Alimentele bogate în zahăr pot agrava disfuncția intestinală cauzată de antibiotice
Un studiu recent publicat în Nature a analizat impactul alimentației, în special al alimentelor bogate în zahăr, asupra dinamicii microbiomului intestinal, prin urmărirea a 9.419 mese consumate de pacienți supuși transplantului de celule stem.
Cercetătorii au descoperit o legătură între dieta bogată în zahăr și o disfuncție intestinală mai mare cauzată de expunerea la antibiotice cu spectru larg. Experimentele efectuate pe șoareci au arătat cum zahărul poate stimula expansiunea bacteriilor potențial dăunătoare.
Microbiota intestinală joacă un rol esențial în reglementarea metabolică și imunitară a gazdelor. Disbioza microbiomului intestinal, caracterizată printr-o diversitate microbiană redusă și o creștere a anaerobelor facultative, este observată în diverse patologii. Deși nu există o definiție precisă pentru un microbiom sănătos, înțelegerea mecanismelor care stau la baza disfuncției microbiomului este crucială pentru avansarea cercetărilor în domeniu și pentru dezvoltarea de strategii terapeutice țintite.
Alimentația are un impact semnificativ asupra compoziției microbiomului intestinal atât în modele murine, cât și umane. Totuși, cercetările anterioare pe oameni au implicat în principal intervenții dietetice de mică amploare în rândul indivizilor cu boli cronice sau a persoanelor sănătoase cu microbiomi stabili. Astfel, efectul perturbărilor acute, precum cele induse de boli critice sau tratamente medicale intensive, asupra structurii și funcției microbiomului rămâne insuficient caracterizat.
Pacienții care primesc transplanturi de celule stem hematopoietice (allo-HCT) trec prin modificări nutriționale semnificative și prezintă o disfuncție a microbiomului pronunțată, ce se manifestă prin pierderea diversității α și expansiunea anaerobelor facultative precum Enterococcus. Aceste schimbări ecologice, atribuite în principal administrării de antibiotice și inflamației asociate tratamentului, sunt legate de rezultate clinice negative. Totuși, contribuția specifică a factorilor nutriționali la dinamica microbiomului în contextul allo-HCT rămâne slab înțeleasă.
Pacienții adulți allo-HCT internați la Memorial Sloan Kettering Cancer Center între 2017 și 2022 au documentat fiecare masă consumată folosind formulare standardizate. Alimentele au fost clasificate prin coduri FNDDS, facilitând cuantificarea detaliată a macronutrienților și grupurilor alimentare.
Datele alimentare au fost corelate cu mostrele de scaun pentru profilarea microbiomului prin secvențierea ARN-ului ribozomal 16S. Tendințele microbiomului și nutriției au fost evaluate folosind ecuații de estimare generalizate, iar modelele bayesiene cu niveluri multiple au evaluat asociațiile cu expunerile clinice, cum ar fi antibioticele și posibilele interacțiuni între tratamentul cu antibiotice și aportul alimentar.
Modelele pe șoareci au implicat administrarea subcutanată de biapenem sau vehicul, cu intervenții dietetice incluzând hidrogel (cu sau fără sucroză, glucoză sau fructoză), diete fără fibră și transplant de măduvă osoasă în unele protocoale. Șoarecii germ-free au fost colonizați cu E. faecalis cu sau fără suplimentare cu zahăr. Mostrele de scaun și intestin au fost analizate pentru abundența Enterococcus (prin enumerarea coloniilor), iar celulele epiteliale intestinale au fost izolate pentru analiza expresiei genice.
Secvențierea ARN-ului a profilat expresia genică, care a fost analizată pentru exprimare diferențială și îmbogățire a căilor. Aceste experimente au ajutat la investigarea modului în care suplimentarea cu zahăr ar putea influența răspunsurile intestinale și expansiunea bacteriană.
Studiul a constatat că aportul alimentar a fost cuantificat precis pentru 9.419 mese în rândul celor 173 de pacienți allo-HCT cu cancere hematologice, alături de mostre de fecale corespunzătoare. Mesele au fost mapate la nouă grupuri alimentare ierarhice pentru o analiză detaliată a consumului, permițând urmărirea de înaltă rezoluție a alimentelor specifice consumate înainte de fiecare mostră de fecale.
În primele etape ale transplantului, pacienții consumau mai multe calorii și mese complexe; atât aportul caloric, cât și diversitatea alimentară au scăzut în timp. În 1.009 mostre de fecale de la 158 de pacienți, diversitatea microbiomului fecal a scăzut în perioada timpurie a transplantului, în timp ce aportul de carbohidrați, grăsimi, fibre, proteine și zaharuri a scăzut de la spitalizare până în ziua 12 (mediana engraftment-ului neutrofililor). Toate elementele din grupurile alimentare, cu excepția „zahărului, dulciurilor și băuturilor”, au scăzut în timpul acestei perioade.
Schimbările în compoziția microbiomului au fost moderate, dar semnificativ asociate cu modificările compoziției dietetice. Totuși, dieta singură nu a explicat variabilitatea substanțială în disfuncția microbiomului, sugerând existența altor factori influențatori. În ciuda tendințelor generale, aportul individual de alimente a variat considerabil, evidențiind necesitatea unei analize detaliate a asocierilor dietă-microbiom.
Un model bayesian a evaluat efectele aportului alimentar, antibioticelor și variabilelor clinice asupra compoziției microbiomului, concentrându-se pe cele două zile anterioare prelevării mostrelor de fecale. Modelul a inclus intensitatea tratamentului, sprijinul nutrițional, antibioticele, aportul alimentar și interacțiunea dietă-antibiotic.
Toți cei 173 de pacienți au primit antibiotice. Antibioticele cu spectru larg au fost asociate cu o diversitate bacteriană mai mică. Dulciurile, în sine, nu au fost semnificativ asociate cu o diversitate microbiană redusă, însă pentru fiecare 100 g de dulciuri consumate, modelul statistic a estimat o reducere suplimentară de aproximativ 24% a diversității microbiomului intestinal. Astfel, aportul de zahăr părea să amplifice disfuncția microbiomului indusă de antibiotice.
Acest rezultat a fost confirmat prin analiza meselor în funcție de compoziția macronutrienților: aportul de zahăr în timpul expunerii la antibiotice a fost asociat cu o reducere suplimentară a diversității microbiomului. Contribuitori cheie au inclus băuturi nutriționale formulate, cum ar fi băuturile sportive și shake-urile nutriționale. Descoperirile nu au stabilit că zaharurile naturale din alimentele integrale au efecte echivalente. Asociația dintre dulciuri, antibiotice și diversitate scăzută a rămas semnificativă în modelele care au ținut cont de comorbidități, boli severe și alți factori confuzivi și a fost robustă în analizele excluzând pacienții care beneficiaseră de sprijin nutrițional sau care aveau infecții.
O relație inversă semnificativă între dulciuri și diversitatea microbiomului a fost observată doar la pacienții recent expuși la antibiotice. Acest efect a fost de asemenea observat în cadrul altor clasificări alimentare și după ajustarea pentru diferențele de reprezentare a pacienților și aportul caloric.
Printre pacienții cu aport de zahăr peste medie, fiecare zi suplimentară de expunere la antibiotice cu spectru larg a
