يغير البروتين الغذائي الطريقة التي تستعمر بها بكتيريا الكوليرا الأمعاء

يغير البروتين الغذائي الطريقة التي تستعمر بها بكتيريا الكوليرا الأمعاء

يظهر بحث جديد أن ما نأكله، وصولا إلى نوع البروتين الغذائي، يمكن أن يؤثر على التوازن بين ضمة الكوليرا والميكروبات المعوية، مما يغير المنافسة البكتيرية واحتمالية الإصابة بالأمراض أثناء الإصابة بالكوليرا.

دراسة حديثة نشرت فيمضيف الخلية والميكروب يدرس دور المكونات الغذائية والميكروبات المعويةضمة الكوليراالعدوى، ويشار إليها عادة باسممثل الكوليرا.

يتأثر خطر الإصابة بالكوليرا بالتفاعلات بين النظام الغذائي والميكروبات

الكوليرا مرض إسهال خطير يؤثر على أكثر من 2.9 مليون شخص في جميع أنحاء العالم، ويموت 95 ألف شخص بسبب هذه العدوى كل عام. يتم تحديد ضراوة ضمة الكوليرا من خلال التعبير المنسق لعوامل الضراوة المتعددة وسط محاولات تدمير الكائنات الحية الدقيقة في الجهاز الهضمي بهدف منع استعمار مسببات الأمراض.

يتم تحديد فعالية هذا الدفاع المضيف ضد عدوى ضمة الكوليرا من خلال تكوين ميكروبيوم الأمعاء، الذي يتأثر بالعادات الغذائية اليومية ويؤثر على تنوعه وكميته. على سبيل المثال، يؤدي استهلاك الألياف إلى إنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs)، والتي تمنع الإسهال عن طريق تسهيل امتصاص الصوديوم والماء.

ويتجلى الدور المركزي للنظام الغذائي في انتشار وشدة الكوليرا من خلال ارتباطه القوي بسوء التغذية، وهو مرض مصاحب شائع في المناطق الموبوءة بالكوليرا. ومع ذلك، لا يزال من غير الواضح كيف يؤثر النظام الغذائي على التعبير الجيني، واللياقة البدنية، والمنافسة مع الميكروبيوم المعوي لضمة الكوليرا أثناء الإصابة.

التأثيرات الخاصة بالمغذيات الكبيرة على استعمار ضمة الكوليرا

تناولت الدراسة الحالية كيفية مشاركة المغذيات الكبيرة في النظام الغذائي المضيف في الاستعمار المعوي والمنافسة بواسطة ضمة الكوليرا. ولهذا الغرض، تم إصابة فئران معينة خالية من مسببات الأمراض ببكتيريا ضمة الكوليرا أثناء تناول نظام غذائي غني بالكربوهيدرات أو البروتينات أو الدهون، مع تشابه جميع المعادن والفيتامينات بين المجموعات.

أظهرت الفئران التي تناولت نظامًا غذائيًا عالي البروتين (يعتمد على الكازين) انخفاضًا ملحوظًا في استعمار ضمة الكوليرا مقارنة بالفئران التي تناولت أنظمة غذائية مكررة أخرى أو أطعمة متحكمة. تمثل ضمة الكوليرا 99.9٪ من البكتيريا الموجودة في الجهاز الهضمي لهذه الفئران، مما يشير إلى أنه من غير المرجح أن يتم تفسير انخفاض الاستعمار من خلال بقايا الأمعاء بعد العلاج بالمضادات الحيوية.

وقد ثبت سابقًا أن الكازين، وهو مكون البروتين الرئيسي في هذا النظام الغذائي المكرر، يمنع ارتباط سموم الكوليرا (CT) في المختبر. ولتوضيح هذا الارتباط المحتمل، كرر الباحثون تجربتهم باستخدام نظام غذائي مكرر عالي البروتين يحتوي على بروتين فول الصويا أو جلوتين القمح. بالمقارنة مع الفئران التي تغذت على الكازين أو غلوتين القمح، ارتبط تناول كميات كبيرة من بروتين الصويا بزيادة استعمار ضمة الكوليرا.

تم التعبير بشكل مختلف عن 202 و1288 و678 جينًا في عينات الحمض النووي البرازية من الفئران التي تستهلك وجبات عالية البروتين من فول الصويا وجلوتين القمح والكازين مقارنة بالضوابط. أدى استهلاك الكازين وغلوتين القمح إلى درجة أكبر من التشابه في التعبير الجيني لأعلى أو لأسفل مقارنة بنظام بروتين الصويا.

وبشكل أكثر تحديدًا، فإن استهلاك الأنظمة الغذائية المكررة باستخدام الكازين أو جلوتين القمح قلل من التعبير عن الجينات المشاركة في الفسفرة التأكسدية، ودورة حمض ثلاثية الحلقات (TCA)، واستقلاب الكربون، مما يشير إلى أن الكازين أو جلوتين القمح قد يؤثر على استقلاب ضمة ​​الكوليرا أثناء العدوى. ارتبط أيضًا التنظيم الكبير لمسارات الإشارات المرتبطة بالكبريت بالكازين وجلوتين القمح مقارنة ببروتين فول الصويا.

جميع مصادر البروتين أدت إلى اتباع نظام غذائي عالي البروتين الاتجاهات نحو انخفاض التعبير عن جينات CT ctxAB وجينات pilus (TCP) الخاضعة للتنظيم المشترك وعوامل الاستعمار الإضافية، على الرغم من أن معظم هذه التغييرات، باستثناء tcpF، لم تصل إلى دلالة إحصائية. النظام الغذائي الغني بالكازين ينظم الجينات المشاركة في جينات السوط من الصنف الثاني والرابع، والتي تشفر خطاف الجسم، والسوط، ومكونات حركية محددة. تم العثور على الكازين وغلوتين القمح ينظمان بشكل كبير الجينات التي تشفر عناصر نظام إفراز النوع السادس (T6SS) المتورط في المنافسة داخل البكتيريا مقارنة ببروتين الصويا والنظام الغذائي المتحكم.

يمكن أن يؤثر النظام الغذائي المضيف إلى حد كبير على التعبير الجيني لضمة الكوليرا المتعلق بالتمثيل الغذائي والحركة والتعبير عن الفوعة.

أجرى الباحثون بعد ذلك فحصًا جينيًا باستخدام تسلسل موقع إدخال الترانسبوزون (TN-seq) لتحديد السلالات الطافرة من ضمة الكوليرا التي كانت أكثر فعالية في استعمار الجهاز الهضمي للفأر مقارنة بالسلالات البرية. ولتحقيق هذه الغاية، تم تحديد 3061 حالة، وتم تجميعها وإدخالها في الفئران التي تستهلك إما نظامًا غذائيًا عالي الكازين أو نظامًا غذائيًا متحكمًا.

بعد الحذف، تم تحديد إجمالي 40 جينًا تدعم استعمار ضمة الكوليرا في الفئران التي تستهلك نظامًا غذائيًا غنيًا بالكازين، وشارك 16 منها في تجميع الأسواط. تشير بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA-seq) إلى أن ضمة الكوليرا تقوم بتنظيم الجينات الهيكلية السوطية في اتجاه مجرى النهر بعد تناول كميات كبيرة من الكازين.

تغلبت ضمة الكوليرا مع طفرة في الجين التنظيمي الرئيسي للسوط flrA بشكل كبير على السلالة البرية في الفئران التي تستهلك نظامًا غذائيًا غنيًا بالكازين، مما أدى إلى زيادة معدل الاستعمار بعد أربعة أيام من الإصابة. أدى وجود طفرات flrA أيضًا إلى استعادة التعبير الجيني لمسار T6SS، والذي تم قمعه سابقًا في السلالات البرية بعد تناول نظام غذائي غني بالكازين. والجدير بالذكر أن آثار طفرات flrA على معدلات الاستعمار لم تتم ملاحظتها عند استهلاك نظام غذائي عالي البروتين لفول الصويا.

وأظهرت تجارب أخرى أن هذه التغييرات التي يسببها النظام الغذائي في نشاط T6SS غيرت التفاعلات التنافسية بين ضمة الكوليرا والمتعايشات المعوية، بما في ذلك عزلة الإشريكية القولونية البشرية، وبالتالي إعادة تشكيل بنية الكائنات الحية الدقيقة أثناء العدوى.

تشير هذه النتائج إلى تدخلات غذائية للحد من ضمة الكوليرا وتسليط الضوء على أهمية النظام الغذائي في التفاعلات المتبادلة بين مسببات الأمراض.

مصادر: