Vedci zistili, ako bakteriálny enzým odstraňuje sacharidy z mäsa spôsobujúce zápal

Väčšina cicavcov prirodzene produkuje uhľohydrát známy ako Neu5Gc -; ľudia nie. Avšak, keď jeme červené mäso, zviera Neu5Gc je začlenené do našich tkanív. Ako sa sacharidy hromadia, náš imunitný systém zaobchádza s Neu5Gc ako so zahraničným útočníkom, tvorba protilátok proti nemu. Preto sú diéty bohaté na červené mäso spojené s chronickými zápalmi a súvisiacimi chorobami, ako je rakovina hrubého čreva a ateroskleróza.

Vedci z Kalifornskej univerzity v San Diegu nedávno zistili, ako črevné baktérie používajú enzýmy na zbavenie našich buniek obsahu Neu5Gc, aby si mohli pochutnať na základných cukroch, a pritom uvoľnite uhľohydrát do krvného obehu.

Štúdium, publikované 23. septembra 2019 v Mikrobiológia prírody , zavádza možnosť použitia týchto bakteriálnych enzýmov, nazývané sialidázy, na odstránenie Neu5Gc z našich tkanív a potenciálne odstránenie uhľohydrátov z červeného mäsa predtým, ako ho skonzumujeme.

Dúfame, že tento prístup by mohol byť použitý ako druh probiotika alebo prebiotika na zníženie zápalu a rizika zápalových ochorení -; bez toho, aby som sa vzdal steaku. "

Karsten Zengler, PhD., profesor pediatrie a bioinžinierstva, UC San Diego a hlavný autor

Vedci už desaťročia vedia, že rakovina hrubého čreva a ateroskleróza sú bežnejšie u ľudí, ktorí jedia veľa červeného mäsa, ale nie u nehumánnych mäsožravcov. Neu5Gc bol implikovaný ako prepojenie medzi konzumáciou červeného mäsa a týmito ľudskými chorobami v predchádzajúcich štúdiách spoluautora štúdie Ajit Varki, MD, Významný profesor medicíny a bunkovej a molekulárnej medicíny na Lekárskej fakulte UC San Diego, a kolegovia. Ukázali, že diétny Neu5Gc podporuje zápal, nádorov a aterosklerózy u myší s deficitom Neu5Gc (humanizovaných).

V ich najnovšej štúdii Zenglerov tím použil podobné humanizované myši (myšie modely, ktoré boli geneticky modifikované tak, aby nejakým spôsobom odrážali biológiu človeka), aby zistili, ako diéta ovplyvňuje zloženie mikrobiómov -; spoločenstvá mikróbov, najmä baktérie -; žijúci v čreve. Myši boli kŕmené buď diétou z červeného mäsa bohatou na Neu5Gc, alebo jednou z dvoch kontrolných diét, ktoré neobsahovali sacharidy.

Celkovo diéta podobná červenému mäsu bola spojená s menšou bakteriálnou diverzitou v mikrobiómoch myšieho čreva. Napriek tomu existovalo niekoľko typov baktérií, ktoré boli v črevách myší kŕmených Neu5Gc hojnejšie než myši, ktoré nekonzumovali sacharidy súvisiace s mäsom. Jedným z nich bolo Bacteroides , druh baktérie, ktorá je známa tým, že prežíva na sacharidoch.

Konkrétnejšie, a Bacteroides enzým bol obzvlášť bohatý na myši kŕmené Neu5Gc -; nový typ sialidázy, ktorá štiepi Neu5Gc z buniek.

Aby sme určili, ako sa výsledky myší môžu premietnuť do ľudí, Zengler pôvodne dúfal, že vykoná štúdiu, v ktorej by ľudia dva mesiace jedli vegetariánsku stravu, potom na dva mesiace prepnite na konzumáciu mäsa, tím sledoval, ako sa ich črevné mikrobiómy a sialidázy zmenili. Namiesto spustenia takejto štúdie, čo by bolo nákladné, Zengler zistil prirodzene sa vyskytujúci experiment v životnom štýle Hadzy, domorodá skupina lovcov a zberačov, ktorá žije v odľahlom regióne Tanzánie, vo východnej Afrike. V období sucha, hadzovia lovia a jedia mäso. V mokrom období nemôžu loviť a spoliehať sa namiesto toho na diétu pozostávajúcu predovšetkým z bobúľ a medu.

Iné výskumné skupiny predtým skúmali hadzu a ich mikrobiómy. Skúmanie verejne dostupných genomických údajov z črevných baktérií Hadza v priebehu času, Všimol si to Zenglerov tím Bacteroides obsahujúce gén sialidázy boli najmenej dvakrát častejšie v období sucha (jedenia mäsa), v porovnaní s mokrým obdobím.

Ale to, že sú prítomné gény sialidázy, neznamená, že sú aj aktívne. Vedci preto syntetizovali gén Hadia bakteriálnej sialidázy a enzým vyrobili v laboratóriu. Výsledná sialidáza bola aktívna a uprednostňovala nehumánny Neu5Gc pred podobnými ľudskými sacharidmi.

Zengler potom urobil štúdiu o krok ďalej:do obchodu s potravinami. Jeho tím kúpil v miestnom obchode steak a bravčovú klobásu a priniesol ich späť do laboratória. Laboratórnou sialidázou potreli mäso a dost isty, väčšina Neu5Gc prišla hneď.

"Prístup ešte nie je dokonalý -; enzým sialidáza uprednostňuje štiepenie Neu5Gc, ale stále štiepi trochu podobný ľudským uhľohydrátom, “povedal Zengler, ktorý je tiež členom fakulty v Centre pre inováciu mikrobiómov na UC San Diego.

On a jeho tím teraz pracujú na optimalizácii enzýmu, aby sa zvýšila jeho špecifickosť. Tím chce tiež preskúmať metódy hromadnej výroby enzýmu a ďalej preskúmať jeho potenciál na prevenciu zápalu a zápalových ochorení.

• Štúdia hodnotí nové techniky na zlepšenie komunikácie lekár-pacient na konci života
• Mount Sinai oznamuje vytvorenie Inštitútu biomedicínskeho inžinierstva a zobrazovania