Proteinele alimentare modifică modul în care bacteriile holerei colonizează intestinele

Proteinele alimentare modifică modul în care bacteriile holerei colonizează intestinele

Noile cercetări arată că ceea ce mâncăm, până la tipul de proteine ​​din dietă, poate influența echilibrul dintre Vibrio cholerae și microbiota intestinală, modificând competiția bacteriană și potențialul de îmbolnăvire în timpul infecției cu holeră.

Un studiu recent publicat înCelulă gazdă și microbi examinează rolul componentelor dietetice și al microbiotei intestinaleVibrio choleraeInfecție, denumită în mod obișnuit caca holera.

Riscul de holeră este influențat de interacțiunile dintre dietă și microbiotă

Holera este o boală diareică gravă care afectează peste 2,9 milioane de oameni din întreaga lume, 95.000 de oameni mor din cauza acestei infecții în fiecare an. Virulența V. cholerae este determinată de exprimarea coordonată a multiplilor factori de virulență pe fondul încercărilor de distrugere a microorganismelor din tractul gastrointestinal menite să prevină colonizarea agenților patogeni.

Eficacitatea acestei apărări a gazdei împotriva infecției cu V. cholerae este determinată de compoziția microbiomului intestinal, care este influențat de obiceiurile alimentare zilnice și îi afectează diversitatea și cantitatea. De exemplu, consumul de fibre duce la producerea de acizi grași cu lanț scurt (SCFA), care previn diareea prin facilitarea absorbției de sodiu și apă.

Rolul central al dietei în prevalența și severitatea holerei este ilustrat de asocierea sa puternică cu malnutriția, o comorbiditate comună în zonele cu holeră-endemică. Cu toate acestea, rămâne neclar modul în care dieta influențează expresia genelor, fitnessul și competiția cu microbiomul intestinal al V. cholerae în timpul infecției.

Efectele specifice macronutrienților asupra colonizării V. cholerae

Studiul actual a examinat modul în care macronutrienții din dieta gazdei sunt implicați în colonizarea intestinală și competiția de către V. cholerae. În acest scop, șoarecii fără agenți patogeni specifici (SPF) au fost infectați cu V. cholerae în timp ce consumau o dietă bogată în carbohidrați, proteine ​​sau grăsimi, cu toate mineralele și vitaminele similare între grupuri.

Șoarecii care au consumat o dietă bogată în proteine ​​(pe bază de cazeină) au prezentat o colonizare semnificativ mai scăzută cu V. cholerae, comparativ cu șoarecii care au consumat alte diete rafinate sau alimente de control. V. cholerae a reprezentat 99,9% din bacteriile prezente în tractul gastrointestinal al acestor șoareci, ceea ce sugerează că este puțin probabil ca reducerea colonizării să fie explicată de comensalii intestinali reziduali în urma tratamentului cu antibiotice.

Cazeina, principala componentă proteică a acestei diete rafinate, s-a dovedit anterior că inhibă legarea toxinei holerice (CT) in vitro. Pentru a clarifica această posibilă legătură, cercetătorii și-au repetat experimentul folosind o dietă rafinată bogată în proteine, care conține proteine ​​din soia sau gluten de grâu. În comparație cu șoarecii hrăniți cu cazeină sau gluten de grâu, aportul ridicat de proteine ​​din soia a fost asociat cu o mai mare colonizare a V. cholerae.

Un total de 202, 1.288 și 678 de gene au fost exprimate diferențiat în probele de ADN fecal de la șoareci care consumau diete bogate în soia, gluten de grâu și cazeină în comparație cu martorii. Consumul de diete cu cazeină și gluten de grâu a dus la un grad mai mare de similaritate în expresia genelor reglate în sus sau în jos, comparativ cu dieta cu proteine ​​din soia.

Mai precis, consumul de diete rafinate cu cazeină sau gluten de grâu a redus expresia genelor implicate în fosforilarea oxidativă, ciclul acidului triciclic (TCA) și metabolismul carbonului, sugerând că cazeina sau glutenul de grâu pot influența metabolismul V. cholerae în timpul infecției. Reglarea semnificativă a căilor de semnalizare legate de sulf a fost, de asemenea, asociată cu cazeina și glutenul de grâu în comparație cu proteina din soia.

Toate sursele de proteine ​​au dus la diete bogate în proteine Tendințele spre scăderea expresiei genelor CT ctxAB, genelor pilus co-regulate cu toxine (TCP) și factorilor de colonizare accesorii, deși majoritatea acestor modificări, cu excepția tcpF, nu au atins semnificație statistică. Dieta bogată în cazeină a redus genele implicate în genele flagelare de clasa II și IV, care codifică cârligul corpului, flagelina și componentele motorii specifice. S-a descoperit că cazeina și glutenul de grâu reglează în mod semnificativ genele care codifică elemente ale sistemului de secreție de tip VI (T6SS) implicate în competiția intrabacteriană în comparație cu proteina din soia și dieta de control.

Dieta gazdei poate influența în mare măsură expresia genei V. cholerae în legătură cu metabolismul, motilitatea și expresia virulenței.

Cercetatorii au efectuat apoi screening genetic folosind secventierea site-ului de inserare a transpozonilor (TN-seq) pentru a identifica tulpinile mutante de V. cholerae care au fost mai eficiente la colonizarea tractului gastrointestinal la soarece in comparatie cu tulpinile de tip salbatic. În acest scop, 3.061 au fost identificați, reuniți și introduși în șoareci care consumau fie o dietă bogată în cazeină, fie o dietă de control.

După ștergere, au fost identificate un total de 40 de gene care sprijină colonizarea V. cholerae la șoarecii care consumă o dietă bogată în cazeină, dintre care 16 au fost implicate în asamblarea flagelilor. Datele de secvențiere a acidului ribonucleic (ARN-seq) sugerează că V. cholerae reglează în jos genele structurale flagelare din aval după un aport ridicat de cazeină.

V. cholerae cu o mutație a genei reglatoare flagelare flrA a depășit semnificativ tulpina de tip sălbatic la șoarecii care consumau o dietă bogată în cazeină, crescând rata de colonizare la patru zile după infecție. Prezența mutațiilor flrA a restabilit, de asemenea, expresia genei căii T6SS, care a fost suprimată anterior în tulpinile de tip sălbatic după ingestia unei diete bogate în cazeină. În special, efectele mutațiilor flrA asupra ratelor de colonizare nu au fost observate atunci când a fost consumată dieta bogată în proteine ​​​​de soia.

Experimente suplimentare au demonstrat că aceste modificări induse de dietă în activitatea T6SS au modificat interacțiunile competitive dintre V. cholerae și comensalii intestinali, inclusiv un izolat uman de Escherichia coli, remodelând astfel structura microbiotei în timpul infecției.

Aceste rezultate sugerează intervenții alimentare pentru limitarea V. cholerae și evidențiază importanța dietei în interacțiunile patogen-comensale.

Surse: