Mikrobielle dunkle Materie kann den Cholesterinspiegel beim Menschen beeinflussen

In den dunkelsten Teilen der Welt, wo das Licht die unergründliche Fülle der Sterne nicht ausblenden kann, Schau hoch. Es gibt immer noch weniger Flecken, die das Universum erhellen, als es Bakterien auf der Welt gibt, vor den Augen verborgen, ein ganzes Universum in nur einem menschlichen Darm.

Viele Arten sind bekannt, mögen E coli , aber viele mehr, manchmal als "mikrobielle dunkle Materie" bezeichnet, " Bleiben schwer fassbar.

Wir wissen, dass es da ist, weil es die Dinge um ihn herum beeinflusst."

Doug Kenny, ein Ph.D. Kandidat an der Graduate School of Arts and Sciences

Kenny ist Co-Erstautor einer neuen Studie in Zellwirt und Mikrobe das ein wenig von dieser mikrobiellen dunklen Materie beleuchtet:eine Art von Darmbakterien, die den Cholesterinspiegel beim Menschen beeinflussen können.

„Der Cholesterinstoffwechsel durch diese Mikroben kann eine wichtige Rolle bei der Senkung der Cholesterinkonzentration im Darm und im Blutserum spielen. sich direkt auf die menschliche Gesundheit auswirkt, “ sagte Emily Balskus, Professor für Chemie und chemische Biologie an der Harvard University und Co-Senior-Autor mit Ramnik Xavier, Kernmitglied der Breiten, Co-Direktor des Zentrums für Informatik und Therapie am MIT und Prüfarzt am Massachusetts General Hospital. Die neu entdeckten Bakterien könnten eines Tages den Menschen helfen, ihren Cholesterinspiegel über die Ernährung zu kontrollieren. Probiotika, oder neuartige Behandlungen basierend auf individuellen Mikrobiomen.

Nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention (CDC) im Jahr 2016, über 12 Prozent der Erwachsenen in den Vereinigten Staaten im Alter von 20 und älter hatten einen hohen Cholesterinspiegel, ein Risikofaktor für die Todesursache Nummer eins des Landes:Herzkrankheiten. Nur die Hälfte dieser Gruppe nimmt Medikamente wie Statine ein, um ihren Cholesterinspiegel zu kontrollieren; während solche Medikamente ein wertvolles Werkzeug sind, sie wirken nicht bei allen Patienten und wenn auch selten, bezüglich Nebenwirkungen haben kann.

"Wir suchen nicht nach dem Allheilmittel zur Lösung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, "Kenny sagte, "aber da ist dieses andere Organ, das Mikrobiom, ein weiteres System im Spiel, das den Cholesterinspiegel reguliert, an das wir noch nicht gedacht haben."

Die Schweineabwasserlagune

Seit Ende des 19. Jahrhunderts Wissenschaftler wussten, dass etwas mit Cholesterin im Darm passiert. Über Jahrzehnte, Arbeit näherte sich einer Antwort. Eine Studie fand sogar Hinweise auf cholesterinsenkende Bakterien, die in einer Schweineabwasserlagune leben. Aber diese Mikroben zogen es vor, in Schweinen zu leben, Menschen nicht.

Frühere Studien sind wie eine Fallakte mit Hinweisen (ein Labor von 1977 isolierte sogar die verräterische Mikrobe, aber die Proben gingen verloren). Ein großer Hinweis ist Coprostanol, das Nebenprodukt des Cholesterinstoffwechsels im Darm. "Weil die Schweine-Abwasserlagune-Mikrobe auch Coprostanol gebildet hat, “ sagte Balskus, "Wir haben uns entschieden, die Gene zu identifizieren, die für diese Aktivität verantwortlich sind, in der Hoffnung, dass wir ähnliche Gene im menschlichen Darm finden könnten."

Inzwischen, Damian Plichta, Computerwissenschaftler am Broad Institute und Co-Erstautor mit Kenny, nach Hinweisen in menschlichen Datensätzen gesucht. Hunderte von Bakterienarten, Viren und Pilze, die im menschlichen Darm leben, müssen noch isoliert und beschrieben werden, er sagte. Doch die sogenannte Metagenomik kann Forschern helfen, einen Schritt zu umgehen:Anstatt erst eine Bakterienart zu lokalisieren und dann herauszufinden, was sie tun kann, Sie können den Reichtum an genetischem Material im menschlichen Mikrobiom analysieren, um festzustellen, welche Fähigkeiten diese Gene kodieren.

Plichta verglich massive Genomdaten des Mikrobioms mit menschlichen Stuhlproben, um herauszufinden, welche Gene einem hohen Coprostanol-Gehalt entsprachen. „Aus dieser enormen Menge an Korrelationen " er sagte, "Wir haben ein paar potenziell interessante Gene vergrößert, die wir dann weiterverfolgen könnten." Inzwischen, nachdem Balskus und Kenny das gesamte Genom des cholesterinfressenden Schweinebakteriums sequenziert hatten, sie gruben die Daten aus und entdeckten ähnliche Gene:Ein Signal, dass sie näher kamen.

Die menschliche Verbindung

Dann grenzte Kenny ihre Suche weiter ein. Im Labor, Er fügte jedes potenzielle Gen in Bakterien ein und testete, welche Enzyme zum Abbau von Cholesterin in Coprostanol hergestellt wurden. Letztlich, er fand den besten Kandidaten, welches das Team das Gen für den intestinalen Steroidmetabolismus A (IsmA) nannte.

„Wir könnten jetzt das Vorhandensein oder Fehlen potenzieller Bakterien, die diese Enzyme haben, mit den Blutcholesterinwerten korrelieren, die von denselben Personen gesammelt wurden. “ sagte Xavier. Unter Verwendung von Datensätzen des menschlichen Mikrobioms aus China, Niederlande und USA, Sie fanden heraus, dass Menschen, die das IsmA-Gen in ihrem Mikrobiom tragen, 55 bis 75 Prozent weniger Cholesterin im Stuhl hatten als diejenigen ohne.

"Diejenigen, die diese Enzymaktivität haben, haben im Grunde einen niedrigeren Cholesterinspiegel, “ sagte Xavier.

Die Entdeckung, Xavier sagte, könnte zu neuen Therapeutika führen – wie einem „biotischen Cocktail“ oder der direkten Enzymabgabe an den Darm –, die den Menschen helfen, ihren Cholesterinspiegel im Blut zu kontrollieren. Doch zunächst gibt es noch viel zu tun:Möglicherweise hat das Team das entscheidende Enzym identifiziert, aber sie müssen noch die verantwortliche Mikrobe isolieren. Sie müssen nicht nur eine Korrelation, sondern auch eine Kausalität nachweisen – dass die Mikrobe und ihr Enzym direkt für die Senkung des Cholesterinspiegels beim Menschen verantwortlich sind. Und, sie müssen analysieren, welche Wirkung Coprostanol, das Reaktionsnebenprodukt, auf die menschliche Gesundheit hat.

"Das bedeutet nicht, dass wir morgen Antworten haben werden, aber wir haben eine skizze, wie es geht, “ sagte Xavier.

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