Forscher entdecken, wie bakterielle Enzyme entzündungsverursachende Fleischkohlenhydrate entfernen

Die meisten Säugetiere produzieren von Natur aus ein Kohlenhydrat, das als Neu5Gc bekannt ist; Menschen nicht. Jedoch, Wenn wir rotes Fleisch essen, tierisches Neu5Gc wird in unser Gewebe eingebaut. Wenn sich das Kohlenhydrat aufbaut, unser Immunsystem behandelt Neu5Gc als fremden Eindringling, Antikörper dagegen zu generieren. Deshalb wird eine Ernährung, die reich an rotem Fleisch ist, mit chronischen Entzündungen und damit verbundenen Krankheiten in Verbindung gebracht. wie Dickdarmkrebs und Arteriosklerose.

Forscher der University of California San Diego School of Medicine haben kürzlich herausgefunden, wie Darmbakterien Enzyme einsetzen, um unseren Zellen ihren Neu5Gc-Gehalt zu entziehen, damit sie sich an den zugrunde liegenden Zuckern ernähren können. und dabei geben das Kohlenhydrat in den Blutkreislauf ab.

Die Studium, veröffentlicht am 23. September 2019 in Naturmikrobiologie , führt die Möglichkeit ein, diese bakteriellen Enzyme zu verwenden, Sialidasen genannt, um Neu5Gc aus unserem Gewebe zu entfernen und möglicherweise die Kohlenhydrate aus rotem Fleisch zu entfernen, bevor es verzehrt wird.

Wir hoffen, dass dieser Ansatz als eine Art Probiotikum oder Präbiotikum verwendet werden könnte, um Entzündungen und das Risiko von Entzündungskrankheiten zu reduzieren -; ohne auf Steak zu verzichten."

Karsten Zengler, Doktortitel, Professor für Pädiatrie und Bioingenieurwesen, UC San Diego und leitender Autor

Wissenschaftler wissen seit Jahrzehnten, dass Dickdarmkrebs und Arteriosklerose häufiger bei Menschen auftreten, die viel rotes Fleisch essen. aber nicht bei nichtmenschlichen Fleischfressern. Neu5Gc wurde in früheren Studien des Co-Autors der Studie, Ajit Varki, als Zusammenhang zwischen dem Verzehr von rotem Fleisch und diesen menschlichen Krankheiten in Betracht gezogen. MD, Distinguished Professor of Medicine and Cellular and Molecular Medicine an der UC San Diego School of Medicine, und Kollegen. Sie zeigten, dass Neu5Gc aus der Nahrung Entzündungen fördert, Tumoren und Atherosklerose bei Neu5Gc-defizienten (humanisierten) Mäusen.

In ihrer neuesten Studie Zenglers Team verwendete ähnliche humanisierte Mäuse (Mausmodelle, die genetisch modifiziert wurden, um die menschliche Biologie in irgendeiner Weise widerzuspiegeln), um zu bestimmen, wie die Ernährung die Zusammensetzung des Mikrobioms beeinflusst -; Gemeinschaften von Mikroben, insbesondere Bakterien -; im Darm leben. Die Mäuse erhielten entweder eine Neu5Gc-reiche Diät mit rotem Fleisch oder eine von zwei Kontrolldiäten, denen das Kohlenhydrat fehlte.

Gesamt, die rote fleischähnliche Ernährung war mit einer geringeren bakteriellen Diversität im Darmmikrobiom der Maus verbunden. Dennoch gab es mehrere Bakterienarten, die im Darm der mit Neu5Gc gefütterten Mäuse häufiger vorkamen als die der Mäuse, die das fleischbezogene Kohlenhydrat nicht zu sich nahmen. Einer davon war Bakteroiden , eine Art von Bakterien, die dafür bekannt sind, von Kohlenhydraten zu überleben.

Genauer, ein Bakteroiden Enzym war in den mit Neu5Gc gefütterten Mäusen besonders reichlich vorhanden -; eine neue Art von Sialidase, die Neu5Gc von Zellen abspaltet.

Um zu bestimmen, wie sich die Mausergebnisse auf den Menschen übertragen lassen, Zengler hatte ursprünglich gehofft, eine Studie durchführen zu können, in der sich Menschen zwei Monate lang vegetarisch ernähren, dann für zwei Monate auf Fleischkonsum umstellen, Währenddessen verfolgte das Team, wie sich ihre Darmmikrobiome und Sialidasen veränderten. Anstatt eine solche Studie zu starten, was teuer gewesen wäre, Zengler fand ein natürlich vorkommendes Experiment im Lebensstil der Hadza, eine indigene Jäger-Sammler-Gruppe, die in einer abgelegenen Region Tansanias lebt, in Ostafrika. In der Trockenzeit, die Hadza jagen und essen Fleisch. In der Regenzeit, sie können nicht jagen und verlassen sich stattdessen auf eine Ernährung, die hauptsächlich aus Beeren und Honig besteht.

Andere Forschungsgruppen haben zuvor die Hadza und ihre Mikrobiome untersucht. Untersuchung öffentlich zugänglicher genomischer Daten von Hadza-Darmbakterien im Laufe der Zeit, Das ist dem Team von Zengler aufgefallen Bakteroiden die das Sialidase-Gen enthielten, waren während der Trockenzeit (Fleisch essend) mindestens zweimal häufiger vorhanden, im Vergleich zur Regenzeit.

Aber nur weil Sialidase-Gene vorhanden sind, heißt das nicht unbedingt, dass sie auch aktiv sind. Also synthetisierten die Forscher das bakterielle Hadza-Sialidase-Gen und stellten das Enzym im Labor her. Die resultierende Sialidase war aktiv und bevorzugte nicht-menschliches Neu5Gc gegenüber ähnlichen menschlichen Kohlenhydraten.

Zengler ging dann mit der Studie noch einen Schritt weiter:zum Lebensmittelladen. Sein Team kaufte Steak und Schweinswurst in einem lokalen Geschäft und brachte es ins Labor. Sie rieben das Fleisch mit ihrer im Labor hergestellten Sialidase und sicher genug, die meisten der Neu5Gc kamen direkt ab.

„Der Ansatz ist noch nicht perfekt – das Sialidase-Enzym spaltet lieber Neu5Gc, aber es spaltet immer noch ein bisschen von einem ähnlichen menschlichen Kohlenhydrat, " sagte Zengler, der auch Fakultätsmitglied im Center for Microbiome Innovation an der UC San Diego ist.

Er und sein Team arbeiten nun daran, das Enzym zu optimieren, um seine Spezifität zu erhöhen. Das Team möchte auch Methoden zur Massenproduktion des Enzyms erforschen und sein Potenzial zur Vorbeugung von Entzündungen und entzündlichen Erkrankungen weiter erforschen.

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