De wetenschappers, die hun bevindingen rapporteren in Natuur Biotechnologie , creëerde een reeks moleculen, peptiden genaamd, die de groei van minder gewenste soorten darmbacteriën kunnen vertragen.
Bij muizen die een hoog cholesterolgehalte en atherosclerose ontwikkelen door een vetrijk dieet, de peptiden hebben de balans van soorten in het darmmicrobioom gunstig verschoven, wat verwijst naar de biljoenen bacteriën die in het spijsverteringsstelsel leven.
Deze verschuiving verlaagde het cholesterolgehalte en vertraagde de opbouw van vetafzettingen in slagaders dramatisch - symptomen die kenmerkend zijn voor atherosclerose.
Atherosclerose is de aandoening die leidt tot hartaanvallen en beroertes, de twee belangrijkste doodsoorzaken onder mensen.
"Het was verrassend voor ons dat het eenvoudig hermodelleren van het darmmicrobioom zo'n uitgebreid effect kan hebben, " zegt mede-senior auteur Reza Ghadiri, doctoraat, een professor in de afdeling Chemie bij Scripps Research.
Het darmmicrobioom, waaronder honderden bacteriesoorten, lang geleden geëvolueerd als onderdeel van een fundamentele symbiose:de bacteriën krijgen een plek om te leven en genoeg te eten, en in ruil daarvoor, ze helpen hun dierlijke gastheren, grotendeels door hen te helpen voedsel te verteren.
In de afgelopen twee decennia is deze symbiotische bacteriën zijn een focus geworden van intense studie over de hele wereld, aangezien wetenschappers hebben ontdekt dat de microben - deels door hun productie van moleculen die metabolieten worden genoemd - niet alleen helpen bij het verteren van voedsel, maar ook een rol spelen bij het metabolisme, immuniteit en andere belangrijke functies.
Wetenschappers hebben ook geleerd dat deze symbiose een keerzijde kan hebben voor de menselijke gastheren van de bacterie. Wanneer mensen te veel antibiotica gebruiken of 'westerse' diëten consumeren die rijk zijn aan koolhydraten, vetten, en suiker, het darmmicrobioom kan worden veranderd op manieren die ziekte bevorderen.
Inderdaad, nu blijkt dat het verhoogde risico op obesitas, suikerziekte, hypertensie, en atherosclerose die door het westerse dieet worden veroorzaakt, zijn gedeeltelijk te wijten aan ongunstige veranderingen in het microbioom.
Die erkenning heeft ertoe geleid dat onderzoekers op zoek zijn gegaan naar manieren om het microbioom te hermodelleren, met als doel die nadelige veranderingen terug te draaien om een goede gezondheid te herstellen.
Ghadiri en zijn team hebben gewerkt aan een methode waarbij kleine moleculen worden geleverd om de groei van slechte darmbacteriën te doden of te vertragen zonder de goede darmbacteriën aan te tasten.
Onze aanpak, met behulp van kleine moleculen genaamd cyclische peptiden, is geïnspireerd door de natuur, Onze cellen gebruiken van nature een diverse verzameling moleculen, waaronder antimicrobiële peptiden, om onze darmmicrobepopulaties te reguleren."
Lucas Leman, doctoraat, Co-Senior Auteur en Universitair Docent, Afdeling Chemie, Scripps-onderzoek
Voorafgaand aan de experimenten, het team had al een kleine verzameling cyclische peptiden die met scheikundige technieken waren gemaakt.
Voor de studie, ze hebben een screeningsysteem opgezet om te bepalen of een van die peptiden het darmmicrobioom van zoogdieren gunstig zou kunnen hermodelleren door ongewenste darmbacteriesoorten te onderdrukken.
Het gebruik van muizen die genetisch gevoelig zijn voor een hoog cholesterolgehalte, ze voerden de dieren een westers dieet dat snel en betrouwbaar een hoog cholesterolgehalte in het bloed en atherosclerose veroorzaakt, evenals nadelige verschuivingen in het darmmicrobioom.
De onderzoekers bemonsterden vervolgens de darminhoud van de dieren en pasten op elk monster een ander cyclisch peptide toe.
Een dag later, ze hebben het bacteriële DNA in de monsters gesequenced om te bepalen welke peptiden het darmbacterioom in de gewenste richting hadden verschoven.
De wetenschappers identificeerden al snel twee peptiden die de groei van ongewenste darmbacteriën aanzienlijk hadden vertraagd, het soortevenwicht dichter bij wat wordt gezien bij muizen die een gezonder dieet krijgen, verschuiven.
Door deze peptiden te gebruiken om atherosclerose-gevoelige muizen te behandelen die een vetrijk westers dieet aten, ze vonden opvallende verlagingen van het cholesterolgehalte in het bloed van de dieren in vergelijking met onbehandelde muizen - ongeveer 36 procent na twee weken behandeling.
Ze ontdekten ook dat na 10 weken, de atherosclerotische plaques in de slagaders van de behandelde muizen waren ongeveer 40 procent kleiner in oppervlakte, vergeleken met die bij onbehandelde muizen.
"Dit waren echt opmerkelijke effecten, ' zegt Ghadiri.
De cyclische peptiden die in het onderzoek werden gebruikt, hebben blijkbaar een interactie met de buitenmembranen van bepaalde bacteriële cellen op manieren die de groei van de cellen vertragen of stoppen.
Ghadiri en zijn team doen al jaren onderzoek naar deze peptiden en hebben een reeks van tientallen samengesteld die geen toxiciteit vertonen voor de cellen van zoogdieren.
De moleculen gaan ook door de darmen zonder in de bloedbaan te komen. In de studie, de peptiden werden in drinkwater aan de muizen afgeleverd en waren niet geassocieerd met nadelige bijwerkingen.
Opgejuicht door de proof-of-principle demonstratie, de onderzoekers testen nu hun peptiden in muizen die diabetes modelleren, een andere veel voorkomende aandoening die is gekoppeld aan een ongezond microbioom.
"Gerichte hermodellering van het darmmicrobioom van de muis remt de ontwikkeling van atherosclerose" is geschreven door Poshen Chen, Audrey Zwart, Adam Sobel, Yannan Zhao, Purba Mukherjee, Bhuvan Molparia, Nina Moore, Duitse Munch, Jiejun Wu, Weixuan Chen, Antonio Pinto, Bruce Maryanoff, Alan Saghatelian, Pejman Soroosh, Ali Torkamani, Luke Leman en Reza Ghadiri.
Kankerstof van gewone darmmicrobe
Lekkende darm en ruimtevlucht - het mechanisme onthuld
Vaginale vloeistoftransplantatie kan helpen terugkerende bacteriële vaginose te behandelen
Wordt het coronavirus verspreid via de ontlasting?
Als u ouder bent dan 50,
Een type darmbacteriën kan het risico op darmkanker verhogen
Antioxidanten in voeding kunnen het risico op darmkanker verhogen,
nieuwe studie onthult Gezondheidsvoordelen van antioxidanten in voedsel zijn bewezen in een aanzienlijke hoeveelheid wetenschappelijke literatuur. Nutsvoorzieningen, een nieuwe studie toont aan dat te
Studie werpt licht op de oorzaken van slopende darmpijn
Slopende darmpijn komt vaak voor, maar de onderliggende oorzaak is nog onduidelijk. Gebruikelijk, het komt voort uit een darminfectie die immuunreacties veroorzaakt. Deze kunnen ertoe leiden dat alled
SARS-CoV N-eiwit wekt de productie van IFN-β op door alomtegenwoordige RIG-I te veroorzaken,
vindt studie Veel leden van de familie Coronaviridae, zoals het ademhalingssyndroom van het Midden-Oosten (MERS), ernstig acuut respiratoir syndroom (SARS), en het ernstige acute respiratoire syndroom