Effetti del grasso nutrizionale sulla crescita dell'E. Coli intestinale

La diarrea infettiva provoca una notevole morbilità nei paesi occidentali e nel mondo in via di sviluppo e comporta l'utilizzo di notevoli risorse sanitarie. La resistenza agli antibiotici continua ad aumentare, portando potenzialmente a una diminuzione delle opzioni terapeutiche in futuro. Importanti agenti patogeni includono Salmonella typhimurium (S. typhimurium) e patogeni Escherichia coli (E. coli) che sono geneticamente strettamente correlati.

L'intestino umano ha una notevole resistenza alla colonizzazione contro i patogeni batterici. Questa resistenza è in gran parte mediata dal microbiota intestinale. Pertanto, la precedente esposizione ad antibiotici o l'immunosoppressione che porta a una rottura dei sistemi di difesa intestinale aumenta il rischio di una successiva infezione da S. typhimurium.

La composizione del microbioma umano subisce cambiamenti drammatici in seguito all'esposizione a vari fattori tra cui alimentazione, attività fisica, farmaci e molto altro. La maggior parte degli studi si è concentrata sull'esposizione a lungo termine a vari fattori; tuttavia, poiché la crescita batterica è rapida (tempo di raddoppio di S. typhimurium in condizioni ottimali = 20 min), anche le variazioni a breve termine nell'ambiente potrebbero influenzare notevolmente il microbiota umano.

Nel laboratorio del Prof. WD Hardt è stato stabilito un modello murino di S. typhimurium enterocolitis. Poiché la maggior parte dei ceppi di topi è resistente alla colonizzazione con S. typhimurium, il pretrattamento con antibiotici è un requisito per l'induzione di S. typhimurium enterolitis. Tuttavia, recenti esperimenti nel laboratorio di Hardt hanno rivelato che nei topi, l'esposizione di 24 ore a una dieta ricca di grassi provoca anche una rottura della resistenza alla colonizzazione, portando all'enterocolite da Salmonella dopo l'infezione da S. typhimurium. Lo stesso vale per i ceppi di E. coli. Esperimenti successivi hanno dimostrato che l'esposizione agli acidi grassi è sufficiente per superare la resistenza alla colonizzazione. Esperimenti meccanicistici hanno identificato il rilascio di bile stimolato dai grassi come meccanismo sottostante: l'esposizione a una dieta ricca di grassi porta ad un aumento della secrezione di acidi biliari; S. typhimurium può tollerare concentrazioni di acidi biliari 10 volte superiori rispetto ai batteri commensali, portando a un vantaggio di crescita di S. typhimurium rispetto ai batteri concorrenti (WD Hardt et al., dati non pubblicati).

Lo scopo di questo studio è verificare i risultati di questo studio in volontari sani umani. Le abitudini alimentari di tutti i partecipanti saranno attentamente valutate. Nella fase di intervento, i partecipanti saranno esposti a una dieta ricca di grassi o povera di grassi e una dose controllata dei batteri non patogeni E. coli Nissle. E. coli Nissle è il composto attivo per "Mutaflor®" e altri probiotici. E. coli Nissle ha effetti terapeutici per il trattamento delle malattie intestinali infiammatorie croniche. Contrariamente ad altri ceppi di E. coli non patogeni, presenta uno schema specifico di fattori di fitness ma manca di importanti fattori di virulenza. Esperimenti in vivo e in vitro hanno dimostrato sia effetti protettivi contro l'infezione da agenti patogeni intestinali che potenti proprietà immunomodulatorie. La crescita di E. coli Nissle nell'intestino umano assomiglia alla crescita di S. typhimurium. Entrambi i batteri condividono anche i requisiti metabolici per la crescita intestinale. Pertanto, la crescita di E. coli Nissle nell'intestino umano può essere utilizzata come marcatore per la crescita di ceppi di E. coli, Salmonella typhimurium e patogeni correlati.

Si prevede di enumerare la conta di E. coli Nissle nelle feci dopo l'ingestione di Mutaflor e di quantificare altri cambiamenti del microbiota umano. L'ipotesi è che una dieta ricca di grassi, che porta ad un aumento della secrezione di acidi biliari, si traduca in condizioni di crescita favorevoli per E. coli Nissle, con conseguente elevata conta batterica nelle feci.

I risultati dello studio contribuiranno a migliorare la comprensione delle conseguenze della composizione nutrizionale sulla vulnerabilità dell'organismo umano alle infezioni batteriche. Tale migliore comprensione potrebbe consentire la progettazione di misure preventive per la crescita di ceppi indesiderati di E. coli (ad es. ESBL, patogeno) o da S. typhimurium e/o un decorso grave della malattia e potrebbe contribuire a limitare l'uso di antibiotici e l'evoluzione di patogeni resistenti agli antibiotici.