Ameliorarea bolii Clostridium difficile la șoareci prin suplimentarea alimentară cu
Walker Julliard
* Divizia de chirurgie a transplantului, Departamentul de chirurgie, Facultatea de Medicină și Sănătate Publică a Universității din Wisconsin, Madison, WI, SUA
Travis De Wolfe
† Departamentul de Științe Alimentare, Universitatea din Wisconsin, Madison, WI, SUA
John H. Fechner
* Divizia de Chirurgie a Transplantului, Departamentul de Chirurgie, Facultatea de Medicină și Sănătate Publică a Universității din Wisconsin, Madison, WI, SUA
Nasia Safdar
‡ Divizia de Boli Infecțioase, Departamentul de Chirurgie, Facultatea de Medicină și Sănătate Publică a Universității din Wisconsin, Madison, WI, SUA
Rashmi Agni
§ Departamentul de patologie și medicină de laborator, Facultatea de medicină și sănătate publică a Universității din Wisconsin, Madison, WI, SUA
Joshua D. Mezrich
* Divizia de Chirurgie a Transplantului, Departamentul de Chirurgie, Facultatea de Medicină și Sănătate Publică a Universității din Wisconsin, Madison, WI, SUA
Date asociate
Abstract
Obiectiv
Pentru a determina efectele terapeutice ale suplimentării dietetice asupra infecției cu C. difficile (CDI).
fundal
Cu opțiuni de tratament limitate, creșterea bolii asociate cu Clostridium difficile a stimulat căutarea unor terapii noi. Datele recente definesc un rol pentru receptorii de hidrocarburi arii (AHR) și liganzi AHR derivați din dietă în imunitatea mucoasei. Am investigat eficacitatea indol-3-carbinolului (I3C), un supliment alimentar și ligand precursor AHR, într-un model murin de CDI.
Metode
Șoarecii C57BL/6 (B6), AHR -/- și AHR +/− au fost plasați pe diete pe bază de cereale sau semi-purificate cu sau fără I3C înainte și în timpul CDI. Șoarecii au fost urmăriți clinic timp de minimum 6 zile sau eutanasiați între zilele 0 și 4 de inoculare pentru analiza răspunsului inflamator și a microbiotei.
Rezultate
Șoarecii B6 hrăniți cu o dietă semi-purificată cu deficit de ligand AHR au crescut semnificativ severitatea bolii (p 1. Întreruperea microbiomului intestinal în urma utilizării antibioticelor este un factor de risc major pentru boala asociată cu C. difficile (CDAD) la om 2 Alți factori de risc includ vârsta, supresia acidului, imunosupresia, chirurgia gastro-intestinală și boala inflamatorie a intestinului 3-5. Tratamentul primar pentru infecțiile acute este antibioticele. Cu toate acestea, până la 20 la sută dintre pacienți prezintă recurență a CDI care poate fi rezistentă la tratamentul ulterior cu antibiotice. 6. Pentru acești pacienți, sunt testate noi terapii, cum ar fi probioticele și transplantul de microbiote fecale 7, 8. Eficacitatea probioticelor în prevenirea infecției a fost recent pusă în discuție 9, lăsând comunitatea medicală fără opțiuni de prevenire a bolilor care sunt susținute prin date, altele decât minimizarea utilizării antibioticelor și suprimarea acidului. Transplantul de fecale pentru boala recurentă/rezistentă a arătat unele promit 8, 10, dar barierele în calea adoptării sale includ dificultăți în controlul calității, probleme infecțioase și dozare.
În timp ce modelele murine au demonstrat importanța integrității microbiomului în minimizarea CDI 11, celulele imune gazdă și răspunsurile lor s-au dovedit a fi critice. Aceasta include prezența celulelor limfoide înnăscute din grupa 3 (ILC3s 12) și expresia IL-22 13. Receptorul de hidrocarburi arii (AHR) este esențial pentru dezvoltarea și menținerea ILC3-urilor, precum și a limfocitelor intra-epiteliale (IEL) ale intestinului 14, 15 și a șoarecilor plasați pe o dietă semi-purificată care nu conține fitochimicale (conținând minimum AHR). Liganzi) prezintă o scădere a numărului de celule IEL și ILC3 comparativ cu șoarecii de pe chow standard. Adăugarea ligandului precursor AHR indol-3-carbinol (I3C) la dieta purificată inversează această pierdere celulară 14, 15. Atât IEL cât și ILC3 sunt surse majore de IL-22 în intestinul 16, 17, iar AHR este vitală pentru exprimarea IL-22 în aceste subseturi de limfocite, precum și în celulele T convenționale 18, 19. În plus față de menținerea celulelor imune, liganții AHR derivați din dietă și microbiomi s-au dovedit a fi eficienți în tratarea/ameliorarea unei boli infecțioase diferite (candidoză vaginală) la suprafețele mucoasei la șoareci în mod dependent de IL-22 20 .
Folosind aceste informații, am emis ipoteza că includerea I3C în dietă ar putea reduce severitatea CDI. Pentru a testa această ipoteză, am folosit un model murin bine stabilit al CDAD 21. Dacă acesta este într-adevăr cazul, o astfel de constatare ar sugera că adăugarea unui supliment alimentar simplu și sigur începută cu puțin timp înainte de antibioticele planificate sau alte intervenții care cresc riscul de CDI poate avea eficacitate în reducerea morbidității din această boală foarte răspândită și sever debilitantă.
METODE
Șoarecii masculi C57BL/6j (B6) de 6-8 săptămâni au fost cumpărați de la Jackson Laboratory (Bar Harbor ME). Pentru unele experimente, șoarecii B6 au fost plasați fie pe un chow pe bază de cereale, fie pe un chow personalizat pregătit să conțină 1000 ppm I3C pe parcursul experimentelor. Pentru acele experimente în care se dorea o dietă săracă în liganzi AHR, șoarecii au fost plasați fie pe „dietă semi-purificată” (dietă semi-purificată AIN-76A; TestDiet, St. Louis, Mo), fie pe „dietă I3C” (AIN- 76A conținând 1000 ppm I3C) pentru restul studiului. Șoarecii heterozigoți AHR (AHR +/−), care au expresie AHR egală cu cea a șoarecilor de tip sălbatic B6, și șoarecii AHR nuli (AHR -/-) pe fundal C57BL/6J 22 au fost crescuți și menținuți în condiții specifice fără patogeni. Experimentele pe animale au fost efectuate în conformitate cu orientările instituționale. Toate procedurile au fost aprobate de Universitatea din Wisconsin Scoala de Medicina si Sanatate Publica IACUC.
Administrarea de antibiotice și infecția cu Clostridium difficile
Modelul a fost adoptat din metodele Chen 21. Șoarecii au fost monitorizați/scorați de două ori pe zi pentru semne de boală clinică și cântăriți în fiecare dimineață. Experimentul a fost încheiat atunci când toți șoarecii au fost eutanasiați pe baza următoarelor criterii: scoruri clinice> 13, scădere în greutate> 20% sau în ziua 7 după inoculare. Toate punctajele au fost făcute de anchetatori orbi la grupul experimental. Histologia cecală a fost examinată și notată de un singur histopatolog orb, așa cum este descris în supliment.