Élj és diétázz a beled mikrobiotája által

Christine M. Bassis

a fertőző betegségek osztálya, Michigan Egyetem Belgyógyászati Tanszék, Ann Arbor, Michigan, USA

ABSZTRAKT

A diéta többféle módon befolyásolja az egészséget. Az étrend egyik fontos hatása a bél mikrobiotájára. A diéta hatásai gyakran összefüggenek az egyén sajátos mikrobiota összetételével. Az egészség, az étrend és a bélmikrobiota szoros kapcsolatát szemlélteti a szepszis új egérmodellje, ahol a magas zsírtartalmú/alacsony rosttartalmú nyugati étrend, az antibiotikumok és a műtét kombinációja elősegíti a halálos szepszis kialakulását. Az étrend a szepszisen túl is befolyásolhatja a bél mikrobiotáján keresztüli fertőzést. Az ezzel a modellel folytatott jövőbeni tanulmányok felhasználhatják a mikrobiota elemzés és a személyre szabott étrend alkalmazását a műtéti betegek fertőzés és szepszis elleni védelme érdekében.

KOMMENTÁR

Nem meglepő, hogy étrendünk befolyásolja az egészségünket és a bél mikrobiotáját (1). A magas zsírtartalmú/alacsony rosttartalmú nyugati étrend számos betegséghez hozzájárulhat, beleértve az elhízást, a 2-es típusú cukorbetegséget és a szív- és érrendszeri betegségeket. Az egészség és az étrend kapcsolata azonban összetett, kezdve azzal a kérdéssel, hogy mi minősül „egészséges” étrendnek.

Egészségügyi környezetben az egészséges étrend úgy határozható meg, hogy az javítsa a beteg specifikus eredményeit. A kórházak már különféle testreszabott étrendeket kínálnak, de mi van akkor, ha a beteg étrendjét is optimalizálni lehet a fertőzések vagy a vérmérgezés megelőzésére (1. ábra)?

Az egészséges táplálkozás és a bél mikrobiota egyesíti a betegeket a szepszis ellen. Folytatódik a munka olyan modellekben, mint amelyet Hyoju et al. és az emberi kohorszok olyan jövőt eredményezhetnek, ahol az egyén mikrobiotájával működő személyre szabott étrendet használják a szepszis és más fertőzések megelőzésének eszközeként. (Patrick Lane, Sceyence Studios illusztrációja.)

Az egészség és az étrend kapcsolatának bonyolultsága részben abból adódik, hogy az egyének az ételre reagálnak. Az emberi kohorszok legújabb tanulmányai azt mutatták, hogy az étkezés utáni glükózszint nagy eltérést mutat az azonos étkezéseket fogyasztók között (2, 3). Érdekes módon a bél mikrobiota összetétele az egyik kulcsfontosságú tényező, amely társul az egyén étkezés utáni glükózválaszával.

Hyoju et al. Új cikke. kiemeli az étrend, a bél mikrobiota és az egészség kölcsönhatását a halálos szepszis egérmodelljével, amely nyugati (magas zsírtartalmú/alacsony rosttartalmú) étrendet, antibiotikus kezelést és műtétet igényel (6).

A szepszis, a fertőzés okozta szervi diszfunkció évente körülbelül 1,7 millió embert érint az Egyesült Államokban, és becslések szerint 270 000 halálesetet eredményez (https://www.cdc.gov/sepsis/datareports/index.html). A szepszist azonban rosszul értik, és mire felismerik, a rendelkezésre álló kezelések túl gyakran hatástalanok. Javított megelőzési és kezelési stratégiákra van szükség. A Hyoju et al. Által kifejlesztett egérmodellben 3 komponensre van szükség a halálos szepszis kialakulásához: nyugati étrend, antibiotikus kezelés és műtét (30% -os hepatectomia). A mindhárom komponens követelménye felveti a beavatkozás és a megelőzés lehetséges lehetőségeit.

Ebben a modellben a magas zsírtartalmú/alacsony rosttartalmú nyugati étrenden élő egerek többségénél, akik antibiotikumokat (cefoxitin és klindamicin), majd műtétet (30% hepatectomia) kaptak, szepszis jelei alakultak ki, és nem élték túl. Ezzel szemben a legtöbb standard egéren, akik a műtét előtt antibiotikumot kaptak, nem alakultak ki szepszis jelei, és életben maradtak. Minden egér, amely a műtét előtt nem kapott antibiotikumot, életben maradt, diétától függetlenül. A csoportok közötti betegség súlyosságának mintázata a vérben, a májban és a lépben lévő baktériumok szintjéhez kapcsolódott. A vérben, a májban és a lépben található bélmikrobiota néhány specifikus tagja nyugati étrenddel és antibiotikumokkal gazdagodott a bélben (vakbélszövet).

Az antibiotikumok és az étrend egyaránt megváltoztatja a mikrobiotát. Hyoju és munkatársai által kifejlesztett modellben a nyugati étrend és az antibiotikumok kombinációja drámai módon megnövelte a proteobaktériumok relatív bőségét mind a bél lumenében, mind a vakbélszövetben. A Serratia marcescens, amely a vérben, a májban és a lépben található organizmusok egyike, különösen gazdagodott a nyugati étrendben és antibiotikumokban részesülő egerek vakbélszöveteiben. A nyugati étrend nem volt elegendő a műtét utáni szepszis kialakulásához antibiotikumok nélkül, valószínűleg azért, mert a szepszist kiváltó organizmusok gazdagodtak az antibiotikumok és a nyugati étrend kombinációjával. A nyugati étrend másik következménye a Hyoju et al. a mikrobiota antibiotikum-rezisztenciájának növekedése volt. A modell ezen aspektusa érdekes volt, mert látszólag független volt a modellben alkalmazott antibiotikumoktól, de problémát jelenthet a szepszis kezelésének kísérleteiben.

A bélbaktériumok szepszis kiváltásának lehetősége mellett történő gazdagítása mellett a nyugati étrend elősegítheti a műtét utáni szepszist közvetlenül a gazdára gyakorolt hatásokon keresztül. A szepszis második, nemrégiben kifejlesztett modelljében a magas zsírtartalmú/alacsony rosttartalmú étrenddel táplált egereknél súlyosabb szepszis alakult ki lipopoliszacharid (LPS) adagolással, mint a standard csirkével táplált egerek mikrobiota hiányában is (7). Ebben a modellben a magas zsírtartalmú/alacsony rosttartalmú étrend megváltoztatta az immunrendszert és növelte a bél áteresztőképességét.

Az étrend, a mikrobiota és a szepszisen kívüli fertőzés között is vannak összefüggések. Egy másik egérmodellben az emberi bélből izolált meghatározott mikrobiotával kolonizált gnotobiotikus egereket rostban gazdag vagy rostmentes étrenddel etették (8). A rostmentes étrend megváltoztatta a közösség összetételét a rostban gazdag étrendhez képest, növelve az ismert nyálkadegradátorok relatív bőségét, ami megnövelte a nyálkadegradációban szerepet játszó enzimek átiratainak számát, ami a nyálkaréteg lebomlását eredményezte. a Citrobacter rodentium fertőzésre való hajlam. A rostban gazdag és a rostmentes étrend közötti váltás napról napra nagy elmozdulásokat okozott a közösség egyes tagjainak relatív bőségében, ideértve az ismert nyálkadegradátorok relatív bőségének jelentős növekedését a rostmentes étrend mellett. A hiperglikémia, a magas vércukorszint szintén hozzájárulhat a nyugati étrenddel fokozott mikrobiális terjesztéshez. Egérmodellben a hiperglikémia fokozta a bél áteresztőképességét és a kórokozók, és valószínűleg a mikrobiota többi tagjának bélből való terjedését (9). Emberben a vér mikrobiális termékeinek szintje korrelált az A1c hemoglobin által mért hosszú távú glükózszinttel (9).

Az étrend változásai napokon belül mérhetően megváltoztathatják az emberi bél mikrobiota összetételét. Egy tanulmányban az emberek bélmikrobiotája jelentősen megváltozott csak 2 nappal azután, hogy az alanyok állati eredetű étrendre váltottak (10). Amikor az alanyok az állati eredetű étrend 4 napos étrendje után visszatértek a szokásos étrendjükhöz, bél mikrobiotájuk az alapösszetételhez hasonló összetételre tért vissza.

Bár a rövid távú étrendváltozások megváltoztathatják a mikrobiotát, nem tudni, hogy a rövid távú étrendváltozásoknak van-e egészségügyi előnye. Jövőbeli tanulmányok Hyoju és mtsai által kifejlesztett modell felhasználásával. megvizsgálhatja, hogy az étrend megváltoztatása képes-e megvédeni a szepszis kialakulását, akár önállóan, akár a mikrobiota változásával együtt. Például meg lehet-e védeni azokat az egereket, amelyek magas zsírtartalmú/alacsony rosttartalmú nyugati étrendet folytattak, a műtét előtt standard chow-ra váltással? Ha igen, meddig kellene az egereknek a szokásos chow-n lenniük a műtét előtt? A standard chow melyik összetevői védenek? Ezenkívül különféle antibiotikumokat lehetne tesztelni annak megállapítására, hogy az étrend-változás lehetséges előnyei függenek-e az egerek specifikus mikrobiotájától.

Ha a speciális étrendek képesek megvédeni a szepszistől, és a protekciók átterjednek az emberre, akkor a mikrobiotával vezérelt étrendi beavatkozások a műtétek előtt a betegellátás standard részévé válhatnak, és potenciális előnyökkel járhatnak a szepszis és más olyan fertőzések esetén, ahol a bél kolonizációja megelőzi a fertőzést.

Megjegyzések

Az ebben a cikkben kifejtett nézetek nem feltétlenül tükrözik a folyóirat vagy az ASM véleményét.