Wenn Infektionen ihren hässlichen Kopf bedecken, sind die Patienten ernsthaft gefährdet. Aber niemand weiß, was hinter der steigenden Anzahl von Infektionen steht. Neue Forschungsergebnisse stellen einen Lebensmittelzusatzstoff in den Mittelpunkt der Epidemie.
ist ein Bakterium, das in der Lage ist, lebensbedrohlichen Durchfall, Kolitis, toxisches Megakolon, Organversagen und Tod zu verursachen.
Nach Angaben des Centers for Disease Control and Prevention (CDC) ist es derzeit "die häufigste mikrobielle Ursache für therapieassoziierte Infektionen in US-amerikanischen Krankenhäusern und kostet jedes Jahr bis zu 4,8 Milliarden US-Dollar."
In der Tat verursacht eine halbe Million Infektionen und tötet 15.000 Menschen jedes Jahr, von denen die meisten Senioren sind. Aber diese Zahlen waren früher viel niedriger.
Warum die letzten 20 Jahre eine steigende Infektionsepidemie erlebt haben, ist bis heute ein Rätsel geblieben.
Vor kurzem haben Forscher des Baylor College of Medicine in Houston, TX, und Kollegen von der Universität von Oregon in Eugene, dem Leiden Medical Center in den Niederlanden und dem Wellcome Trust Sanger Institut in Hinxton, Großbritannien, die Studie in der Zeitschrift veröffentlicht fehlendes Stück im Puzzle.
Sie zeigen den Finger direkt auf einen Lebensmittelzusatzstoff, den einfachen Zucker Trehalose, der in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet ist.
Der Aufstieg von
Die Jahrhundertwende sah die Entstehung epidemischer Stämme von, erklärt Jimmy D. Ballard – ein Professor in der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie an der Universität von Oklahoma in Oklahoma City – in einem begleitenden Artikel in der Zeitschrift.
Prof. Ballard erklärt, dass die meisten dieser Stämme aus einer einzigen Quelle stammten: einer Art, die als Ribotyp 027 (RT027) bekannt ist und sich aus den USA, Kanada und Europa auf der ganzen Welt verbreitete.
Im Jahr 2013 stufte die CDC die Dringlichkeitsstufe als dringlich ein und stellte den Fehler unter die Top 3 von 18 drogenresistenten Mikroben – weit über Tuberkulose und MRSA.
"Besonders besorgniserregend war die Korrelation zwischen RT027 und einem dramatischen Anstieg der Todesfälle. Das Rätsel, warum dieser Ribotyp und ein zweiter, RT078, so offensichtlich aus dem Nichts auftauchte, blieb weitgehend ungelöst."
Prof. Jimmy D. Ballard
Robert A. Britton – der Professor für Molekulare Virologie und Mikrobiologie am Baylor College of Medicine ist – und sein Team sind seit einigen Jahren auf der Jagd nach der Antwort.
Prof. Britton wies mich auf eine Studie hin, die das Team bereits 2014 veröffentlicht hatte und die zeigte, dass RT027 andere Stämme in Labor- und Tiermodellen übertreffen kann.
Auf der Grundlage dieser Arbeit beschlossen sie, tiefer zu gehen, um herauszufinden, was RT027 diesen Vorteil bringt.
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"Um diese Frage zu stellen, haben wir etwa 200 Zucker und andere Kohlenstoffquellen auf ihre Fähigkeit untersucht, das Wachstum von RT027-Stämmen besser zu unterstützen als andere Ribotypen", erklärte Prof. Britton.
"Durch diesen Screen", fuhr er fort, "fanden wir, dass RT027 und ein zweiter hypervirulenter, epidemischer Ribotyp (Ribotyp 078) in der Lage waren, auf niedrigen Konzentrationen von Trehalose zu wachsen, die das Wachstum anderer Stämme nicht unterstützen."
Trehalose ist ein natürlich vorkommender Zucker. Es ist ein Disaccharid, dh es besteht aus zwei einzelnen Zuckermolekülen – in diesem Fall Glucose. Trehalose kann in Pilzen, Algen und anderen Pflanzen gefunden werden. Die Lebensmittelindustrie nutzt den Zucker, um die Textur und Stabilität von Lebensmitteln zu verbessern.
Prof. Britton erklärt in seinem Artikel, dass die Verwendung von Trehalose vor der Jahrhundertwende etwas eingeschränkt war; es kostete ungefähr 7000 Dollar, um nur ein Kilogramm zu produzieren. Die Entdeckung eines enzymatischen Prozesses, der die Extraktion von Trehalose aus Maisstärke ermöglicht, hat diese Zahl auf nur 3 US-Dollar pro Kilogramm reduziert.
"Er wurde im Jahr 2000 von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) allgemein als" sicher "eingestuft und 2001 für die Verwendung in Lebensmitteln in Europa zugelassen", berichtet Prof. Britton, "die erwarteten Anwendungsbereiche bei Konzentrationen von 2 Prozent für 11,25 Prozent für Lebensmittel einschließlich Pasta, Hackfleisch und Eis. "
"Die weitverbreitete Annahme und Verwendung von Trehalose in der Ernährung fällt mit der Entstehung der beiden Ausbrüche RT027 und RT078 zusammen."
Prof. Robert A. Britton
Die Punkte verbinden
Prof. Britton und sein Team stellen die beiden Stämme auf den Prüfstand, um herauszufinden, was sie im Hinblick auf den Trehalosestoffwechsel von anderen Stämmen unterscheidet.
Interessanterweise erreichen RT027 und RT078 dies auf unterschiedliche Weise. Der RT027-Stamm hat eine Mutation in einem Protein, das normalerweise das Trehalose-metabolisierende Enzym Phosphotrehalase reprimiert. Diese Mutation schaltet das Repressorprotein ab, wodurch RT027 geringe Mengen an Trehalose verwenden kann.
Auf der anderen Seite hat RT078 vier zusätzliche Gene, die den Trehalose-Metabolismus unterstützen und ihm erlauben, in Umgebungen mit niedrigen Trehalose-Spiegeln viel besser zu wachsen als andere Stämme.
Prof. Britton sagte zu den Ergebnissen, dass "das überraschendste Ergebnis dieser Arbeit darin besteht, dass ein Zusatzstoff die Entstehung epidemischer Stämme beeinflusst, die eine erhöhte Morbidität und Mortalität verursacht haben."
"Die andere Überraschung", fügte er hinzu, "ist die Tatsache, dass Trehalose die Virulenz der Krankheit direkt zu erhöhen scheint." Tatsächlich zeigt die Forschung des Teams, dass Trehalose nicht notwendigerweise die Anzahl der RT027-Bakterien erhöht, sondern die Käfer produziert deutlich mehr bakterielle Toxine, die für die Bauchschmerzen verantwortlich sind, die viele Patienten erleben.
Aber wie viel Trehalose müsste ich verbrauchen, damit diese potentiell tödlichen Käfer in meinem Darm Fuß fassen können?
In der Studie testeten die Wissenschaftler die Flüssigkeit aus dem Dünndarm von drei Freiwilligen, die eine normale Ernährung zu sich nehmen. Die Ergebnisse zeigten, dass es genug Trehalose gab, um das Wachstum von RT027 zu unterstützen, aber nicht andere Stämme von.
Bedeutet das, dass ich meinen Trehalosekonsum reduzieren möchte?
Der "unerwartete Übeltäter"
Ich fragte Prof. Britton, ob er dachte, dass die Verwendung von Trehalose in Lebensmitteln aufgrund dieser Daten eingeschränkt sein wird. Er glaubte es nicht.
"Was diese Arbeit vorschlägt, ist, dass, wenn ein Krankenhaus oder eine langfristige Pflegeeinrichtung einen Ausbruch durch einen RT027- oder RT078-Stamm verursacht, die Diäten der Patienten modifiziert werden sollten, um den Trehalosekonsum einzuschränken", schlug er stattdessen vor.
Die größte Gruppe von Menschen mit einem Infektionsrisiko sind über 65 Jahre alt, insbesondere diejenigen, die Antibiotika einnehmen und sich in einer medizinischen Einrichtung wie einem Krankenhaus befinden.
Für den Rest der Bevölkerung ist weniger eine Bedrohung. Die CDC haben jedoch ein klares Ziel: "Prävention ist eine nationale Priorität."
Prof. Britton und seine Kollegen tragen ihren Teil dazu bei. "Wir arbeiten jetzt daran zu verstehen, wie Trehalose die Schwere der Erkrankung von Stämmen steigert, die niedrige Konzentrationen von Trehalose verstoffwechseln können", sagte er mir.
"Wir screenen auch", fuhr er fort, "aufkommende Stämme von Krankenhäusern für ihre Fähigkeit, Trehalose und andere diätetische Zucker zu konsumieren, um die Verbindung zwischen der Diät und der Infektion weiter zu untersuchen."
Während viele Fragen noch von den Wissenschaftlern beantwortet werden müssen, ist die Verbindung zwischen Trehalose und Teil eines auftauchenden Themas, das zeigt, dass unsere Ernährung eine zunehmend entscheidende Rolle bei der Verhaltensweise unserer Darmmikroben bei Krankheit und Gesundheit zu spielen scheint.
"Es ist unmöglich, alle Details der Ereignisse in Zusammenhang mit den jüngsten Epidemien zu erfahren, aber die Indizien und experimentellen Beweise weisen darauf hin, dass Trehalose ein unerwarteter Täter ist."
Prof. Jimmy D. Ballard
