Phụ gia thực phẩm để đổ lỗi cho dịch C. difficile
Khi nào Clostridium difficile nhiễm trùng đằng sau cái đầu xấu xí của họ, bệnh nhân có nguy cơ nghiêm trọng. Nhưng không ai biết điều gì đằng sau số ca nhiễm trùng tăng vọt. Nghiên cứu mới đặt một chất phụ gia thực phẩm vào trung tâm của dịch bệnh.
Clostridium difficile là loại vi khuẩn có khả năng gây tiêu chảy, viêm đại tràng, megacolon độc hại, suy nội tạng và tử vong.
Theo Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC), C. difficile hiện là “nguyên nhân vi sinh vật phổ biến nhất gây ra các bệnh nhiễm trùng liên quan đến chăm sóc sức khỏe ở các bệnh viện Hoa Kỳ và tiêu tốn tới 4,8 tỷ đô la mỗi năm”.
Trong thực tế, C. difficile gây ra nửa triệu ca nhiễm trùng và giết chết 15.000 người mỗi năm, phần lớn trong số họ là người cao tuổi. Tuy nhiên, những con số này từng thấp hơn nhiều.
Chính xác thì tại sao trong 20 năm qua đã chứng kiến một dịch bệnh gia tăng C. difficile nhiễm trùng vẫn còn là một bí ẩn - cho đến nay.
Viết nhật ký Thiên nhiên gần đây, các nhà nghiên cứu từ Đại học Y khoa Baylor ở Houston, TX và các đồng nghiệp tại Đại học Oregon ở Eugene, Trung tâm Y tế Leiden ở Hà Lan và Viện Wellcome Trust Sanger ở Hinxton, Vương quốc Anh, có thể đã tìm thấy mảnh ghép còn thiếu trong câu đố.
Họ chỉ thẳng tay vào một chất phụ gia thực phẩm, đường đơn trehalose, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm.
Sự nổi lên của C. difficile
Bước sang thế kỷ chứng kiến sự xuất hiện của các chủng dịch C. difficile, Jimmy D. Ballard - một giáo sư tại Khoa Vi sinh và Miễn dịch học tại Đại học Oklahoma ở Thành phố Oklahoma - giải thích trong một bài báo kèm theo trên tạp chí Thiên nhiên.
Giáo sư Ballard giải thích rằng hầu hết các chủng này bắt nguồn từ một nguồn duy nhất: một loại C. difficile được gọi là ribotype 027 (RT027), lây lan từ Hoa Kỳ, Canada và Châu Âu trên khắp thế giới.
Năm 2013, CDC đã phân loại mức độ đe dọa của C. difficile khẩn cấp, xếp loài bọ này vào top 3 trong số 18 vi khuẩn kháng thuốc - cao hơn cả bệnh lao và MRSA.
“Mối quan tâm đặc biệt là mối tương quan giữa RT027 và sự gia tăng đáng kể số ca tử vong liên quan đến C. difficile. Bí ẩn về lý do tại sao loại ribotype này và loại thứ hai, RT078, lại trở nên phổ biến dường như ngoài không khí loãng vẫn chưa được giải đáp phần lớn. "
GS Jimmy D. Ballard
Robert A. Britton - giáo sư vi rút học phân tử và vi sinh vật học tại Đại học Y khoa Baylor - và nhóm của ông đã tìm kiếm câu trả lời trong nhiều năm.
Giáo sư Britton đã chỉ cho tôi về hướng của một nghiên cứu mà nhóm đã xuất bản vào năm 2014, cho thấy rằng RT027 có thể cạnh tranh với các C. difficile chủng trong phòng thí nghiệm và mô hình động vật.
Dựa trên công việc này, họ quyết định nghiên cứu sâu hơn để tìm hiểu sâu hơn về những gì mang lại cho RT027 lợi thế này.
Tìm kiếm liên kết bị thiếu
“Để bắt đầu đặt câu hỏi này, chúng tôi đã sàng lọc [khoảng] 200 loại đường và các nguồn carbon khác về khả năng hỗ trợ sự phát triển của các chủng RT027 tốt hơn so với các loại ribotype khác,” GS Britton giải thích.
“Thông qua màn hình này,” ông tiếp tục, “chúng tôi phát hiện ra rằng RT027 và một loại ribotype mạnh, siêu dịch thứ hai (ribotype 078) có thể phát triển ở nồng độ trehalose thấp không hỗ trợ sự phát triển của các C. difficile chủng. ”
Trehalose là một loại đường tự nhiên. Nó là một disaccharide, có nghĩa là nó được tạo thành từ hai phân tử đường riêng lẻ - trong trường hợp này là glucose. Trehalose có thể được tìm thấy trong nấm, tảo và các loại thực vật khác. Ngành công nghiệp thực phẩm sử dụng đường để cải thiện kết cấu và độ ổn định của các sản phẩm thực phẩm.
Giáo sư Britton giải thích trong bài báo của mình rằng việc sử dụng trehalose bị hạn chế phần nào trước khi chuyển giao thế kỷ; chi phí khoảng 7.000 đô la để sản xuất chỉ 1 kg. Tuy nhiên, việc phát hiện ra một quy trình enzym cho phép chiết xuất trehalose từ tinh bột ngô đã đưa con số này xuống chỉ còn 3 USD / kg.
“Được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ [FDA] cấp [trạng thái] 'thường được công nhận là an toàn' vào năm 2000 và được chấp thuận sử dụng trong thực phẩm ở Châu Âu vào năm 2001," GS Britton báo cáo, "mức sử dụng dự kiến dao động từ nồng độ 2 phần trăm đến 11,25 phần trăm cho các loại thực phẩm bao gồm mì ống, thịt bò xay và kem. "
“Việc áp dụng và sử dụng rộng rãi trehalose trong chế độ ăn uống trùng hợp với sự xuất hiện của cả hai đợt bùng phát RT027 và RT078.”
GS Robert A. Britton
Nối những chấm lại với nhau
Giáo sư Britton và nhóm của ông đã đưa ra hai chủng C. difficile vào bài kiểm tra để tìm ra điều gì mang lại lợi thế cho họ so với C. difficile chủng khi nói đến chuyển hóa trehalose.
Điều thú vị là RT027 và RT078 đạt được điều này theo những cách khác nhau. Chủng RT027 có một đột biến trong protein thường ức chế men chuyển hóa trehalose phosphotrehalase. Sự đột biến này làm tắt protein cơ chế kìm hãm, cho phép RT027 sử dụng mức trehalose thấp.
Mặt khác, RT078 có thêm 4 gen hỗ trợ quá trình trao đổi chất trehalose và cho phép nó phát triển tốt hơn nhiều trong môi trường có lượng trehalose thấp hơn so với các dòng khác.
Nhận xét về kết quả, Giáo sư Britton nói với tôi rằng “phát hiện đáng ngạc nhiên nhất của công trình này là một chất phụ gia trong chế độ ăn uống đã tác động đến sự xuất hiện của các chủng dịch C. difficile đã làm tăng tỷ lệ mắc bệnh và tử vong. ”
“Điều ngạc nhiên khác,” ông nói thêm, “thực tế là trehalose dường như trực tiếp làm tăng độc lực của C. difficile.“Trên thực tế, nghiên cứu của nhóm cho thấy rằng mặc dù trehalose không nhất thiết làm tăng số lượng vi khuẩn RT027, nhưng nó cho phép bọ tạo ra nhiều độc tố vi khuẩn hơn đáng kể, là nguyên nhân gây ra các triệu chứng đau quặn ruột mà nhiều bệnh nhân gặp phải.
Nhưng tôi sẽ cần tiêu thụ bao nhiêu trehalose để cho phép những con bọ có khả năng gây chết người này có chỗ đứng trong ruột của tôi?
Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã thử nghiệm chất lỏng thu được từ ruột non của ba tình nguyện viên có chế độ ăn bình thường. Kết quả cho thấy có đủ trehalose để hỗ trợ sự phát triển của RT027 chứ không phải các chủng khác của C. difficile.
Điều này có nghĩa là tôi nên tìm cách giảm lượng trehalose tiêu thụ?
'Thủ phạm bất ngờ'
Tôi hỏi Giáo sư Britton liệu ông có nghĩ rằng việc sử dụng trehalose trong thực phẩm sẽ bị hạn chế dựa trên những dữ liệu này hay không. Anh ấy không nghĩ vậy.
“Những gì công việc này đề xuất là nếu một bệnh viện hoặc cơ sở chăm sóc điều dưỡng dài hạn có sự bùng phát C. difficile do chủng RT027 hoặc RT078 gây ra, sau đó chế độ ăn của bệnh nhân nên được sửa đổi để hạn chế tiêu thụ trehalose, ”ông đề xuất thay thế.
Nhóm người có nguy cơ cao nhất C. difficile nhiễm trùng trên 65 tuổi, và đặc biệt là những người đang dùng thuốc kháng sinh và đến cơ sở chăm sóc sức khỏe như bệnh viện.
Đối với phần còn lại của dân số, C. difficile ít gây ra mối đe dọa hơn. Tuy nhiên, CDC rất rõ ràng trong mục tiêu của họ rằng “ngăn chặn C. difficile là ưu tiên quốc gia ”.
GS Britton và các đồng nghiệp của ông chắc chắn đang làm theo ý mình. “Chúng tôi hiện đang làm việc để hiểu cách trehalose làm tăng mức độ nghiêm trọng của bệnh C. difficile những chủng có thể chuyển hóa trehalose ở nồng độ thấp, ”anh ấy nói với tôi.
“Chúng tôi cũng đang sàng lọc,” anh tiếp tục, “đang nổi lên C. difficile chủng từ các bệnh viện về khả năng tiêu thụ trehalose và các loại đường khác trong chế độ ăn uống để điều tra thêm mối liên hệ giữa chế độ ăn uống và C. difficile sự nhiễm trùng."
Trong khi các nhà khoa học vẫn còn nhiều câu hỏi chưa được giải đáp, mối liên hệ giữa trehalose và C. difficile là một phần của một chủ đề mới nổi cho thấy rằng chế độ ăn uống của chúng ta dường như ngày càng đóng một vai trò quan trọng trong cách các vi khuẩn đường ruột của chúng ta ứng xử với bệnh tật và sức khỏe.
“Không thể biết tất cả các chi tiết của các sự kiện xung quanh C. difficile dịch bệnh, nhưng bằng chứng hoàn cảnh và thực nghiệm chỉ ra rằng trehalose là một thủ phạm bất ngờ ”.
GS Jimmy D. Ballard
