Diet Protein Kedelai Meningkatkan Kerentanan Terhadap Infeksi Clostridioides Difficile

Read Also

Menurut sebuah studi baru-baru ini yang diterbitkan dalam jurnal Cell Reports, diet kaya protein kedelai meningkatkan kerentanan manusia terhadap Clostridioides difficile dengan meningkatkan kadar amino acids (AAs) usus dan mendorong pertumbuhan Lactobacillus. Lactobacillus, pada gilirannya, mencerna protein kedelai untuk menghasilkan asam amino, yang sekali lagi memfasilitasi C. difficile, dan karenanya, Clostridioides difficile infection (CDI).

Latar belakang

Bakteri C. difficile menyebabkan infeksi pada usus besar (kolon). C. difficile adalah Gram-positif, anaerob obligat pembentuk spora yang ada di mana-mana di usus besar dan menyebabkan infeksi nosokomial

Berbagai gejala dapat dialami, mulai dari diare ringan hingga kerusakan usus besar. Selain itu, penggunaan antibiotik sering dikaitkan dengan perkembangan penyakit C. difficile. Penyakit ini terutama menyerang pasien lanjut usia yang dirawat di rumah sakit atau fasilitas perawatan jangka panjang.

Secara umum diamati bahwa resistensi kolonisasi C. difficile menurun setelah terapi antibiotik, yang menyebabkan disbiosis mikrobiota usus. Mikrobiota usus bersaing dengan C. difficile untuk nutrisi dan juga menghasilkan metabolit spesifik yang mencegah kolonisasi C. difficile.

Kesehatan usus manusia dan kerentanan terhadap CDI secara signifikan dipengaruhi oleh faktor makanan. Untuk mengurangi peradangan usus, karbohidrat yang tidak dapat dicerna membantu meningkatkan pembersihan C. difficile dengan menginduksi produksi short-chain fatty acids (SCFA) oleh mikroba usus. Beberapa diet kaya nutrisi, misalnya, yang tinggi lemak, seng, dan protein, memperburuk CDI dengan mengubah komposisi mikrobiota usus.

Namun, bagaimana komponen makanan tertentu berinteraksi dengan mikrobiota usus untuk mempengaruhi CDI tidak diketahui. Tidak ada informasi yang tersedia mengenai faktor makanan spesifik apa yang mempengaruhi mikrobiota usus dalam hal komposisi dan metabolismenya.

Tentang studi

Studi saat ini menyelidiki bagaimana komponen makanan tertentu berinteraksi dengan mikrobiota usus dan bagaimana interaksi ini dapat mengubah tingkat keparahan CDI.

Penelitian ini dilakukan pada tikus betina spesifik C57BL/6 WT bebas patogen (berusia 5 minggu). Sampel tinja dikumpulkan dari tikus individu setelah pengobatan cefoperazone dan segera sebelum infeksi untuk menganalisis konstitusi mikrobiota usus dan mengukur tingkat AA tinja.

Diet hewan-hewan ini dimodifikasi dengan dua sumber protein utama - kedelai (SD) dan kasein (PD). Tikus yang diberi antibiotik dibagi menjadi dua kelompok - mereka yang diberi diet purified diet (PD) dan mereka yang diberi diet murni biasa (PD). Para peneliti kemudian menggunakan CE-TOFMS untuk membandingkan metabolit usus dari tikus yang diberi makan RD dan PD. Mikrobiota usus kemudian dipelajari sebagai respons terhadap RD dan SD.

Gen 16S rRNA dalam mikrobiota tinja tikus dipelajari. Para peneliti menggunakan sekuensing seluruh genom untuk menemukan cell envelope protease (CEP) dalam Lactobacillus murinus yang diisolasi. Setelah itu, prtP-deficient L. murinus strains (Lm prtP) dibuat. Para peneliti kemudian menguji apakah Lm prtP dapat tumbuh dalam media minimal yang dimodifikasi, khususnya kedelai.

Temuan

Diet inang ditemukan mempengaruhi kerentanan mereka terhadap CDI karena RD memperburuk hasil CDI dengan mempromosikan pertumbuhan C. difficile di saluran pencernaan. Di usus, diet protein kedelai meningkatkan kadar AA dan meningkatkan proliferasi C. difficile.

Menurut analisis koordinat utama, metabolit tinja berbeda secara signifikan antara tikus yang diberi makan RD atau PD. Ada perbedaan yang signifikan dalam kadar feses antara tikus yang diberi RD dan tikus yang diberi PD mengenai sebagian besar AA dan turunannya antara kedua kelompok.

Pertumbuhan C difficile didorong oleh diet protein kedelai dengan meningkatkan konsentrasi asam amino di saluran usus. Protein kedelai mendorong pertumbuhan spesies Lactobacillus, yang menghasilkan AA. Menurut analisis gen 16S rRNA mikrobiota tinja tikus, genus Lactobacillus secara signifikan lebih umum pada tikus yang diberi antibiotik yang diberi makan RD dan SD.

Protein kedelai lebih disukai daripada kasein oleh L. murinus untuk meningkatkan kadar AA. Proteinase selubung sel PrtP adalah enzim penting dalam L murinus yang meningkatkan kadar aa dan mendorong pertumbuhan C. difficile. AA dipasok oleh L murinus dengan cara yang bergantung pada PrtP dan berperan penting dalam mendorong pertumbuhan C. difficile.

Secara kolektif, temuan menunjukkan bahwa diet protein kedelai mendorong pertumbuhan Lactobacillus dan meningkatkan kadar AA dalam usus selama disbiosis yang diinduksi antibiotik, memungkinkan kolonisasi dan pertumbuhan C. difficile. Juga diamati bahwa dengan adanya protein kedelai, L. murinus tumbuh dan menghasilkan lebih banyak AA daripada dengan adanya kasein. Selain itu, protease dinding sel ekstraseluler PrtP berkontribusi pada peningkatan kadar AA. L. murinus, diisolasi dari wajah tikus, menghasilkan AA menggunakan protein kedelai daripada kasein.

Kesimpulan

Interaksi timbal balik antara diet dan mikrobiota usus dapat mempengaruhi kerentanan terhadap CDI. Misalnya, diet tinggi protein atau pengobatan dengan bakteri fermentasi AA setelah pengobatan antibiotik dapat secara efektif mengurangi kadar AA usus dan mencegah CDI.

Mempertimbangkan bahwa diet dan mikrobiota usus berinteraksi untuk mengontrol pertumbuhan C. difficile, penelitian ini memberikan bukti tambahan bahwa mikrobiota usus spesifik dan microbe-derived metabolites mempengaruhi kerentanan inang terhadap infeksi patogen enterik.

Journal reference:

Yakabe, K., Higashi, S., Akiyama, M., et al. (2022). Dietary-protein sources modulate host susceptibility to Clostridioides difficile infection through the gut microbiota. Cell Reports. Doi: 10.1016/j.celrep.2022.111332, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124722011603