Az étrendi fehérje megváltoztatja a kolerabaktériumok betelepítését a belekben

Az étrendi fehérje megváltoztatja a kolerabaktériumok betelepítését a belekben

Az új kutatások azt mutatják, hogy amit eszünk, az étrendi fehérje típusáig, az befolyásolhatja a Vibrio cholerae és a bélmikrobióta közötti egyensúlyt, megváltoztatva a bakteriális versengést és a betegség potenciálját a kolerafertőzés során.

Egy nemrégiben megjelent tanulmánySejtgazda és mikroba az étrend összetevőinek és a bélmikrobióta szerepét vizsgáljaVibrio choleraeFertőzés, amelyet általában únmint a kolera.

A kolera kockázatát az étrend és a mikrobiota közötti kölcsönhatások befolyásolják

A kolera egy súlyos hasmenéses betegség, amely több mint 2,9 millió embert érint világszerte, és évente 95 000-en halnak meg ebben a fertőzésben. A V. cholerae virulenciáját több virulenciafaktor összehangolt expressziója határozza meg a gasztrointesztinális traktusban a mikroorganizmusok pusztítási kísérletei közepette, amelyek célja a kórokozók megtelepedésének megakadályozása.

Ennek a gazdaszervezetnek a V. cholerae fertőzéssel szembeni védekezésének hatékonyságát a bélmikrobióma összetétele határozza meg, amelyet a napi táplálkozási szokások befolyásolnak, és befolyásolják annak sokféleségét és mennyiségét. Például a rostok fogyasztása rövid láncú zsírsavak (SCFA) termelődéséhez vezet, amelyek megakadályozzák a hasmenést azáltal, hogy megkönnyítik a nátrium és a víz felszívódását.

Az étrend központi szerepét a kolera prevalenciájában és súlyosságában jól mutatja, hogy szoros összefüggésben áll az alultápláltsággal, amely gyakori komorbiditás a kolera endémiás területeken. Mindazonáltal továbbra sem világos, hogy az étrend hogyan befolyásolja a génexpressziót, a fittséget és a V. cholerae bélmikrobiómával való versengést a fertőzés során.

A makrotápanyag-specifikus hatások a V. cholerae kolonizációjára

A jelenlegi tanulmány azt vizsgálta, hogy a gazdaszervezetben lévő makrotápanyagok hogyan vesznek részt a V. cholerae bélrendszeri kolonizációjában és versengésében. Ebből a célból specifikus kórokozómentes (SPF) egereket fertőztünk meg V. cholerae-vel, miközben magas szénhidrát-, fehérje- vagy zsírtartalmú étrendet fogyasztottak, az ásványi anyagok és vitaminok mindegyike hasonló volt a csoportok között.

Azok az egerek, amelyek magas fehérjetartalmú (kazein alapú) étrendet fogyasztottak, szignifikánsan alacsonyabb V. cholerae kolonizációt mutattak azokhoz az egerekhez képest, amelyek más finomított étrendet vagy kontrolltápokat fogyasztottak. A V. cholerae az ezen egerek gyomor-bél traktusában jelenlévő baktériumok 99,9%-át tette ki, ami arra utal, hogy a kolonizáció csökkenése valószínűleg nem magyarázható az antibiotikum-kezelést követően megmaradt bélrendszeri kommenzálisokkal.

A kazein, a kifinomult étrend fő fehérjekomponense, korábban kimutatták, hogy gátolja a koleratoxin (CT) kötődését in vitro. Ennek a lehetséges összefüggésnek a tisztázása érdekében a kutatók megismételték kísérletüket egy szójababfehérjét vagy búzaglutént tartalmazó, magas fehérjetartalmú, finomított étrenddel. A kazeinnel vagy búzagluténnel etetett egerekhez képest a magas szójafehérje bevitel a V. cholerae nagyobb megtelepedésével járt.

Összesen 202, 1288 és 678 gén expresszálódott eltérően a magas fehérjetartalmú szójabab, búzaglutén és kazein diétát fogyasztó egerek széklet DNS-mintáiban a kontrollokhoz képest. A kazein és búzaglutén diéták fogyasztása nagyobb fokú hasonlóságot eredményezett a felfelé vagy lefelé szabályozott génexpresszióban a szójafehérje diétához képest.

Pontosabban, a kazeinnel vagy búzagluténnel finomított étrend csökkentette az oxidatív foszforilációban, a triciklusos savciklusban (TCA) és a szén-anyagcserében részt vevő gének expresszióját, ami arra utal, hogy a kazein vagy a búzaglutén befolyásolhatja a V. cholerae metabolizmusát a fertőzés során. A kénnel kapcsolatos jelátviteli útvonalak jelentős felszabályozását a kazein és a búzaglutén is összefüggésbe hozza a szójababfehérjével.

Minden fehérjeforrás magas fehérjetartalmú étrendet eredményezett A CT gének ctxAB, toxin co-regulated pilus (TCP) gének és járulékos kolonizációs faktorok expressziójának csökkenése irányába mutatott tendenciák, bár ezeknek a változásoknak a többsége, a tcpF kivételével, nem érte el a statisztikai szignifikanciát. A kazeinben gazdag étrend leszabályozta a II. és IV. osztályú flagelláris génekben szerepet játszó géneket, amelyek a testhorgot, a flagellint és a specifikus motorkomponenseket kódolják. A kazein és a búzaglutén szignifikánsan szabályozza a VI. típusú szekréciós rendszer (T6SS) elemeit kódoló géneket, amelyek részt vesznek az intrabakteriális kompetícióban, összehasonlítva a szójafehérjével és a kontroll étrenddel.

A gazdaszervezet étrendje nagymértékben befolyásolhatja a V. cholerae génexpresszióját az anyagcserével, a mozgékonysággal és a virulencia expressziójával kapcsolatban.

A kutatók ezután genetikai szűrést végeztek transzpozon beszúrási hely szekvenálás (TN-seq) segítségével, hogy azonosítsák a V. cholerae mutáns törzseit, amelyek hatékonyabbak voltak az egér gyomor-bél traktusának kolonizálásában, mint a vad típusú törzsek. Ebből a célból 3061-et azonosítottak, egyesítettek és bevittek olyan egerekbe, amelyek magas kazeintartalmú diétát vagy kontroll étrendet fogyasztottak.

A deléciót követően összesen 40 gént azonosítottak, amelyek támogatják a V. cholerae kolonizációját kazeinben gazdag étrendet fogyasztó egerekben, amelyek közül 16 részt vett a flagella-összeállításban. A ribonukleinsav szekvenálás (RNS-seq) adatai arra utalnak, hogy a V. cholerae leszabályozza a downstream flagelláris szerkezeti géneket magas kazeinbevitelt követően.

A flagelláris fő szabályozó gén flrA mutációjával rendelkező V. cholerae szignifikánsan felülmúlta a vad típusú törzset a kazeinben gazdag étrendet fogyasztó egerekben, növelve a kolonizációs arányt négy nappal a fertőzés után. Az flrA mutációk jelenléte helyreállította a T6SS útvonal génexpresszióját is, amelyet korábban a vad típusú törzsekben elnyomtak a kazeinben gazdag étrend elfogyasztása után. Nevezetesen, az flrA mutációk kolonizációs rátára gyakorolt ​​hatását nem figyelték meg, amikor magas fehérjetartalmú szójabab étrendet fogyasztottak.

További kísérletek kimutatták, hogy a T6SS aktivitásának ezek a diéta által kiváltott változásai megváltoztatták a V. cholerae és a bélrendszeri kommenzálisok, köztük a humán Escherichia coli izolátum közötti kompetitív kölcsönhatásokat, ezáltal a fertőzés során a mikrobiota szerkezetét átalakították.

Ezek az eredmények étrendi beavatkozásokat sugallnak a V. cholerae korlátozása érdekében, és rávilágítanak az étrend fontosságára a kórokozó-kommensális kölcsönhatásokban.

Források: