Wpływ tłuszczu odżywczego na wzrost jelitowej E. coli

Biegunka zakaźna powoduje znaczną zachorowalność w krajach zachodnich i krajach rozwijających się oraz prowadzi do zużycia znacznych zasobów zdrowotnych. Oporność na antybiotyki stale rośnie, co może prowadzić do zmniejszenia możliwości terapeutycznych w przyszłości. Do ważnych patogenów należą Salmonella typhimurium (S. typhimurium) i patogenna Escherichia coli (E. coli), które są genetycznie blisko spokrewnione.

Jelito człowieka ma znaczną odporność na kolonizację patogenów bakteryjnych. Oporność ta jest w dużej mierze zależna od mikroflory jelitowej. Dlatego wcześniejsze narażenie na antybiotyki lub immunosupresję prowadzące do załamania jelitowych systemów obronnych zwiększa ryzyko późniejszego zakażenia S. typhimurium.

Skład ludzkiego mikrobiomu ulega dramatycznym zmianom pod wpływem różnych czynników, w tym odżywiania, aktywności fizycznej, leków i wielu innych. Większość badań koncentrowała się na długotrwałym narażeniu na różne czynniki; jednakże, ponieważ wzrost bakterii jest szybki (czas podwojenia S. typhimurium w optymalnych warunkach = 20 min), nawet krótkotrwałe zmiany w środowisku mogą radykalnie wpłynąć na ludzką mikroflorę.

W laboratorium prof. WD Hardta powstał mysi model zapalenia jelit S. typhimurium. Ponieważ większość szczepów myszy jest oporna na kolonizację przez S. typhimurium, wstępne leczenie antybiotykami jest warunkiem wywołania zapalenia jelit wywołanego przez S. typhimurium. Jednak ostatnie eksperymenty w laboratorium Hardta wykazały, że u myszy 24-godzinna ekspozycja na dietę wysokotłuszczową również powoduje załamanie odporności na kolonizację, prowadząc do zapalenia jelit Salmonella po zakażeniu S. typhimurium. To samo dotyczy szczepów E. coli. Kolejne eksperymenty wykazały, że ekspozycja na kwasy tłuszczowe jest wystarczająca do pokonania odporności na kolonizację. Eksperymenty mechanistyczne zidentyfikowały wyzwalane przez tłuszcz uwalnianie żółci jako podstawowy mechanizm: narażenie na dietę wysokotłuszczową prowadzi do zwiększonego wydzielania kwasów żółciowych; S. typhimurium może tolerować 10-krotnie wyższe stężenia kwasów żółciowych niż bakterie komensalne, co prowadzi do przewagi wzrostu S. typhimurium w porównaniu z konkurencyjnymi bakteriami (WD Hardt i in., dane niepublikowane).

Celem tego badania jest weryfikacja wyników tego badania na zdrowych ochotnikach. Nawyki żywieniowe wszystkich uczestników zostaną dokładnie ocenione. W fazie interwencji uczestnicy będą narażeni na dietę wysokotłuszczową lub niskotłuszczową oraz kontrolowaną dawkę niepatogennych bakterii E. coli Nissle. E. coli Nissle jest substancją czynną „Mutaflor®” i innych probiotyków. E. coli Nissle ma działanie terapeutyczne w leczeniu przewlekłych zapalnych chorób jelit. W przeciwieństwie do innych niepatogennych szczepów E. coli, wykazuje specyficzny wzorzec czynników sprawności, ale brakuje mu wyraźnych czynników wirulencji. Eksperymenty in vivo i in vitro wykazały zarówno działanie ochronne przed zakażeniem patogenami jelitowymi, jak i silne właściwości immunomodulujące. Wzrost E. coli Nissle w jelitach człowieka przypomina wzrost S. typhimurium. Obie bakterie mają również wspólne wymagania metaboliczne dla wzrostu jelit. Dlatego wzrost E. coli Nissle w jelicie człowieka może być stosowany jako marker wzrostu szczepów E. coli, Salmonella typhimurium i pokrewnych patogenów.

Planowane jest oznaczenie liczby E. coli Nissle w kale po spożyciu Mutaflor oraz ilościowe określenie innych zmian mikroflory człowieka. Postawiono hipotezę, że dieta wysokotłuszczowa, prowadząca do zwiększonego wydzielania kwasów żółciowych, stwarza korzystne warunki wzrostu dla E. coli Nissle, co skutkuje wysoką liczbą bakterii w kale.

Wyniki badań pomogą w lepszym zrozumieniu wpływu składu odżywczego na podatność organizmu człowieka na infekcje bakteryjne. Takie lepsze zrozumienie może umożliwić zaprojektowanie środków zapobiegawczych dla wzrostu niepożądanych szczepów E. coli (np. ESBL, patogenne) lub zakażenie S. typhimurium i/lub ciężki przebieg choroby i może ostatecznie pomóc w ograniczeniu stosowania antybiotyków i ewolucji patogenów opornych na antybiotyki.