Nature:膳食海藻糖增加流行性艰难梭菌的毒力

2018-01-12 绿谷生物 生物谷
浏览

艰难梭菌(Clostridium difficile)流行病的爆发频率和严重性的增加与广泛使用的食品添加剂海藻糖相关联。在一项新的研究中,来自美国贝勒医学院等研究机构的研究人员发现在实验室测试和动物模型中,海藻糖增强了在病人感染中占主导地位的流行性艰难梭菌谱系的毒力。相关研究结果于2018年1月3日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Dietary trehalose enhances virulence of epidemic Clostridium difficile”。

 

论文通信作者、贝勒医学院分子病毒学与微生物学教授Robert Britton博士说,“艰难梭菌感染在医院一直是一个问题:在过去的15年里,它已成为发达国家医院获得性感染的最常见原因。”

根据美国疾病控制与预防中心(CDC)的统计,艰难梭菌是美国传染病相关死亡的主要原因。在2015年,CDC报道艰难梭菌在这一年中导致将近50万人感染,并且估计有2.9万人死亡。这种细菌导致危及生命的结肠炎症和腹泻。65岁及以上的患者面临着最大的风险,而且大部分感染发生在接受医疗护理和抗生素治疗的人群中。

论文第一作者、Britton实验室博士后研究员James Collins博士说,“我们的团队和其他人已发现艰难梭菌谱系RT027和RT078近期在全球范围内已经占据主导地位。这些谱系可在人们身上存在多年,但不会引发重大的流行病;在20世纪80年代,它们并没有流行性或高毒性,但是在2000年以后,它们开始占据主导地位并引发重大的流行病。我们想知道是什么让这些谱系成为一种主要的健康风险。”

饮食和细菌毒力

对氟喹诺酮类抗生素的耐药性可能是促进艰难梭菌谱系RT027引发流行病的因素之一。

Collins说,“但是,氟喹诺酮类抗生素耐药性也是其他的不会引发流行病的艰难梭菌谱系的一个特征。我们寻找促进RT027和RT078增加它们的毒力的其他因素。”

这些研究人员研究了RT027和RT078偏好的食物来源。他们发现这些艰难梭菌谱系能够在比其他的艰难梭菌谱系所需的低大约1000倍的海藻糖水平下生长,这就成为RT027和RT078的一个主要优势。就RT027和RT078而言,每种谱系高度有效地使用海藻糖,并且进化出独立的机制来使用这种糖。为了将代谢低水平海藻糖的能力与疾病严重程度的增加相关联在一起,他们研究使用感染上艰难梭菌的小鼠模型。

Collins说,“小鼠接受艰难梭菌RT027谱系和含有或不含有低海藻糖水平的饮食。这些小鼠吃的东西在RT027感染的严重性中起着重要的作用;摄入海藻糖的那组小鼠具有更高的死亡率。”

进一步的实验表明,在海藻糖存在的情况下疾病严重程度的增加不能通过这些小鼠具有较高的艰难梭菌RT027数量的小鼠来加以解释,相反使得这种感染更加严重的是RT027产生更高水平的毒素。

这些实验和其他实验提供证据证实,膳食海藻糖使得引发流行病的艰难梭菌谱系占据主导地位和具有更高的毒力。鉴于允许这些细菌代谢海藻糖并增加毒素产生的遗传因子在流行病开始爆发之前就已存在,这些研究人员研究了是什么可能引发艰难梭菌流行病。

Britton说,“2000年,海藻糖在美国被批准作为一种食品添加剂用于包括寿司、蔬菜到冰淇淋在内的食品中,而且在大约三年后,两种艰难梭菌谱系引发的流行病开始增加。其他因素也可能作出贡献,但我们认为海藻糖是一个关键的触发因素。”

Collins说,“这项研究的一个重要贡献是认识到我们曾经认为是非常安全的人食用糖,能够产生意想不到的后果。我们的研究提示着医院患者饮食中的海藻糖对RT027和RT078流行病爆发的影响应该进一步接受研究。”

参考资料:

J. Collins, C. Robinson, H. Danhof et al. Dietary trehalose enhances virulence of epidemic Clostridium difficile. Nature, Published online: 03 January 2018, doi:10.1038/nature25178