Forskere avdekker nye metabolske evner til tarmbakterier

Et internasjonalt team av forskere ledet av mikrobiologer Alexander Loy fra University of Vienna og David Schleheck fra University of Konstanz har avdekket nye metabolske evner for tarmbakterier. For første gang, forskerne har analysert hvordan mikrober i tarmen behandler plantebaserte, svovelholdig sukker sulfoquinovose. Sulfoquinovose er et sulfonsyrederivat av glukose og finnes i alle grønne grønnsaker som spinat og salat. Studien deres oppdaget at spesialiserte bakterier samarbeider om utnyttelse av sulfosukker, produserer hydrogensulfid. Denne gassen - kjent for sin råtne egglukt - har forskjellige effekter på menneskers helse:ved lave konsentrasjoner, det har en antiinflammatorisk effekt, mens økte mengder hydrogensulfid i tarmen, i sin tur, er forbundet med sykdommer som kreft. Studien har blitt publisert i "The ISME Journal".

Kosthold og tarmmikrobiomet

Med inntak av en enkelt type grønnsaker som spinat, hundrevis av kjemiske komponenter kommer inn i fordøyelseskanalen vår. Der, de metaboliseres ytterligere av tarmmikrobiomet, en unik samling av hundrevis av mikrobielle arter. Tarmmikrobiomet spiller dermed en stor rolle for å bestemme hvordan ernæring påvirker helsen vår. "Så langt, derimot, metabolske evner til mange av disse mikroorganismer i mikrobiomet er fremdeles ukjent. Det betyr at vi ikke vet hvilke stoffer de lever av og hvordan de behandler dem, "forklarer Buck Hanson, hovedforfatter av studien og en mikrobiolog ved Center for Microbiology and Environmental Systems Science (CMESS) ved University of Vienna. "Ved å utforske den mikrobielle metabolismen av sulfosukker sulfoquinovose i tarmen for første gang, vi har kastet litt lys inn i denne svarte boksen, "legger han til. Studien genererer dermed kunnskap som er nødvendig for terapeutisk å målrette interaksjonene mellom ernæring og mikrobiomet i fremtiden.

Sulfosugarer fra grønne planter og alger

Sulfoquinovose er et sulfonsyrederivat av glukose og finnes som en kjemisk byggestein hovedsakelig i grønne grønnsaker som spinat, salat, og hos alger. Fra tidligere studier av forskergruppen ledet av mikrobiolog David Schleheck ved University of Konstanz, det var kjent at andre mikroorganismer i prinsippet kan bruke sulfosukker som næringsstoff. I deres nåværende studie, forskerne fra universitetene i Konstanz og Wien brukte analyser av avføringsprøver for å bestemme hvordan disse prosessene spesifikt foregår i den menneskelige tarmen.

Vi har nå kunnet vise at i motsetning til glukose, for eksempel, som mater et stort antall mikroorganismer i tarmen, sulfokinovose stimulerer veksten av svært spesifikke nøkkelorganismer i tarmmikrobiomet. "

David Schleheck, Mikrobiolog, Universitetet i Konstanz

Disse viktige organismer inkluderer bakterien av arten Eubacterium rectale, som er en av de ti vanligste tarmmikroberene hos friske mennesker. "E. rectale -bakteriene gjærer sulfokinovose via en metabolsk vei som vi nylig har dechiffrert, produserer, blant annet, en svovelforbindelse, dihydroksypropansulfonat eller DHPS for kort, som igjen fungerer som en energikilde for andre tarmbakterier som Bilophila wadsworthia. Bilophila wadsworthia produserer til slutt hydrogensulfid fra DHPS via en metabolsk vei som også nylig ble oppdaget, "forklarer mikrobiologen.

Et spørsmål om dose:hydrogensulfid i tarmen

Hydrogensulfid produseres i tarmen av våre egne kroppsceller så vel som av spesialiserte mikroorganismer og har en rekke effekter på kroppen vår. "Denne gassen er et metabolsk produkt med Janus-ansikt, "forklarer Alexander Loy, leder for forskningsgruppen ved Universitetet i Wien. "Etter dagens kunnskap, det kan ha en positiv, men også en negativ effekt på tarmhelsen. "En avgjørende faktor, han sier, er dosen:i lave mengder, hydrogensulfid kan ha en antiinflammatorisk effekt på tarmslimhinnen, blant annet. Økt hydrogensulfidproduksjon av tarmmikrober, på den andre siden, er forbundet med kroniske inflammatoriske sykdommer og kreft. Inntil nå, hovedsakelig sulfat og taurin, som finnes i økte mengder i tarmen som et resultat av en diett rik på kjøtt eller fett, var kjent for å være kilder til hydrogensulfid for mikroorganismer. Oppdagelsen av at sulfokinovose fra grønne matvarer som spinat og alger også bidrar til produksjonen av gassen i tarmen, kommer derfor som en overraskelse.

"Vi har vist at vi kan bruke sulfokinovose for å fremme vekst av veldig spesifikke tarmbakterier som er en viktig komponent i tarmmikrobiomet vårt. Vi vet nå også at disse bakteriene igjen produserer det motstridende hydrogensulfidet fra det, "Loy oppsummerer. Videre studier av forskerne fra Konstanz og Wien vil nå avklare om og hvordan inntaket av det plantebaserte sulfosukkeret kan ha en helsefremmende effekt." Det er også mulig at sulfokinovose kan brukes som en so- kalt prebiotisk, "legger Schleheck til. Prebiotika er matingredienser eller tilsetningsstoffer som metaboliseres av spesifikke mikroorganismer og brukes til eksplisitt å støtte tarmmikrobiomet.

• Studien avdekker molekylær årsak til at fekaltransplantasjoner effektivt behandler C. difficile -infeksjoner
• Utett tarm og mikrobiell dysbiose kan bidra til cytokinstorm i alvorlig syke COVID-19-tilfeller