Nový výzkum odhaluje, že to, co jíme, až po typ dietního proteinu, může narušit rovnováhu mezi Vibrio cholerae a střevní mikroflórou, přetvořit bakteriální soutěž a potenciál onemocnění během infekce cholery.
Studie: Dieta moduluje kolonizaci Vibrio cholerae a konkurenční výsledky se střevní mikroflórou. Obrazový kredit: Kateryna Kon / Shutterstock.com
Nedávná studie publikovaná v Buněčný hostitel a mikrob zkoumá roli složek stravy a střevní mikroflóra v Vibrio cholerae infekce, běžně označovaná jako cholera.
Riziko cholery je utvářeno interakcemi strava-mikrobiota
Cholera je závažné průjmové onemocnění, které celosvětově postihuje více než 2,9 milionu lidí, z nichž 95 000 na tuto infekci každý rok zemře. Virulence V. cholerae je určována koordinovanou expresí několika virulentních faktorů uprostřed destruktivních pokusů mikroorganismů v gastrointestinálním traktu s cílem zabránit kolonizaci patogeny.
Účinnost tyto hostitelské obrany proti V. cholerae infekce je dána složením střeva mikrobiomkterý je ovlivněn každodenními stravovacími návyky a ovlivňuje jeho rozmanitost a množství. Například konzumace vlákniny vede k produkci mastných kyselin s krátkým řetězcem (SCFA), které zabraňují průjmu tím, že usnadňují absorpci sodíku a vody.
Ústřední úloha stravy v prevalenci a závažnosti cholery je ilustrována její silnou asociací s podvýživou, běžnou komorbiditou v oblastech endemických cholery. Nicméně zůstává nejasné, jak výživa ovlivňuje V. cholerae genová exprese, zdatnost a konkurence se střevním mikrobiomem během infekce.
Specifické účinky na makroživiny V. cholerae kolonizace
Současná studie zkoumala, jak se makronutrienty v hostitelské stravě podílejí na kolonizaci střeva a kompetici V. cholerae. Za tímto účelem byly myši infikovány specifickými patogeny (SPF). V. cholerae při konzumaci stravy bohaté na sacharidy, bílkoviny nebo tuky, přičemž všechny minerály a vitamíny jsou v obou skupinách podobné.
Myši konzumující stravu s vysokým obsahem bílkovin (na bázi kaseinu) vykazovaly výrazně nižší hodnoty V. cholerae kolonizace ve srovnání s těmi, kteří konzumují jinou rafinovanou stravu nebo kontrolní potravu. V. cholerae tvořily 99,9 % bakterií přítomných v gastrointestinálním traktu těchto myší, což ukazuje, že sníženou kolonizaci nelze pravděpodobně vysvětlit reziduálními střevními komenzály po léčbě antibiotiky.
Již dříve bylo prokázáno, že kasein, který byl primární proteinovou složkou této rafinované stravy, inhibuje vazbu toxinu cholery (CT). in vitro. K objasnění této potenciální asociace výzkumníci zopakovali svůj experiment s použitím rafinované stravy s vysokým obsahem bílkovin se sójovým proteinem nebo pšeničným lepkem. Ve srovnání s myšmi krmenými kaseinovou nebo pšeničnou lepkovou dietou byl vysoký příjem sójových bílkovin spojen s vyšším příjmem V. cholerae kolonizace.
Celkem 202, 1 288 a 678 genů bylo odlišně exprimováno ve vzorcích fekální DNA získaných od myší konzumujících sójové boby, pšeničný lepek a kaseinovou stravu s vysokým obsahem bílkovin ve srovnání s kontrolami. Konzumace kaseinu a pšeničného lepku vedla k většímu stupni podobnosti v up- nebo downregulované genové expresi ve srovnání s dietou se sójovým proteinem.
Konkrétněji konzumace kaseinu nebo pšeničného lepku snižovala expresi genů zapojených do oxidativní fosforylace, cyklu tricyklických kyselin (TCA) a metabolismu uhlíku, což naznačuje, že kasein nebo pšeničný lepek mohou ovlivnit V. cholerae metabolismus během infekce. Významná upregulace drah souvisejících se sírou byla také spojena s kaseinem a pšeničným lepkem ve srovnání se sójovým proteinem.
Všechny zdroje bílkovin ve vysokoproteinových dietách vedly k tendence ke snížené expresi CT genů ctxAB, geny toxinu koregulovaného pilusu (TCP) a přídatné kolonizační faktory, ačkoli většina těchto změn nedosáhla statistické významnosti, s výjimkou tcpF. Strava bohatá na kasein snížila regulaci genů zapojených do bičíkových genů třídy II a IV, které kódují body-hák, bičík a specifické motorické komponenty. Bylo zjištěno, že kasein a pšeničný lepek významně regulují geny kódující prvky sekrečního systému typu VI (T6SS) zapojené do intra-bakteriální konkurence ve srovnání se sójovým proteinem a kontrolní stravou.
Strava hostitele může široce ovlivnit V. cholerae genová exprese v metabolismu, motilitě a expresi virulence.
Poté vědci provedli genetický screening pomocí sekvenování místa vložení transpozonu (TN-seq), aby identifikovali mutantní kmeny V. cholerae které byly účinnější při kolonizaci myšího gastrointestinálního traktu ve srovnání s kmeny divokého typu. Za tímto účelem bylo identifikováno 3 061, shromážděno a zavedeno do myší konzumujících buď kaseinovou nebo kontrolní dietu.
Po deleci bylo jako podpůrné identifikováno celkem 40 genů V. cholerae kolonizace u myší konzumujících stravu bohatou na kasein, z nichž 16 bylo zapojeno do dráhy bičíkového sestavení. Údaje o sekvenování ribonukleové kyseliny (RNA-seq) tomu nasvědčují V. cholerae downreguluje downstream bičíkové strukturální geny po vysokém příjmu kaseinu.
V. cholerae s mutací v bičíkovém master regulačním genu flrA silně překonal kmen divokého typu u myší konzumujících stravu s vysokým obsahem kaseinu, což zvýšilo úroveň kolonizace čtyři dny po infekci. Přítomnost flrA mutace také obnovily genovou expresi dráhy T6SS, která byla dříve potlačena u kmenů divokého typu po příjmu stravy bohaté na kasein. Zejména účinky flrA mutace na úrovních kolonizace nebyly pozorovány, když byla konzumována strava bohatá na sójové bílkoviny.
Další experimenty ukázaly, že tyto změny v aktivitě T6SS závislé na stravě změnily mezi sebou konkurenční interakce V. cholerae a střevních komenzálů, včetně člověka Escherichia coli izolovat, a tím během infekce přetvářet strukturu mikrobioty.
Tato zjištění naznačují dietní intervence pro omezení V. cholerae a zdůrazňují důležitost diety v interakcích patogen-komenzální.
