Dietary zinc alters the microbiota and decreases resistance to Clostridium difficile infection

Joseph P Zackular, Jessica L Moore, Ashley T Jordan, Lillian J Juttukonda, Michael J Noto, Maribeth R Nicholson, Jonathan D Crews, Matthew W Semler, Yaofang Zhang, Lorraine B Ware, M Kay Washington, Walter J Chazin, Richard M Caprioli & Eric P Skaar.

Nature medicine. 2016 Nov; 22(11):1330-1334.

Speaker: Shiau-Ting Yang (楊曉婷)                             Time: 15:00~16:00, Mar. 22, 2017

Commentator: Dr. Ching-Hao Teng (鄧景浩教授)  Place: Room 601

Abstract:

困難梭狀芽孢桿菌(Clostridium difficile, C. difficile)是一個革蘭氏陽性且會形成孢子的厭氧細菌，此細菌是造成醫院和社區環境中新興的全球健康問題的原因之一 (1)。造成困難梭狀芽孢桿菌感染症(Clostridium difficile infection, CDI)的主要危險因素是服用抗生素，進而破壞腸道微生物菌群的多樣性而提供困難梭狀芽孢桿菌定殖之抗性 (2)。然而，非抗生素相關的CDI病例正持續增加，這顯示其他未知的宿主或環境因素可能會影響困難梭狀芽孢桿菌的易感性。在本篇文章中作者著重於飲食，此為最重要的環境因素之一，並且會影響腸道微生物菌群 (3)。作者發現膳食鋅(dietary Zn)在調控腸道的微生物菌群社區結構和多樣性方面扮演一個很重要的角色。利用小鼠模式進行飲食操作和困難梭狀芽孢桿菌感染，作者證明過量的膳食鋅降低了感染CDI所需的抗生素量。此外，增加鋅離子的含量會透過增加毒素的活性而使得困難梭狀芽孢桿菌相關疾病的厭重性和症狀更加惡化。另外，作者也指出宿主因子中的鋅結合蛋白Calprotectin具有對抗困難梭狀芽孢桿菌的活性，且可透過限制鋅離子的利用而對抗困難梭狀芽孢桿菌。綜合以上，膳食鋅對於透過改變腸道微生物菌群而影響CDI的易感性是很重要的，並且Calprotectin介導的金屬離子限制作用是避免CDI的一種重要的宿主免疫防禦策略。

References:

1.     Leffler DA and Lamont JT. (2015) Clostridium difficile infection. The New England journal of medicine. 372(16):1539-48..

2.     Theriot CM, et al. (2014) Antibiotic-induced shifts in the mouse gut microbiome and metabolome increase susceptibility to Clostridium difficile infection. Nature communications. 5:3114.

3.     David LA, et al. (2014) Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature. 505(7484):559-63.