Die Forscher werden ihre Ergebnisse auf der National Meeting &Exposition der American Chemical Society (ACS) im Herbst 2019 präsentieren. ACS, die weltweit größte wissenschaftliche Gesellschaft, hält die Sitzung hier bis Donnerstag ab. Es verfügt über mehr als 9, 500 Präsentationen zu einem breiten Spektrum wissenschaftlicher Themen.
Das Darmmikrobiom enthält Hunderte verschiedener Bakterienarten und ist der Ort, an dem sich die größte Konzentration der in uns lebenden Bakterien befindet. Wenn wir uns alle gesund ernähren, trainiert und nicht gealtert, wir hätten keine Probleme mit unserem Darmmikrobiom und vielen Krankheiten. Aber, So leben nicht alle Menschen. Aktuelle Methoden zur Verbesserung der Zusammensetzung des Darmmikrobioms beinhalten Präbiotika, Probiotika oder medikamentöse Therapien. Unser Ziel war es, ganz neue Wege zu gehen -; das Mikrobiom umzugestalten."
M. Reza Ghadiri, Ph.D., Leiter der Studie
Der Schlüssel zur Forschung ist eine Klasse von Molekülen, die als selbstorganisierendes cyclisches D bezeichnet wird. L-α-Peptide. Sie wurden in Ghadiris Labor ursprünglich entwickelt, um pathogene Bakterien abzutöten. Peptide sind kurze Ketten von Aminosäuren, die miteinander verbunden sind; sie sind die Bausteine von Proteinen. Die Peptide von Ghadiri kommen in der Natur nicht vor und haben eine hochspezifische Wirkungsweise und Selektivität gegenüber verschiedenen Bakterienarten.
„Unsere Hypothese war, dass, anstatt Bakterien abzutöten, wenn wir mit unseren Peptiden das Wachstum bestimmter Bakterienarten im Darmmikrobiom selektiv modulieren könnten, nützlichere Bakterien würden wachsen, um die Nische zu füllen, und der Darm würde in einen gesunden Darm "umgebaut", " erklärt Ghadiri. "Unsere Theorie war, dass der Prozess den Ausbruch oder das Fortschreiten bestimmter chronischer Krankheiten verhindern würde."
Um diese Hypothese zu testen, Ghadiri entschied sich für eine Herz-Kreislauf-Erkrankung und verwendete einen Mäusestamm, der als LDL-Rezeptor-Knockout-Mäuse bekannt ist. "Diese Mäuse wurden gezüchtet, um mit fettarmer Ernährung zu gedeihen, aber wenn sie mit gesättigtem Fett gefüttert werden -; eine sogenannte westliche Diät -; sie entwickeln ein hohes Plasmacholesterin, insbesondere der LDL oder 'schlechte' Typ, " erklärt Ghadiri. "Innerhalb von 10 bis 12 Wochen sie entwickeln Plaques in ihren Arterien, wie man sie bei Arteriosklerose-Patienten findet." LDL-Rezeptor-Knockout-Mäuse sind der "Goldstandard", um die Wirksamkeit von Statinen zu testen. die weit verbreitet sind, um den Cholesterinspiegel zu senken.
Um die besten Peptide zum Testen am Mausmodell zu finden, Das Team entwickelte einen Massenscreening-Assay. Die Wissenschaftler züchteten im Labor ein repräsentatives Maus-Mikrobiom und testeten damit verschiedene Peptide. Ghadiri wählte dann zwei Peptide aus, die am effektivsten für die Umgestaltung des Darmmikrobioms von Mäusen in einen Zustand zu sein schienen, der dem Darmmikrobiom der Mäuse mit einer fettarmen Ernährung ähnelt.
Die anschließende Studie umfasste drei Gruppen von Mäusen. Eine Gruppe erhielt eine fettarme Diät, eine andere Gruppe erhielt eine westliche Diät, und eine dritte Gruppe erhielt eine westliche Diät plus orale Dosen des einen oder anderen der beiden Peptide. Aus Stuhlproben, die Forscher sequenzierten das Darmmikrobiom aus allen drei Gruppen vor und nach der Dosierung. Sie maßen auch die Konzentrationen von Molekülen, die das Immunsystem beeinflussen, Entzündung und Stoffwechsel, und untersuchte die Arterien der Tiere auf Plaques.
"Mäuse, die die westliche Ernährung mit unseren Peptiden ernährten, hatten eine 50%ige Reduzierung des Gesamtplasmacholesterins, und es gab keine signifikante Plaque in den Arterien, im Vergleich zu den Mäusen, die mit westlicher Ernährung und ohne Peptide gefüttert wurden, ", sagt Ghadiri. "Wir sahen auch unterdrückte Mengen von Molekülen, die Entzündungen verstärken, und die Spiegel von krankheitsrelevanten Metaboliten wieder ins Gleichgewicht gebracht. Diese Mäuse ähnelten denen mit einer fettarmen Diät."
An den Mechanismen, durch die dies geschieht, sind höchstwahrscheinlich Gene beteiligt, die die Gallensäuren beeinflussen, die wiederum den Cholesterinstoffwechsel beeinflussen, sowie andere Gene, die entzündliche Prozesse wie Arteriosklerose, sagt Ghadiri.
„Dies ist das erste Mal, dass jemand gezeigt hat, dass es Moleküle gibt, die das Darmmikrobiom gezielt umbauen und einen ungesunden Darm in einen gesünderen verwandeln. " sagt er. "Das eröffnet klare therapeutische Möglichkeiten. Wir können die Eingeweide von Individuen sequenzieren und schließlich Therapien entwickeln."
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