Medizin
Trehalose: Wie ein Lebensmittelzusatz Clostridium-difficile-Infektionen fördern könnte
Donnerstag, 4. Januar 2018
Houston/Texas – Die vermehrte Verwendung des Pilzzuckers Trehalose zum Süßen von Nahrungsmitteln könnte die Ausbreitung der virulenten Clostridium-difficile-Stämme RT027 und RT078 gefördert haben, die für den Anstieg von Todesfällen durch antibiotikaresistente Darminfektionen verantwortlich gemacht werden. Dies geht aus Studien in Nature (2018; doi: 10.1038/nature25178) hervor.
Seit Ende der 1970er-Jahre ist bekannt, dass es nach Antibiotikabehandlungen zu Durchfallerkrankungen mit C. difficile kommen kann. Die Infektionen werden gefürchtet, weil einige Stämme das Enterotoxin A und/oder Cytotoxin B bilden, die schwere Komplikationen wie toxisches Megakolon, Darmperforationen oder Sepsis auslösen können.
Diese schweren Verlaufsformen haben in den letzten 15 Jahren vor allem in angelsächsischen Ländern deutlich zugenommen. Die Centers for Disease Control and Prevention schätzten, dass in den USA im Jahr 2015 fast eine halbe Million C.-difficile-Infektionen (CDI) auftraten und 29.000 Menschen daran gestorben sind. In Deutschland ist die Situation weniger dramatisch, dem Robert-Koch-Institut wurden 2016 nur 2.337 Fälle gemeldet.
Die Zunahme wird auf die Ribotypen (RT) 027 und 078 zurückgeführt. Diese beiden Stämme sind nicht neu. RT027 wurde erstmals 1985 identifiziert. Warum sie sich in den letzten Jahren stark ausgebreitet haben, ist nicht bekannt. Ein Faktor soll der häufige Einsatz von Fluorchinolon-Antibiotika sein, gegen die RT027 und RT078 resistent sind. Ein weiterer Grund könnte der zunehmende Einsatz von Trehalose in Nahrungsmitteln sein.
Trehalose ist ein natürliches Disaccharid, das vor allem in Pilzen in höherer Konzentration vorkommt. Seine Gewinnung war lange aufwendig und die Verwendung als Süßstoff für die Industrie nicht wirtschaftlich. Durch eine technologische Innovation, die eine enzymatische Herstellung aus Stärke erlaubt, sanken die Produktionskosten Anfang der 2000er-Jahre von mehr als 700 US-Dollar pro Kilo auf weniger als 3 US-Dollar.
Die Industrie bewarb sich – auch mit Hinweis auf eine mögliche präventive Wirkung gegen die Osteoporose – erfolgreich um eine Zulassung. In den USA darf Trehalose seit dem Jahr 2000, in Europa seit dem Jahr 2001 als Lebensmittelzusatzstoff eingesetzt werden. Trehalose ist heute in zahlreichen Fertigprodukten (etwa in Nudeln, Rinderhack und Eiscreme) in Konzentrationen von bis zu 11,25 Prozent enthalten, wie ein Team um Robert Britton vom Baylor College of Medicine in Houston recherchiert hat.
In einer Reihe von Experimenten haben die Forscher jetzt untersucht, ob der zunehmende Einsatz von Trehalose für den Anstieg von C.-difficile-Infektionen verantwortlich sein könnte. Die ersten Experimente ergaben, dass die RT027 und RT078 Trehalose als Energieträger verwerten können, während andere C.-difficile-Stämme auf Glukose angewiesen sind. Die beiden Stämme verdanken diese Fähigkeiten unterschiedlichen Mutationen: Bei RT027 wird ein Transkriptionsfaktor ausgeschaltet, der normalerweise die Verwendung von Trehalose verhindert. Bei RT078 wird der Transport des Energieträgers in das Bakterien gesteigert.
RT027 nutzt die zusätzliche Energie für die Toxinproduktion. Die Forscher konnten an Mäusen zeigen, wie die Verfügbarkeit von Trehalose die Virulenz der Bakterien erhöht. RT078 scheint durch eine gesteigerte Vermehrung einen Vorteil gegenüber anderen Bakterien zu erhalten.
Die Forscher haben Trehalose abschließend im Blinddarm von Mäusen und in Flüssigkeit von 3 Patienten mit künstlichem Dünndarmausgang (Iliostoma) in einer Konzentration nachgewiesen, die ihrer Ansicht nach eine Vermehrung der pathologischen Keime erklären könnte.
Die Forschungsergebnisse liefern eine plausible Erklärung für die Förderung von schweren C.-difficile-Infektionen durch Trehalose. Ob tatsächlich ein Zusammenhang mit der zunehmenden Verwendung von Trehalose in der Nahrungsmittelindustrie besteht, müssen jetzt epidemiologische Studien zeigen. Für die klinische Medizin eröffnen die Ergebnisse interessante Perspektiven. In einer randomisierten Studie könnte beispielsweise untersucht werden, ob eine Trehalose-freie Ernährung eine C.-difficile-Infektion nach Antibiotikagabe verhindern könnte.
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