Mikrobielt mørkt stof kan påvirke kolesterolniveauer hos mennesker

I de mørkeste dele af verden, hvor lys ikke formår at blokere stjernernes ufattelige dus, kig op. Der er stadig færre pletter, der belyser universet, end der er bakterier i verden, skjult for synet, et helt univers inde i bare en menneskelig tarm.

Mange arter kendes, synes godt om E coli , men mange flere, undertiden omtalt som "mikrobielt mørkt stof, "forblive undvigende.

Vi ved, det er der, på grund af hvordan det påvirker tingene omkring det. "

Doug Kenny, en ph.d. kandidat på Graduate School of Arts and Sciences

Kenny er co-førsteforfatter på et nyt studie i Cellevært og mikrobe der belyser lidt af det mikrobielle mørke stof:en art af tarmbakterier, der kan påvirke kolesterolniveauer hos mennesker.

"Metabolisme af kolesterol af disse mikrober kan spille en vigtig rolle i at reducere både tarm- og blodserumkolesterolkoncentrationer, påvirker menneskers sundhed direkte, "sagde Emily Balskus, professor i kemi og kemisk biologi ved Harvard University og medforfatter med Ramnik Xavier, kernemedlem i Broad, meddirektør for Center for informatik og terapi ved MIT og efterforsker ved Massachusetts General Hospital. De nyopdagede bakterier kan en dag hjælpe mennesker med at styre deres kolesteroltal gennem kost, probiotika, eller nye behandlinger baseret på individuelle mikrobiomer.

Ifølge Centers for Disease Control and Prevention (CDC), i 2016, over 12 procent af voksne i USA på 20 år og ældre havde et højt kolesteroltal, en risikofaktor for landets dødsårsag nummer én:hjertesygdomme. Kun halvdelen af ​​den gruppe tager medicin som statiner til at styre deres kolesteroltal; mens sådanne lægemidler er et værdifuldt redskab, de virker ikke for alle patienter, og selvom det er sjældent, kan have angående bivirkninger.

"Vi leder ikke efter sølvkuglen til at løse hjerte -kar -sygdomme, "Kenny sagde, "men der er dette andet organ, mikrobiomet, et andet system i spil, der kunne regulere kolesterolniveauer, som vi ikke har tænkt på endnu. "

Svinekloaklagunen

Siden slutningen af ​​1800 -tallet har videnskabsmænd vidste, at der skete noget med kolesterol i tarmen. Gennem årtier, arbejde gik tættere på et svar. En undersøgelse fandt endda tegn på kolesterolforbrugende bakterier, der lever i en svine spildevandslagune. Men disse mikrober foretrak at leve i svin, ikke mennesker.

Tidligere undersøgelser er som en sagsmappe med spor (et laboratorium fra 1977 isolerede endda den talende mikrobe, men prøverne gik tabt). Et stort spor er coprostanol, biproduktet af kolesterolmetabolisme i tarmen. "Fordi svinekloaklagunmikroben også dannede coprostanol, sagde Balskus, "vi besluttede at identificere de gener, der er ansvarlige for denne aktivitet, håber vi kan finde lignende gener i den menneskelige tarm. "

I mellemtiden, Damian Plichta, en beregningsforsker ved Broad Institute og co-første forfatter med Kenny, ledt efter spor i menneskelige datasæt. Hundredvis af bakteriearter, vira og svampe, der lever i den menneskelige tarm, mangler endnu at blive isoleret og beskrevet, han sagde. Men såkaldt metagenomics kan hjælpe forskere med at omgå et trin:I stedet for først at lokalisere en bakterieart og derefter finde ud af, hvad den kan gøre, de kan analysere den rigdom af genetisk materiale, der findes i humane mikrobiomer for at bestemme, hvilke kapaciteter disse gener koder.

Plichta krydsrefererede massive mikrobiom genomdata med humane afføringsprøver for at finde ud af, hvilke gener der svarede til høje niveauer af coprostanol. "Fra denne enorme mængde korrelationer, " han sagde, "vi zoomet ind på et par potentielt interessante gener, som vi derefter kunne følge op på." I mellemtiden, efter at Balskus og Kenny sekventerede hele genomet af den kolesterolforbrugende svinebakterie, de udvindede dataene og opdagede lignende gener:Et signal om, at de kom tættere på.

Den menneskelige forbindelse

Så indsnævrede Kenny deres søgning yderligere. I laboratoriet, han indsatte hvert potentielt gen i bakterier og testede, hvilket fik enzymer til at nedbryde kolesterol til coprostanol. Til sidst, han fandt den bedste kandidat, som teamet kaldte Intestinal Steroid Metabolism A (IsmA) genet.

"Vi kunne nu korrelere tilstedeværelsen eller fraværet af potentielle bakterier, der har disse enzymer med blodcholesterolniveauer indsamlet fra de samme individer, "sagde Xavier. Ved hjælp af menneskelige mikrobiomdatasæt fra Kina, Holland og USA, de opdagede, at mennesker, der bærer IsmA -genet i deres mikrobiom, havde 55 til 75 procent mindre kolesterol i afføringen end dem uden.

"Dem, der har denne enzymaktivitet, har i bund og grund lavere kolesterol, "Sagde Xavier.

Opdagelsen, Xavier sagde, kan føre til nye terapier-som en "biotisk cocktail" eller direkte enzymtilførsel til tarmen-for at hjælpe folk med at styre deres kolesterolindhold i blodet. Men der er meget arbejde at gøre først:Teamet har muligvis identificeret det afgørende enzym, men de skal stadig isolere den ansvarlige mikrobe. De skal bevise ikke bare sammenhæng, men årsagssammenhæng-at mikroben og dens enzym er direkte ansvarlige for at sænke kolesterol hos mennesker. Og, de skal analysere hvilken effekt coprostanol, reaktionens biprodukt, har på menneskers sundhed.

”Det betyder ikke, at vi får svar i morgen, men vi har en oversigt over, hvordan vi skal gøre det, "Sagde Xavier.

• Tværfaglige pædiatriske aerodigestive centre giver bedre resultater med reducerede omkostninger
• Antibiotikum X-206 effektivt mod SARS-CoV-2 in vitro