O dietă bogată în proteine ​​poate avea efecte puternice împotriva holerei

Un studiu experimental publicat în jurnalul Cell Host and Microbe a analizat modul în care compoziția macronutrienților din dietă influențează capacitatea bacteriei Vibrio cholerae de a coloniza intestinul și de a concura cu microbiota rezidentă. Cercetarea demonstrează că sursa de proteină din alimentație poate modifica profund expresia genelor bacteriene, virulența și interacțiunile microbiene, prin mecanisme dependente de regulatorul flagelar FlrA și de sistemul de secreție de tip VI.

• Sursele de proteină din dietă influențează direct colonizarea intestinală cu Vibrio cholerae.
• Dieta bogată în cazeină sau gluten limitează colonizarea, în timp ce proteina din soia o favorizează.
• Regulatorul FlrA joacă un rol central în adaptarea bacteriei la mediul intestinal dependent de dietă.
• Expresia sistemului de secreție de tip VI este suprimată pe diete restrictive și restabilită prin mutații în flrA.
• Dieta modulează competiția dintre V. cholerae și bacteriile comensale, influențând structura microbiotei.

Context

holera rămâne o boală diareică severă cu impact global major, determinată de Vibrio cholerae, un patogen intestinal care produce toxina holerică și pilii coreglați cu toxina, esențiali pentru colonizare. Succesul infecției depinde de capacitatea bacteriei de a se adapta rapid la mediul intestinal, de a accesa nutrienți și de a depăși barierele impuse de microbiota gazdei.

Microbiota intestinală umană limitează creșterea patogenilor prin competiție nutrițională, producerea de metaboliți, stimularea imunității gazdei și mecanisme de ucidere directă. Dieta este unul dintre principalii determinanți ai compoziției microbiotei și, implicit, ai rezistenței la infecții. Cu toate acestea, efectele directe ale macronutrienților asupra expresiei genelor și comportamentului patogenilor intestinali sunt insuficient înțelese.

Despre studiu

Cercetătorii de la University of California - Riverside au utilizat un model de colonizare la șoareci adulți, hrăniți cu diete rafinate, în care un singur macronutrient domina aportul caloric: carbohidrați, lipide sau proteine. Pentru dietele hiperproteice, sursa de proteină a fost variată între cazeină, proteină din soia și gluten din grâu.

După eliminarea microbiotei native prin tratament antibiotic, șoarecii au fost colonizați cu o tulpină de V. cholerae rezistentă la streptomicină. Colonizarea a fost monitorizată fecal, iar expresia genelor bacteriene a fost analizată prin secvențiere ARN. În paralel, au fost utilizate abordări genetice avansate, inclusiv screening prin inserție transpozonică și mutanți direcționați, pentru a identifica determinanții bacterieni ai adaptării la dietă.

Rezultate

Dieta bogată în proteine a avut un impact major asupra colonizării. Șoarecii hrăniți cu cazeină sau gluten au prezentat niveluri semnificativ mai scăzute de V. cholerae comparativ cu cei hrăniți cu proteină din soia sau cu dietă standard. Aceste diferențe nu au fost explicate de prezența microbiotei reziduale, indicând un efect direct al dietei asupra bacteriei.

Analiza transcriptomică a arătat că dietele restrictive au determinat o reprimare extinsă a genelor implicate în metabolismul central, ciclul acidului tricarboxilic și utilizarea carbohidraților, sugerând o reducere a activității metabolice și a creșterii bacteriene. În același timp, au fost activate căi legate de metabolismul sulfului.

Un rezultat esențial al studiului este identificarea regulatorului FlrA, un activator principal al biosintezei flagelului, ca determinant al sensibilității la dietă. Mutațiile în flrA au permis bacteriei să depășească restricția impusă de dietele pe bază de cazeină, crescând colonizarea intestinală. Acest avantaj nu a fost datorat pierderii motilității, deoarece mutanții lipsiți de flagelină nu au prezentat același beneficiu.

În condiții restrictive, FlrA a fost implicat în reprimarea sistemului de secreție de tip VI, un mecanism prin care V. cholerae poate elimina bacterii competitoare prin contact direct. Mutațiile în flrA au restabilit expresia acestui sistem și au îmbunătățit capacitatea bacteriei de a concura cu bacterii comensale umane, inclusiv tulpini de Escherichia coli producătoare de colibactină.

Experimentele în comunități microbiene definite au arătat că reglarea dependentă de dietă a sistemului de secreție de tip VI modifică structura microbiotei intestinale, influențând în special abundența genului Bacteroides. Astfel, dieta nu afectează doar patogenul, ci și relațiile dintre comensali, cu impact asupra rezistenței la colonizare.

Interpretare mecanistică

Datele sugerează că FlrA integrează semnale metabolice dependente de dietă prin intermediul mesagerului secundar ciclic di-GMP. Dietele restrictive induc expresia enzimelor care cresc nivelul acestui mesager, ceea ce modifică activitatea FlrA și duce la reprimarea sistemului de secreție de tip VI prin intermediul regulatorului TsrA. Blocarea capacității FlrA de a răspunde la ciclic di-GMP a restabilit expresia genelor implicate în competiția microbiană.

Concluzii

Studiul demonstrează că dieta, în special sursa de proteină, este un determinant major al comportamentului Vibrio cholerae în intestin. Prin intermediul regulatorului FlrA și al sistemului de secreție de tip VI, alimentația influențează nu doar colonizarea patogenului, ci și structura și dinamica microbiotei. Aceste rezultate evidențiază potențialul intervențiilor nutriționale ca strategie complementară pentru prevenirea și controlul infecțiilor enterice și subliniază necesitatea unei abordări personalizate, care să țină cont de dietă și microbiom.