Oral iron acutely elevates bacterial growth in human serum
Creators
- 1. MRC Unit the Gambia
- 2. University of North Carolina at Chapel Hill
Description
Abstract Iron deficiency is the most common nutrient deficiency worldwide and routine supplementation is standard policy for pregnant mothers and children in most low-income countries. However, iron lies at the center of host-pathogen competition for nutritional resources and recent trials of iron administration in African and Asian children have resulted in significant excesses of serious adverse events including hospitalizations and deaths. Increased rates of malaria, respiratory infections, severe diarrhea and febrile illnesses of unknown origin have all been reported, but the mechanisms are unclear. We here investigated the ex vivo growth characteristics of exemplar sentinel bacteria in adult sera collected before and 4 h after oral supplementation with 2 mg/kg iron as ferrous sulfate. Escherichia coli, Yersinia enterocolitica and Salmonella enterica serovar Typhimurium (all gram-negative bacteria) and Staphylococcus epidermidis (gram-positive) showed markedly elevated growth in serum collected after iron supplementation. Growth rates were very strongly correlated with transferrin saturation (p < 0.0001 in all cases). Growth of Staphylococcus aureus , which preferentially scavenges heme iron, was unaffected. These data suggest that even modest oral supplements with highly soluble (non-physiological) iron, as typically used in low-income settings, could promote bacteremia by accelerating early phase bacterial growth prior to the induction of immune defenses.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يعد نقص الحديد أكثر أنواع نقص المغذيات شيوعًا في جميع أنحاء العالم، وتعد المكملات الروتينية سياسة قياسية للأمهات الحوامل والأطفال في معظم البلدان منخفضة الدخل. ومع ذلك، فإن الحديد يقع في قلب المنافسة بين المضيفين والممرضين على الموارد الغذائية، وقد أدت التجارب الأخيرة لإدارة الحديد لدى الأطفال الأفارقة والآسيويين إلى تجاوزات كبيرة في الأحداث السلبية الخطيرة بما في ذلك دخول المستشفيات والوفيات. تم الإبلاغ عن زيادة معدلات الإصابة بالملاريا والتهابات الجهاز التنفسي والإسهال الحاد والأمراض الحموية مجهولة المصدر، ولكن الآليات غير واضحة. لقد تحققنا هنا من خصائص النمو خارج الجسم الحي لبكتيريا الحارس النموذجية في الأمصال البالغة التي تم جمعها قبل وبعد 4 ساعات من المكملات عن طريق الفم مع 2 ملغ/كغ من الحديد ككبريتات الحديدوز. أظهرت الإشريكية القولونية واليرسنية المعوية القولونية والسالمونيلا المصلية التيفية (جميع البكتيريا سالبة الغرام) والمكورات العنقودية الجلدية (إيجابية الغرام) نموًا مرتفعًا بشكل ملحوظ في المصل الذي تم جمعه بعد مكملات الحديد. كانت معدلات النمو مرتبطة بقوة بتشبع الترانسفيرين (P < 0.0001 في جميع الحالات). لم يتأثر نمو المكورات العنقودية الذهبية ، التي تفضل كنس حديد الهيم. تشير هذه البيانات إلى أنه حتى المكملات الغذائية الفموية المتواضعة مع الحديد عالي الذوبان (غير الفسيولوجي)، كما هو مستخدم عادة في البيئات منخفضة الدخل، يمكن أن تعزز تجرثم الدم عن طريق تسريع نمو البكتيريا في المرحلة المبكرة قبل تحريض الدفاعات المناعية.Translated Description (French)
Résumé La carence en fer est la carence en nutriments la plus courante dans le monde et la supplémentation de routine est une politique standard pour les femmes enceintes et les enfants dans la plupart des pays à faible revenu. Cependant, le fer est au centre de la compétition hôte-pathogène pour les ressources nutritionnelles et les récents essais d'administration de fer chez les enfants africains et asiatiques ont entraîné des excès importants d'événements indésirables graves, notamment des hospitalisations et des décès. Des taux accrus de paludisme, d'infections respiratoires, de diarrhée sévère et de maladies fébriles d'origine inconnue ont tous été signalés, mais les mécanismes ne sont pas clairs. Nous avons étudié ici les caractéristiques de croissance ex vivo de bactéries sentinelles exemplaires dans des sérums adultes collectés avant et 4 h après une supplémentation orale avec 2 mg/kg de fer sous forme de sulfate ferreux. Escherichia coli, Yersinia enterocolitica et Salmonella enterica sérovar Typhimurium (toutes des bactéries à Gram négatif) et Staphylococcus epidermidis (à Gram positif) ont montré une croissance nettement élevée dans le sérum recueilli après une supplémentation en fer. Les taux de croissance étaient très fortement corrélés à la saturation en transferrine (p < 0,0001 dans tous les cas). La croissance de Staphylococcus aureus , qui piège préférentiellement le fer héminique, n'a pas été affectée. Ces données suggèrent que même des suppléments oraux modestes contenant du fer hautement soluble (non physiologique), généralement utilisés dans les milieux à faible revenu, pourraient favoriser la bactériémie en accélérant la croissance bactérienne en phase précoce avant l'induction des défenses immunitaires.Translated Description (Spanish)
Resumen La deficiencia de hierro es la deficiencia de nutrientes más común en todo el mundo y la suplementación de rutina es una política estándar para las madres embarazadas y los niños en la mayoría de los países de bajos ingresos. Sin embargo, el hierro se encuentra en el centro de la competencia huésped-patógeno por los recursos nutricionales y los ensayos recientes de administración de hierro en niños africanos y asiáticos han dado lugar a excesos significativos de eventos adversos graves, incluidas hospitalizaciones y muertes. Se ha informado de un aumento de las tasas de malaria, infecciones respiratorias, diarrea grave y enfermedades febriles de origen desconocido, pero los mecanismos no están claros. Aquí investigamos las características de crecimiento ex vivo de bacterias centinela ejemplares en sueros adultos recolectados antes y 4 h después de la suplementación oral con 2 mg/kg de hierro como sulfato ferroso. Escherichia coli, Yersinia enterocolitica y Salmonella enterica serovar Typhimurium (todas bacterias gramnegativas) y Staphylococcus epidermidis (grampositivas) mostraron un crecimiento marcadamente elevado en el suero recolectado después de la suplementación con hierro. Las tasas de crecimiento se correlacionaron muy fuertemente con la saturación de transferrina (p < 0,0001 en todos los casos). El crecimiento de Staphylococcus aureus , que preferentemente elimina el hierro hemo, no se vio afectado. Estos datos sugieren que incluso los suplementos orales modestos con hierro altamente soluble (no fisiológico), como se usa típicamente en entornos de bajos ingresos, podrían promover la bacteriemia al acelerar el crecimiento bacteriano en fase temprana antes de la inducción de defensas inmunitarias.Files
srep16670.pdf.pdf
Files
(1.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:82b08815a97db30223eda75efd894d9e
|
1.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الحديد الفموي يرفع بشكل حاد نمو البكتيريا في مصل الدم البشري
- Translated title (French)
- Le fer oral augmente de manière aiguë la croissance bactérienne dans le sérum humain
- Translated title (Spanish)
- El hierro oral eleva de forma aguda el crecimiento bacteriano en el suero humano
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2173905032
- DOI
- 10.1038/srep16670
References
- https://openalex.org/W1915602451
- https://openalex.org/W1967710360
- https://openalex.org/W1974014716
- https://openalex.org/W1979194107
- https://openalex.org/W2001191346
- https://openalex.org/W2003339005
- https://openalex.org/W2009878128
- https://openalex.org/W2028598756
- https://openalex.org/W2031323237
- https://openalex.org/W2053624874
- https://openalex.org/W2064809777
- https://openalex.org/W2073018837
- https://openalex.org/W2090897211
- https://openalex.org/W2104624275
- https://openalex.org/W2111621811
- https://openalex.org/W2113500083
- https://openalex.org/W2124571377
- https://openalex.org/W2130671022
- https://openalex.org/W2138003397
- https://openalex.org/W2150349332
- https://openalex.org/W2152260364
- https://openalex.org/W2159865605
- https://openalex.org/W2160894879
- https://openalex.org/W2163002275
- https://openalex.org/W2168366169
- https://openalex.org/W2170783215
- https://openalex.org/W4206217213
- https://openalex.org/W4252094410