban és a kiegészítő információkat tartalmazó fájlokban.

Absztrakt

Háttér

A Clostridium difficile az antibiotikumokkal összefüggő hasmenés fő azonosítható és kezelhető oka. A rossz táplálkozási állapot hozzájárul a halálozáshoz a különböző kórokozók elleni gyengített gazdaszervezeten keresztül. A vizsgálat elsődleges célja a csökkentett fehérjetartalmú étrend hozzájárulásának értékelése egér modellben a C. difficile fertőzés kimeneteléhez.

Mód

A C57BL/6 egereket hagyományos házi chow-val vagy meghatározott táplálékkal etették 20% fehérjével vagy 2% fehérjével, és C. difficile> VPI10463 törzzsel fertőzték meg. Az állatokat monitoroztuk a betegség súlyossága, a clostridialis elválasztás és a széklet toxin szintje szempontjából. A szelektált bélmikrobiotát székletben mértük, és a C. difficile növekedését és a toxintermelést ex vivo mennyiségileg meghatároztuk kezeletlen vagy antibiotikummal kezelt, különböző étrendekkel etetett egerek béltartalmában.

Eredmények

Meghatározott étrenddel etetett C. difficile fertőzött egerek, különösen (és váratlanul) fehérjehiányos étrenddel, megnövekedett túléléssel, csökkent fogyással és csökkent a betegség súlyosságával. A C. difficile leadása és a toxin mennyisége a hagyományos étrendcsoport székletében megnőtt a fertőzés után 1 nappal bármelyik meghatározott étrendhez képest. A hagyományos étrenddel etetett egereknek az antibiotikum-expozíciót követően megnőtt a bél Firmicutes/Bacteroidetes aránya, szemben a fehérje által meghatározott 2% -os vagy 20% -os tápanyag-étrenddel. Az antibiotikummal kezelt egerek ex vivo vakbéltartalmának oltása mindkét meghatározott étrendben csökkent toxintermelést és C. difficile növekedést mutatott, összehasonlítva a hagyományos étrenddel.

Következtetések

Megállapították, hogy az alacsony fehérjetartalmú étrend és a meghatározott tápanyag-étrend egerekben védelmet nyújt a CDI ellen. Az étrend által kiváltott, a bél mikrobiotájában bekövetkező változások befolyásolhatják a kolonizációs rezisztenciát és a clostridialis toxin termelést meghatározott tápanyag-étrendben a hagyományos étrendhez képest, ami a túlélés növekedéséhez vezet. Azonban tovább kell tisztázni azokat a mechanizmusokat, amelyek 2% és 20% közötti fehérje által meghatározott tápanyag-étrend közötti túlélési különbségekhez vezettek.

Bevezetés

A Clostridium difficile egy anaerob, spóraképző, gram-pozitív baktérium [1], amely elsősorban két toxin, a TcdA és a TcdB aktivitása révén okoz betegséget. Egyes C. difficile törzsek egy harmadik toxint, bináris toxint (CDT) vagy C. difficile transzferázt termelnek, amelyek hozzájárulhatnak a hipervirulenciához (például a Nap1/027 törzsben) [2]. A C. difficile-t az antibiotikumokkal társított hasmenés fő azonosítható és kezelhető kórokozójaként is elismerték [3]. A C. difficile fertőzés (CDI) klinikai tartománya széles, a tünetmentes szállítástól az enyhe, önkorlátozó hasmenésen át a súlyos pseudomembranosus vastagbélgyulladásig (PMC) [4]. A hipervirulens törzsek megjelenésével és az antibiotikumok fokozott alkalmazásával a CDI előfordulása drámaian megnőtt az elmúlt években. A Kanadában, az USA-ban és Európában végzett vizsgálatok szerint az elmúlt évtizedben a CDI előfordulása kétszer-négyszeresére nőtt [5, 6].

Az antibiotikum-expozíció a legfontosabb kockázati tényező a CDI kialakulásában [7]. Az antimikrobiális szerek megjelenése előtt a PMC viszonylag ritka betegség volt, amely jórészt vastagbél-, kismedencei vagy gyomorműtétekkel társult [4]. A kommensális mikrobiota gátolja a C. difficile és más enterális kórokozók kolonizációját és túlszaporodását [8, 9]. Az antibiotikumokkal társult hasmenésben szenvedő betegeknél megváltozott a bél mikrobiota összetétele [10]. Az antibiotikumok mellett számos más fontos kockázati tényező is társul a CDI-hez, ideértve az időskort [7, 11], a gyakori kórházi ápolásokat és a hosszan tartó kórházi tartózkodást [12, 13]. A táplálkozási állapot hatását a CDI-re nem vizsgálták.

A rossz táplálkozási állapotot széles körben elismert egészségügyi problémának ismerik el, amelynek következményei egyszerre vannak akutak és gyakran hosszú távúak is. Az alultápláltság közvetlenül vagy közvetve hozzájárul a halálozáshoz azáltal, hogy gyengül a védekezés más betegségek, például malária, légzőszervi vagy hasmenéses betegségek ellen [14]. Kimutatták, hogy egyes enterális fertőzések, például kriptosporidiózis, giardiasis és enteroaggregatív E. coli esetében a fehérjehiányos étrend rosszabb eredményeket eredményez ezekből a betegségekből az enterális fertőzés egérmodelljeiben [15–17].

Az étrend megváltoztatja az emberekben a bél mikrobiotáját [18]. Specifikus tápanyagok társíthatók a bél mikrobiota változásaihoz, amelyek megváltoztatják a bélgyulladás súlyosságát (pl. A Bilophilia wadsworthia túlnövekedése az IL-10 knockout egerekben a túlzott telített zsírfogyasztás következtében rosszabb krónikus vastagbélgyulladáshoz vezet [19], amely általában ebben az állatmodellben fordul elő), míg a probiotikumok (a Lactobacillus, a Bifidobacterium és a Streptococcus salivarius kombinációja) segíthet enyhíteni az emberek gyulladásos bélbetegségét [20]. Mivel az étrend megváltoztatja a bél mikrobiotáját és a táplálkozási állapot, beleértve a fehérjehiányt, befolyásolja az egyéb enterális fertőzések iránti fogékonyságot, megvizsgáltuk, hogy a fehérje-alultáplált étrend hogyan változtathatja meg a betegség súlyosságát a CDI egér modelljében, és megvizsgáltuk a csökkentett fehérjetartalmú étrend szerepét egérmodellben kiválasztott commensalis mikrobiotán és a fertőzés terhein. Meglepő módon azt találtuk, hogy a fehérje egy alultáplált fehérje étrend védelmet nyújt a CDI-vel szembeni mortalitás ellen, míg a hagyományos étrend megnövekedett mortalitással rendelkezik bármely meghatározott tápanyag-étrendhez képest, valamint a kórokozók terhelésének növekedésével és a mikrobiota változásával.

Módszerek és anyagok

Egér diéták