Ново проучване установи, че микробиота-достъпни въглехидрати-използващи бактерии и късоверижни мастни киселини, генерирани по време на тяхната ферментация, предотвратяват продължаването на инфекцията с C. difficile при мишки.

  • богата

Инфекцията с Clostridium difficile (CDI) представлява основна грижа за здравето, която причинява диария и обикновено засяга хора, които наскоро са били лекувани с антибиотици или са имали продължителен престой в здравни заведения. Също така може лесно да се разпространи и към другите. Въпреки че предишни експериментални изследвания показват, че диетата, лишена от фибри, води до нарушен епител на дебелото черво на гостоприемника и има влияние през поколенията, малко се знае дали диетичните фибри могат да повлияят на хода на CDI.

Ново проучване, ръководено от д-р Джъстин Л. Соненбург от Катедрата по микробиология и имунология в Медицинския факултет на Станфордския университет (САЩ), установи, че достъпни за микробиота въглехидрат-използващи бактерии и късоверижни мастни киселини, генерирани по време на тяхната ферментация, предотвратяват продължаването на инфекцията с C. difficile при мишки.

Достъпните за микробиота въглехидрати (MAC), открити в растенията, са основен източник на енергия за чревните бактерии, което означава, че тяхното изобилие може да модулира чревния микробен състав и функция. Изследователите са използвали експериментален модел на индуциран от антибиотици CDI при мишки без микроби, колонизирани с чревната микробиота на здрав човешки донор, за да проучат въздействието на обогатена с MAC диета върху резултатите от CDI. Хуманизираните мишки са хранени с диета, съдържаща сложна смес от MAC или две диети, които са с MAC дефицит.

Докато мишките, хранени с диети с дефицит на MAC, показват постоянни CDI, тези, хранени с MAC диета, изчистват патогена под откриването в рамките на 10 дни след инфекцията и CDI потискането е свързано с увеличаване на чревната микробиота алфа разнообразие (използваният модел на CDI, индуциран от антибиотици, обикновено изчезва в рамките на 12 дни след инфекцията). При мишки, хранени с MAC-дефицитни диети, CDI остава неразрешен до диетичния преход към MAC диета на 36-ия ден, което измества чревната микробиота, за да прилича на тази на други MAC-хранени мишки, подкрепена с намаляване на тежестта на C. difficile. MAC-зависимото потискане не зависи от специфичен профил на микробиота на червата или генотип на гостоприемника, тъй като същите резултати са открити при използване на конвенционални мишки и мишки без микроби, колонизирани с конвенционална миши микробиота.

Изследователите също откриха това след диетичната интервенция на MAC, чревната микробиота на мишките приличаше на чревната микробиота на мишките, изместена от MAC дефицитна диета към MAC диета. Тези данни предполагат, че както диетата, така и антибиотичното лечение са подходящи двигатели на чревните микробни общности, участващи в подпомагането или изключването на C. difficile в този експериментален модел.

За да проучат дали диетичните ефекти върху тежестта на C. difficile могат да бъдат свързани с други диетични компоненти, изследователите установиха във втора експериментална обстановка, че диета преминава от диета с дефицит на MAC към диета, съдържаща инулин като единствен MAC източник намалена тежест на C. difficile, без да се увеличава микробното алфа разнообразие. Общият състав на чревната микробиота обаче е различен между мишките, хранени с MAC диетата, и диетата, съдържаща инулин. Тези резултати показват, че намаляването на MAC на тежестта на C. difficile не зависи от разнообразието на чревната микробиота.

За да се изследва медиираното от MAC потискане на CDI, нивата на ацетат, пропионат и бутират са измерени в цекалното съдържание на мишки, хранени с диети с дефицит на MAC, MAC и инулин. Нивата на ацетат и бутират бяха повишени в цеца на мишки, хранени с диети с MAC и инулин, в сравнение с диетата с дефицит на MAC, докато нивата на пропионат бяха повишени в ceca на мишки, хранени с MAC, в сравнение с диетите с дефицит на MAC и инулин. Интересно, ацетат, пропионат и бутират имат зависими от концентрацията отрицателни ефекти върху растежа на C. difficile въпреки че има зависими от концентрацията положителни ефекти върху експресията на токсин В, което е от съществено значение за вирулентността на C. difficile. Тези данни могат да показват, че диетата може да играе роля в създаването на профил на микробиота на червата и настройка на метаболомите, участващи в контрола на CDI, въпреки че C. difficile реагира на диетата MAC чрез увеличаване на производството на токсин В.

За да се разбере по-добре възпалителният отговор по време на MAC-зависимо потискане на CDI, хуманизирани мишки, хранени с MAC-дефицитна диета, бяха заразени и преминаха към MAC или инулинова диета в 7-дневен срок след инфекцията. Възпалението се увеличава върху проксималната тъкан на дебелото черво от всички заразени мишки в сравнение с неинфектираните контролни мишки, хранени с MAC или инулинови диети. В групата на мишките, хранени с MAC-дефицитна диета, нивата на възпаление са били сравнително повишени както при заразени, така и при неинфектирани мишки, което е в съгласие с предишни изследвания върху мишки, показващи провъзпалителния ефект на ограничението на диетичните MAC. За мишки, преминали към MAC и инулинова диета, изобилието на токсин В се увеличава от ден 0 до ден 4, докато общото количество токсин В намалява. Тези резултати подкрепят ролята на MAC-дефицитна диета за улесняване на възпалението, което води до растеж на C. difficile в червата, което реагира чрез повишаване на експресията на токсин В. В крайна сметка обаче той не е в състояние да поддържа присъствието си в стомашно-чревния тракт при продължителната консумация на MAC от гостоприемника.

В заключение, това е първото експериментално проучване, което дава обосновка за ролята на използващите MAC коменсални микроорганизми и получените късоверижни мастни киселини при изчистването на CDI въпреки повишената експресия на токсин В difficile в червата. По-нататъшните изследвания ще дадат изчерпателна картина на ролята на дефицита на фибри за смекчаване на опортюнистични ентерични патогени като C. difficile.