Christine M. Bassis

o Divizie de Boli Infecțioase, Departamentul de Medicină Internă, Universitatea din Michigan, Ann Arbor, Michigan, SUA

ABSTRACT

Dieta influențează sănătatea în mai multe moduri. Un efect important al dietei este asupra microbiotei intestinale. Efectele dietei sunt adesea legate de compoziția specifică a microbiotei unui individ. Legăturile strânse dintre sănătate, dietă și microbiotă intestinală sunt ilustrate într-un nou model de sepsis de șoarece în care combinația unei diete occidentale bogate în grăsimi/cu conținut scăzut de fibre, antibiotice și intervenții chirurgicale promovează dezvoltarea sepsisului letal. Dieta poate influența, de asemenea, infecția prin microbiota intestinală dincolo de sepsis. Studiile viitoare cu acest model pot informa utilizarea analizei microbiotei și a dietelor personalizate pentru a proteja pacienții cu intervenții chirurgicale de infecții și sepsis.

COMENTARIU

Nu este o surpriză faptul că dieta noastră ne afectează sănătatea și microbiota intestinală (1). O dietă occidentală bogată în grăsimi/cu conținut scăzut de fibre poate contribui la numeroase afecțiuni, inclusiv obezitate, diabet de tip 2 și boli cardiovasculare. Cu toate acestea, relația dintre sănătate și dietă este complexă, începând cu întrebarea ce constituie o dietă „sănătoasă”.

În cadrul îngrijirii sănătății, o dietă sănătoasă poate fi definită ca una care îmbunătățește rezultatele specifice ale pacientului. Spitalele oferă deja o varietate de diete personalizate, dar ce se întâmplă dacă dieta unui pacient ar putea fi optimizată și pentru a ajuta la prevenirea infecțiilor sau a septicemiei (Fig. 1)?

live

O dietă sănătoasă și microbiota intestinală fac echipă pentru a proteja pacienții împotriva sepsisului. Lucrări continue în modele precum cel dezvoltat de Hyoju și colab. iar în cohortele umane pot duce la un viitor în care dietele personalizate care funcționează cu microbiota unui individ sunt utilizate ca instrumente pentru prevenirea sepsisului și a altor infecții. (Ilustrație de Patrick Lane, Sceyence Studios.)

O parte din complexitatea relației dintre sănătate și dietă provine din variația dintre indivizi ca răspuns la alimente. Studii recente asupra cohortelor umane au demonstrat o variație ridicată a nivelului de glucoză post-masă între persoanele care consumă aceleași mese (2, 3). În mod interesant, compoziția microbiotei intestinale este un factor cheie care se asociază cu răspunsul la glucoză al unui individ după masa.

Un nou articol de Hyoju și colab. evidențiază interacțiunea dintre dietă, microbiotă intestinală și sănătate cu un model de șoarece de sepsis letal care necesită o dietă occidentală (bogată în grăsimi/cu conținut scăzut de fibre), tratament cu antibiotice și intervenție chirurgicală (6).

Sepsisul, o disfuncție de organ indusă de infecție, afectează în fiecare an aproximativ 1,7 milioane de persoane în Statele Unite și are ca rezultat aproximativ 270.000 de decese (https://www.cdc.gov/sepsis/datareports/index.html). Cu toate acestea, sepsisul este puțin înțeles și, până când este recunoscut, tratamentele disponibile sunt prea adesea ineficiente. Sunt necesare strategii îmbunătățite de prevenire și tratament. În modelul de șoarece dezvoltat de Hyoju și colab., Sunt necesare 3 componente pentru dezvoltarea sepsisului letal: dieta occidentală, tratamentul cu antibiotice și intervenția chirurgicală (30% hepatectomie). Cerința pentru toate cele 3 componente sugerează posibile oportunități de intervenție și prevenire.

În acest model, majoritatea șoarecilor din dieta occidentală bogată în grăsimi/cu conținut scăzut de fibre care au primit antibiotice (cefoxitină și clindamicină) urmată de o intervenție chirurgicală (30% hepatectomie) au dezvoltat semne de sepsis și nu au supraviețuit. În schimb, majoritatea șoarecilor de pe chow standard care au primit antibiotice înainte de operație nu au dezvoltat semne de sepsis și au supraviețuit. Toți șoarecii care nu au primit antibiotice înainte de operație au supraviețuit, indiferent de dietă. Modelul de severitate a bolii între grupuri a fost asociat cu nivelurile de bacterii din sânge, ficat și splină. Unii membri specifici ai microbiotei intestinale care au ajuns în sânge, ficat și splină s-au îmbogățit în intestin (țesut cecal) cu dietă occidentală și antibiotice.

Atât antibioticele, cât și dieta modifică microbiota. În modelul dezvoltat de Hyoju și colab., Combinația dintre dieta occidentală și antibiotice a crescut dramatic abundența relativă a proteinelor bacteriene atât în ​​lumenul intestinal, cât și în țesutul cecal. Serratia marcescens, unul dintre organismele care au ajuns în sânge, ficat și splină, s-a îmbogățit în special în țesuturile cecale ale șoarecilor care primesc o dietă occidentală și antibiotice. Dieta occidentală nu a fost suficientă pentru dezvoltarea sepsisului post-chirurgical fără antibiotice, probabil pentru că organismele care induc septicemia au fost îmbogățite prin combinația de antibiotice și dieta occidentală. O altă consecință a dietei occidentale în modelul dezvoltat de Hyoju și colab. a fost o creștere a rezistenței la antibiotice a microbiotei. Acest aspect al modelului a fost interesant, deoarece părea a fi independent de antibioticele utilizate în model, dar poate reprezenta probleme în încercările de a trata sepsisul.

Pe lângă îmbogățirea bacteriilor intestinale cu potențialul de a induce sepsis, dieta occidentală poate promova sepsisul postoperator prin efecte direct asupra gazdei. Într-un al doilea model recent dezvoltat de sepsis, șoarecii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi/cu conținut scăzut de fibre au dezvoltat sepsis mai sever cu administrare de lipopolizaharide (LPS) decât șoarecii hrăniți cu chow standard chiar și în absența unei microbiote (7). În acest model, dieta bogată în grăsimi/cu conținut scăzut de fibre a modificat sistemul imunitar și a crescut permeabilitatea intestinului.

Există, de asemenea, legături între dietă, microbiotă și infecție în afara sepsisului. Într-un alt model de șoarece, șoarecii gnotobiotici colonizați cu o microbiotă definită izolată din intestinul uman au fost hrăniți cu diete bogate în fibre sau fără fibre (8). Dieta fără fibre a modificat compoziția comunității în comparație cu cea a dietei bogate în fibre, crescând abundența relativă a degradanților de mucus cunoscuți, ceea ce a crescut numărul de transcrieri pentru enzimele implicate în degradarea mucusului, rezultând degradarea stratului de mucus și creșterea susceptibilitate la infecție cu Citrobacter rodentium. Comutarea între dietele bogate în fibre și dietele fără fibre de la o zi la alta a provocat schimbări mari în abundența relativă a unor membri ai comunității, inclusiv creșteri mari în abundența relativă a degradanților de mucus cunoscuți cu dieta fără fibre. Hiperglicemia, nivelurile ridicate de glucoză din sânge, pot contribui, de asemenea, la creșterea diseminării microbiene cu o dietă occidentală. Într-un model de șoarece, hiperglicemia a crescut permeabilitatea și diseminarea intestinului din intestinul unui agent patogen și probabil al altor membri ai microbiotei (9). La om, nivelurile de produse microbiene din sânge s-au corelat cu nivelurile de glucoză pe termen lung măsurate de hemoglobina A1c (9).

Modificările dietei pot modifica în mod măsurabil compoziția microbiotei intestinului uman în câteva zile. Într-un studiu, microbiotele intestinale ale oamenilor au fost modificate semnificativ la numai 2 zile după ce subiecții au trecut la o dietă de origine animală (10). Când subiecții au revenit la dietele obișnuite după 4 zile de dietă de origine animală, microbiotele intestinale au revenit la o compoziție similară cu compoziția inițială.

Deși modificările dietei pe termen scurt pot modifica microbiota, nu se știe dacă modificările dietei pe termen scurt au beneficii pentru sănătate. Studii viitoare folosind modelul dezvoltat de Hyoju și colab. ar putea investiga dacă modificările dietei pot proteja împotriva dezvoltării sepsisului, fie în mod independent, fie în concordanță cu modificările microbiotei. De exemplu, ar putea șoarecii care au luat o dietă occidentală bogată în grăsimi/cu conținut scăzut de fibre să fie protejați prin trecerea la chow standard înainte de operație? Dacă da, cât timp ar trebui să aibă șoarecii pe chow standard înainte de operație? Ce componente specifice ale chow-ului standard sunt de protecție? În plus, diferite antibiotice ar putea fi testate pentru a determina dacă beneficiile potențiale ale unei modificări ale dietei depind de microbiota specifică a șoarecilor.

Dacă dietele specifice pot proteja împotriva sepsisului și protecțiile se traduc la oameni, intervențiile dietetice ghidate de microbiotă ar putea deveni o parte standard a îngrijirii pacientului înainte de operații, cu beneficii potențiale pentru sepsis, precum și alte infecții în care colonizarea intestinului precede infecția.

Note

Opiniile exprimate în acest articol nu reflectă neapărat punctele de vedere ale jurnalului sau ale AȘM.