"Er is meer dan je op het eerste gezicht kunt zien met dit gif", zegt James M. Fleckenstein van een geproduceerd door E. coli​ "Het verandert in feite het oppervlak van de darm om er zelf baat bij te hebben, waarschijnlijk uiteindelijk ten koste van de gastheer." (Credit: Sindy Süßengut / Unsplash)

Nieuwe bevindingen op E. coli geven een aanwijzing waarom terugkerende maar kortstondige periodes van diarree tot voedingsproblemen op de lange termijn kunnen leiden.

Voor mensen in rijke landen is diarree meestal niet meer dan een ongemakkelijk ongemak voor een paar dagen. Maar voor een arme kind in een ontwikkelingsland kunnen herhaalde aanvallen van diarree leiden tot ernstige gevolgen voor de gezondheid, zoals ondervoeding, onvolgroeide groei, en cognitieve gebreken.

Onderzoekers van de Washington University School of Medicine in St. Louis hebben ontdekt dat een toxine geproduceerd door de diarree-inducerende bacterie Escherichia coli (E. coli) heeft andere effecten op het menselijke spijsverteringskanaal. Het toxine, zo vinden ze, verandert de genexpressie in de cellen langs de binnenkant van de darm, waardoor ze een eiwit produceren dat de bacterie vervolgens gebruikt om zich aan de darmwand te hechten.

De bevindingen verschijnen in de Proceedings van de National Academy of Sciences.

"Er is meer dan op het eerste gezicht te zien is met dit toxine", zegt senior auteur James M. Fleckenstein, hoogleraar geneeskunde en moleculaire microbiologie. “Het verandert in feite het oppervlak van de darm om er zelf baat bij te hebben, waarschijnlijk uiteindelijk ten koste van de gastheer. Tientallen jaren geleden kwamen mensen erachter hoe het gif diarree veroorzaakt, maar tot voor kort had niemand echt de middelen om te onderzoeken wat dit gif nog meer zou kunnen doen. We proberen de stukjes van de puzzel samen te stellen om erachter te komen hoe toxine wordt geproduceerd E. coli kan ondervoeding en andere rimpeleffecten van diarree veroorzaken. "

Fleckenstein en eerste auteur Alaullah Sheikh, een postdoctoraal onderzoeker, bestuderen enterotoxigene E. coli (ETEC), een toxineproducerende stam van E. coli dat is een veelvoorkomende oorzaak van ernstige, waterige diarree. Het zogenaamde hittelabiele toxine van de bacterie zorgt ervoor dat ionenkanalen op darmcellen openen, waardoor een uitstorting van water en elektrolyten in het spijsverteringskanaal wordt veroorzaakt - met andere woorden, diarree.

Sinds orale rehydratatietherapie werd uitgevonden in de jaren zeventig, is het aantal sterfgevallen als gevolg van diarree wereldwijd met meer dan 1970% gedaald. Hoewel het van onschatbare waarde is om mensen te helpen een periode van diarree te overleven, doet de therapie niets om het aantal gevallen te verminderen. Wereldwijd krijgen jonge kinderen nog steeds gemiddeld drie keer per jaar diarree, waarbij de jongste en armste kinderen de dupe worden van de caseload - en van de gevolgen voor de gezondheid op de lange termijn.

Fleckenstein en Sheikh speculeerden dat ETEC's hittelabiele toxine misschien meer doet dan alleen acute diarree en uitdroging veroorzaken. Als dat het geval is, zou dit het verband kunnen verklaren tussen ETEC en ondervoeding, groeiachterstand en andere problemen.

Om andere manieren te vinden waarop het toxine de darmen aantast, kweekten de onderzoekers menselijke darmcellen in een schaal en behandelden ze de cellen met het toxine. Ze ontdekten dat het toxine een reeks genen activeert die bekend staan ​​als CEACAM's. Eén in het bijzonder - CEACAM6 - codeert voor een eiwit dat normaal in lage concentraties in cellen van de dunne darm aanwezig is. Verdere experimenten toonden aan dat het toxine ervoor zorgt dat cellen meer CEACAM6-eiwit produceren, dat de bacteriën vervolgens gebruiken om zich aan darmcellen te hechten en nog meer toxine af te geven. Bovendien toonden de onderzoekers met behulp van darmbiopsiespecimens van mensen in Bangladesh die besmet waren met ETEC, aan dat CEACAM6-expressie toeneemt in de dunne darm tijdens een natuurlijke infectie.

"CEACAM6 komt tot uiting in wat de borstelrand van de dunne darm wordt genoemd, waar al je vitamines en voedingsstoffen worden opgenomen", zegt Sheikh. “Dit is een van de eerste bewijzen dat ETEC het darmoppervlak kan veranderen. We weten nog niet hoe lang dat duurt en wat dat betekent voor mensen die besmet zijn, maar het spreekt voor zich dat schade aan dit deel van het lichaam het vermogen om voedingsstoffen op te nemen kan beïnvloeden. "

Fleckenstein, Sheikh en collega's gaan door met het bestuderen van het verband tussen ETEC en ondervoeding, groeiachterstand en andere gevolgen voor de gezondheid.

"We proberen in het laboratorium de rol van ETEC en zijn toxines te begrijpen in verband met niet-diarree-effecten van ETEC-infectie, vooral bij jonge kinderen in ontwikkelingslanden", zegt Fleckenstein. "Er moet nog veel werk worden verzet om te onderzoeken hoe de gifstoffen verband houden met deze langetermijngevolgen van diarree."

De financiering voor het werk kwam van het Amerikaanse Department of Veterans Affairs; het National Institute of Allergy and Infectious Diseases; de National Institutes of Health (NIH); en het Digestive Diseases Research Core Center aan de Washington University School of Medicine via het National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases.

Original Study

books_health