Исследователи выяснили, как бактериальный фермент удаляет мясные углеводы, вызывающие воспаление.

Большинство млекопитающих естественным образом вырабатывают углевод, известный как Neu5Gc -; люди этого не делают. Тем не мение, когда мы едим красное мясо, Neu5Gc животных включается в наши ткани. По мере накопления углеводов наша иммунная система рассматривает Neu5Gc как иностранного захватчика, выработка антител против него. Вот почему диеты, богатые красным мясом, связаны с хроническими воспалениями и связанными с ними заболеваниями. такие как рак толстой кишки и атеросклероз.

Исследователи из Медицинской школы Сан-Диего Калифорнийского университета недавно обнаружили, как кишечные бактерии используют ферменты, чтобы лишить наши клетки своего содержания Neu5Gc, чтобы они могли питаться лежащими в основе сахарами. и при этом выпустить углевод в кровоток.

Изучение, опубликовано 23 сентября, 2019 в Природная микробиология , вводит возможность использования этих бактериальных ферментов, называемые сиалидазами, чтобы вывести Neu5Gc из наших тканей и потенциально удалить углеводы из красного мяса до его употребления.

<цитата>

Мы надеемся, что этот подход можно будет использовать как своего рода пробиотик или пребиотик, чтобы помочь уменьшить воспаление и риск воспалительных заболеваний -; не отказываясь от стейка ".

Карстен Зенглер, Кандидат наук, профессор педиатрии и биоинженерии, Калифорнийский университет в Сан-Диего и старший автор

Ученые десятилетиями знали, что рак толстой кишки и атеросклероз чаще встречаются у людей, которые едят много красного мяса. но не у нечеловеческих хищников. Neu5Gc был задействован как связь между потреблением красного мяса и этими заболеваниями человека в предыдущих исследованиях соавтора исследования Аджита Варки, Доктор медицины, Заслуженный профессор медицины, клеточной и молекулярной медицины Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего, и коллеги. Они показали, что диетический Neu5Gc способствует воспалению, опухоли и атеросклероз у Neu5Gc-дефицитных (гуманизированных) мышей.

В своем последнем исследовании Команда Зенглера использовала похожих гуманизированных мышей (модели мышей, которые были генетически модифицированы, чтобы каким-то образом отражать биологию человека), чтобы определить, как диета влияет на состав микробиомов -; сообщества микробов, особенно бактерии -; живущие в кишечнике. Мышей кормили либо диетой из красного мяса, богатой Neu5Gc, либо одной из двух контрольных диет, в которых не было углеводов.

Общий, диета, похожая на красное мясо, была связана с меньшим разнообразием бактерий в микробиомах кишечника мышей. Тем не менее, было несколько типов бактерий, которых было больше в кишечнике мышей, получавших Neu5Gc, чем мышей, которые не потребляли мясные углеводы. Один из них был Бактероиды , тип бактерий, известных своей способностью выжить на углеводах.

В частности, а Бактероиды фермента было особенно много у мышей, получавших Neu5Gc -; новый тип сиалидазы, которая отщепляет Neu5Gc от клеток.

Чтобы определить, как результаты мыши могут быть переданы людям, Изначально Ценглер надеялся провести исследование, в котором люди будут придерживаться вегетарианской диеты в течение двух месяцев. затем перейти на потребление мяса на два месяца, все это время команда отслеживала, как меняются их кишечные микробиомы и сиалидазы. Вместо того, чтобы запускать такое исследование, что было бы дорого, Ценглер обнаружил естественный эксперимент в образе жизни хадза:местная группа охотников-собирателей, живущая в отдаленном районе Танзании, в Восточной Африке. В засушливое время года Хадза охотятся и едят мясо. В сезон дождей они не могут охотиться и вместо этого полагаются на диету, состоящую в основном из ягод и меда.

Другие исследовательские группы ранее изучали хадза и их микробиомы. Изучение общедоступных геномных данных кишечных бактерий хадза с течением времени, Команда Ценглера заметила, что Бактероиды содержащие ген сиалидазы были как минимум в два раза более многочисленными в течение сухого (мясоедного) сезона, по сравнению с влажным сезоном.

Но то, что гены сиалидазы присутствуют, не обязательно означает, что они также активны. Поэтому исследователи синтезировали ген бактериальной сиалидазы хадза и получили фермент в лаборатории. Полученная сиалидаза была активной и предпочитала нечеловеческий Neu5Gc аналогичным человеческим углеводам.

Затем Ценглер продвинул исследование еще дальше:перешел в продуктовый магазин. Его команда купила в местном магазине стейк и свиную колбасу и вернула их в лабораторию. Они натерли мясо своей лабораторной сиалидазой и, конечно же, большая часть Neu5Gc оторвалась сразу.

"Подход еще не идеален - фермент сиалидаза предпочитает расщеплять Neu5Gc, но он все еще расщепляет аналогичный человеческий углевод, "сказал Зенглер, который также является преподавателем Центра инноваций микробиома в Калифорнийском университете в Сан-Диего.

Он и его команда сейчас работают над оптимизацией фермента, чтобы повысить его специфичность. Команда также хочет изучить методы массового производства фермента и дополнительно изучить его потенциал для предотвращения воспалений и воспалительных заболеваний.

• В исследовании оцениваются новые методы улучшения коммуникации между врачом и пациентом в конце жизни.
• Гора Синай объявляет о создании института биомедицинской инженерии и визуализации