Мыши, питающиеся растительной пищей, менее восприимчивы к инфекции желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) от патогена E. coli, связанного с салатом ромэн, сообщают исследователи Юго-Западного университета штата Юта (UT Southwestern). Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Microbiology.
Актуальность проблемы
Штамм E.coli, известный как EHEC, который вызывает изнурительное и потенциально смертельное воспаление толстой кишки с такими симптомами, как кровавая диарея и рвота, участвует в нескольких вспышках болезней пищевого происхождения во всем мире каждый год.
«Было много слухов о том, что растительная диета лучше для здоровья кишечника, чем типичная западная диета, которая содержит больше масла и белка, но относительно низка по содержанию фруктов и овощей. Поэтому мы решили проверить это», – комментирует автор исследования Ванесса Сперандио (Vanessa Sperandio).
Материалы и методы обследования
Поскольку EHEC не воздействует на мышей, ученые использовали патоген Citrobacter rodentium.
Результаты научной работы
«Растительная диеты богата пектином, гелеобразным веществом, которое содержится во многих фруктах и овощах. Пектин переваривается кишечной микробиотой в галактуроновую кислоту, которая, по нашему мнению, может подавлять вирулентность EHEC», – объясняет Ванесса Сперандио.
«Это имеет отношение к общественному здравоохранению, поскольку вспышки EHEC приводят к геморрагическому колиту, который протекает с изнурительными симптомами и иногда вызывает смерть, особенно у детей и пожилых людей», – добавляет Ванесса Сперандио.
Кишечные патогены, такие как EHEC, чувствуют сложную химию внутри желудочно-кишечного тракта, конкурируя с резидентной микробиотой кишечника, чтобы установить точку опоры. На протяжении веков патогены разрабатывали различные стратегии, чтобы конкурировать с так называемыми хорошими, или комменсальными микроорганизмами, которые обычно выстилают кишечник. К комменсальным микроорганизмам относятся безвредные штаммы кишечной палочки, живущие в толстом кишечнике человека и других млекопитающих, где они помогают нормальному процессу пищеварения хозяина. Комменсальные микроорганизмы, находясь в симбиозе, составляют микробиоту кишечника.
Комменсальные микроорганизмы, которые выстилают кишечник, представляют собой барьер для кишечных патогенов. EHEC и подобные грамотрицательные патогены преодолевают этот барьер, используя систему секреции под названием T3SS. T3SS действуют как молекулярные шприцы, вводя смесь вирулентных белков в клетки, выстилающие толстую кишку хозяина, вызывая воспаление и симптомы инфекции.
«Мы обнаружили, во-первых, что непатогенная кишечная палочка и патогенные, такие как EHEC, используют разные сахара в качестве питательных веществ», – добавляет Ванесса Сперандио. «Во-вторых, мы обнаруживаем, что диетический пектин защищает от путей, которые патогенный EHEC использует для повышения вирулентности».
Другой тип комменсальных кишечных микроорганизмов расщепляет пищевой пектин из фруктов и овощей, создавая галактуроновую кислоту, или сахарную кислоту, которую EHEC и C. rodentium используют двумя способами. Изначально патоген использует эту сахарную кислоту в качестве источника энергии для расширения кишечника.
«Как только сахарная кислота истощается, патоген меняет свою стратегию выживания, почти как щелчок выключателя», – объясняет Ванесса Сперандио.
Вместо того, чтобы использовать галактуроновую кислоту для питания, патогены используют ее в сигнальном пути, который увеличивает вирулентность EHEC и подобных бактерий, используя T3SS. Исследователи обнаружили гораздо более низкий уровень инфекции у мышей, потребляющих пектин. Количество бактерий в кишечнике мыши измеряли путем ежедневных проверок стула и анализа количества бактерий в мешочке в месте соединения тонкой и толстой кишки, называемой слепой кишкой, в конце эксперимента. Исследователи обнаружили, что у мышей, которые кормились диетой, обогащенной пектином, было около 10000 бактерий в слепой кишке по сравнению с 1 миллионом бактерий у мышей, питающихся обычной диетой.
Авторы другого исследования утверждают, что высокобелковая диета противопоказана для пациентов с сахарным диабетом.
