Los investigadores descubren cómo la enzima bacteriana elimina los carbohidratos de la carne que causan inflamación

La mayoría de los mamíferos producen de forma natural un carbohidrato conocido como Neu5Gc -; los humanos no. Sin embargo, cuando comemos carnes rojas, animal Neu5Gc se incorpora a nuestros tejidos. A medida que se acumulan los carbohidratos, nuestro sistema inmunológico trata a Neu5Gc como un invasor extranjero, generando anticuerpos contra él. Es por eso que las dietas ricas en carnes rojas se asocian con inflamación crónica y enfermedades relacionadas, como el cáncer de colon y la aterosclerosis.

Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego descubrieron recientemente cómo las bacterias intestinales emplean enzimas para despojar a nuestras células de su contenido de Neu5Gc para que puedan darse un festín con los azúcares subyacentes. y al hacerlo, liberar los carbohidratos en el torrente sanguíneo.

El estudio, publicado el 23 de septiembre de 2019 en Microbiología de la naturaleza , introduce la posibilidad de utilizar estas enzimas bacterianas, llamadas sialidasas, para eliminar Neu5Gc de nuestros tejidos y potencialmente eliminar los carbohidratos de la carne roja antes de consumirla.

Esperamos que este enfoque pueda utilizarse como una especie de probiótico o prebiótico para ayudar a reducir la inflamación y el riesgo de enfermedades inflamatorias; sin renunciar al bistec ".

Karsten Zengler, Doctor, profesor de pediatría y bioingeniería, UC San Diego y autor principal

Los científicos han sabido durante décadas que el cáncer de colon y la aterosclerosis son más comunes en personas que comen mucha carne roja. pero no en carnívoros no humanos. Neu5Gc fue implicado como el vínculo entre el consumo de carne roja y estas enfermedades humanas en estudios previos del coautor del estudio Ajit Varki, MARYLAND, Profesor distinguido de Medicina y Medicina Celular y Molecular en la Facultad de Medicina de UC San Diego, y colegas. Demostraron que Neu5Gc dietético promueve la inflamación, tumores y aterosclerosis en ratones (humanizados) deficientes en Neu5Gc.

En su último estudio, El equipo de Zengler utilizó ratones humanizados similares (modelos de ratón que han sido modificados genéticamente para reflejar la biología humana de alguna manera) para determinar cómo la dieta influye en la composición de los microbiomas; comunidades de microbios, particularmente bacterias -; viviendo en el intestino. Los ratones fueron alimentados con una dieta de carne roja rica en Neu5Gc o con una de las dos dietas de control que carecían de carbohidratos.

En general, la dieta similar a la carne roja se asoció con una menor diversidad bacteriana en los microbiomas intestinales del ratón. Sin embargo, había varios tipos de bacterias que eran más abundantes en el intestino de los ratones alimentados con Neu5Gc que en los ratones que no consumían los carbohidratos relacionados con la carne. Uno de estos fue Bacteroides , un tipo de bacteria conocida por sobrevivir con carbohidratos.

Más específicamente, a Bacteroides la enzima fue especialmente abundante en los ratones alimentados con Neu5Gc; un nuevo tipo de sialidasa que escinde Neu5Gc de las células.

Para determinar cómo los resultados del ratón podrían traducirse en humanos, Originalmente, Zengler esperaba realizar un estudio en el que las personas consumieran una dieta vegetariana durante dos meses, luego cambie al consumo de carne durante dos meses, todo mientras el equipo rastreaba cómo cambiaban sus microbiomas intestinales y sialidasas. En lugar de lanzar un estudio de este tipo, que hubiera sido costoso, Zengler encontró un experimento natural en el estilo de vida de los Hadza, un grupo de cazadores-recolectores indígenas que vive en una región remota de Tanzania, en África Oriental. En la estación seca los hadza cazan y comen carne. En la temporada de lluvias no pueden cazar y, en cambio, dependen de una dieta principalmente de bayas y miel.

Otros grupos de investigación han estudiado previamente los Hadza y sus microbiomas. Examinando los datos genómicos disponibles públicamente de la bacteria intestinal Hadza a lo largo del tiempo, El equipo de Zengler notó que Bacteroides que contienen el gen de la sialidasa fueron al menos dos veces más abundantes durante la estación seca (carnívora), en comparación con la temporada de lluvias.

Pero el hecho de que los genes de la sialidasa estén presentes no significa necesariamente que también estén activos. Entonces, los investigadores sintetizaron el gen de la sialidasa bacteriana Hadza y produjeron la enzima en el laboratorio. La sialidasa resultante era activa y prefería Neu5Gc no humano sobre carbohidratos humanos similares.

Luego, Zengler llevó el estudio un paso más allá:a la tienda de comestibles. Su equipo compró bistec y salchicha de cerdo en una tienda local y la llevó al laboratorio. Frotaron su sialidasa hecha en laboratorio en la carne y, bastante seguro, la mayor parte del Neu5Gc salió de inmediato.

"El enfoque aún no es perfecto; la enzima sialidasa prefiere escindir Neu5Gc, pero aún escinde un poco de un carbohidrato humano similar, "dijo Zengler, quien también es miembro de la facultad del Center for Microbiome Innovation en UC San Diego.

Él y su equipo ahora están trabajando para optimizar la enzima para aumentar su especificidad. El equipo también quiere explorar métodos para producir en masa la enzima y explorar más a fondo su potencial para prevenir la inflamación y las enfermedades inflamatorias.

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