Virkninger af ernæringsfedt på væksten af ​​tarm E. coli

Infektiøs diarré forårsager betydelig sygelighed i vestlige lande og udviklingslandene og fører til brug af betydelige sundhedsressourcer. Antibiotikaresistens fortsætter med at stige, hvilket potentielt kan føre til et fald i terapeutiske muligheder i fremtiden. Vigtige patogener omfatter Salmonella typhimurium (S. typhimurium) og patogene Escherichia coli (E. coli), som er genetisk nært beslægtede.

Den menneskelige tarm har betydelig koloniseringsresistens mod bakterielle patogener. Denne resistens er i høj grad medieret af tarmmikrobiotaen. Derfor øger tidligere eksponering for antibiotika eller immunsuppression, der fører til nedbrydning af tarmens forsvarssystem, risikoen for efterfølgende infektion med S. typhimurium.

Sammensætningen af ​​det menneskelige mikrobiom undergår dramatiske ændringer ved eksponering for forskellige faktorer, herunder ernæring, fysisk aktivitet, medicin og meget mere. De fleste undersøgelser fokuserede på langvarig eksponering for forskellige faktorer; men da bakterievæksten er hurtig (fordoblingstid af S. typhimurium under optimale forhold = 20 min), kan selv kortvarige variationer i miljøet dramatisk påvirke den menneskelige mikrobiota.

I laboratoriet hos prof. WD Hardt er en musemodel af S. typhimurium enterocolitis blevet etableret. Da de fleste musestammer er resistente mod kolonisering med S. typhimurium, er forbehandling med antibiotika et krav for induktion af S. typhimurium enterolitis. Nylige eksperimenter i Hardt-laboratoriet afslørede imidlertid, at 24 timers eksponering for en kost med højt fedtindhold også resulterer i en nedbrydning af koloniseringsresistens hos mus, hvilket fører til Salmonella enterocolitis ved S. typhimurium-infektion. Det samme gælder for E. coli-stammer. Efterfølgende eksperimenter viste, at eksponering for fedtsyrer er tilstrækkelig til at overvinde koloniseringsresistens. Mekanistiske eksperimenter identificerede fedt-fremkaldt galdefrigivelse som den underliggende mekanisme: Eksponering for en kost med højt fedtindhold fører til øget galdesyresekretion; S. typhimurium kan tolerere 10 gange højere galdesyrekoncentrationer end kommensale bakterier, hvilket fører til en vækstfordel ved S. typhimurium sammenlignet med konkurrerende bakterier (WD Hardt et al., upublicerede data).

Formålet med denne undersøgelse er at verificere resultaterne af denne undersøgelse hos raske frivillige. Alle deltageres ernæringsvaner vil blive nøje evalueret. I interventionsfasen vil deltagerne blive udsat for enten høj- eller fedtfattig kost og en kontrolleret dosis af den ikke-patogene bakterie E. coli Nissle. E. coli Nissle er det aktive stof til "Mutaflor®" og andre probiotika. E. coli Nissle har terapeutiske virkninger til behandling af kroniske inflammatoriske tarmsygdomme. I modsætning til andre ikke-patogene E. coli-stammer udviser den et specifikt mønster af fitnessfaktorer, men mangler fremtrædende virulensfaktorer. In vivo og in vitro eksperimenter viste både beskyttende virkninger mod infektion med tarmpatogener såvel som potente immunmodulerende egenskaber. Vækst af E. coli Nissle i den menneskelige tarm ligner vækst af S. typhimurium. Begge bakterier deler også metaboliske krav til tarmvækst. Derfor kan vækst E. coli Nissle i den menneskelige tarm bruges som en markør for vækst af E. coli-stammer, Salmonella typhimurium og relaterede patogener.

Det er planlagt at opregne E. coli Nissle-tal i afføringen efter Mutaflor-indtagelse og at kvantificere andre ændringer i den menneskelige mikrobiota. Hypotesen er, at en kost med højt fedtindhold, der fører til øget galdesyresekretion, resulterer i gunstige vækstbetingelser for E. coli Nissle, hvilket resulterer i høje bakterietal i afføringen.

Resultaterne af undersøgelsen vil hjælpe med at forbedre forståelsen af ​​konsekvenserne af ernæringssammensætning på den menneskelige organismes sårbarhed over for bakterielle infektioner. En sådan forbedret forståelse kan muliggøre udformning af forebyggende foranstaltninger til vækst af uønskede E. coli-stammer (f.eks. ESBL, patogen) eller S. typhimurium-infektion og/eller et alvorligt sygdomsforløb og kan i sidste ende hjælpe med at begrænse antibiotikabrug og udviklingen af ​​antibiotikaresistente patogener.