Für die Darm-Mikroben, nicht alle Arten von Fasern gleich geschaffen sind

Bestimmten menschlichen Darm Mikroben mit links zu Gesundheit gedeihen, wenn die fed bestimmte Arten von Zutaten, die diätetische Fasern, entsprechend einer neuen Studie von der Washington University School of Medicine in St. Louis.

Die Arbeit, durchgeführt in den Mäusen besiedelt mit menschlichen Darmbakterien und Nutzung neuer Technologien für die Messung der Nährstoff-Verarbeitung — ist ein Schritt in Richtung der Entwicklung von mehr nahrhafte Lebensmittel auf der Grundlage einer Strategie der gezielten Anreicherung von wichtigen Mitgliedern der Darm mikrobiellen Gemeinschaften. Die Forscher identifizierten Fasern, die selektiv erhöhen die fülle von nützlichen Mikroben und aufgespürt werden die bioaktiven Komponenten der Fasern verantwortlich sind für Ihre Wirkungen. Zu entschlüsseln, wie die Mitglieder des Darms Gemeinden konkurrieren oder kooperieren Sie mit einander für diese Faser Zutaten, Sie erfand auch eine Art von künstlichen Lebensmitteln Partikel, die fungiert als biosensor für die überwachung der Nährstoff-Verarbeitung innerhalb des Darms.

Die Studie erscheint Sept. 19 in der Zeitschrift Cell.

„Wir befinden uns inmitten einer revolution in food science – wobei die natürlich vorkommenden Substanzen in verschiedenen Grundnahrungsmitteln identifiziert mithilfe von erweiterte Analysetools,“, sagte senior-Autor Jeffrey I. Gordon, MD, die Dr. Robert J. Glaser Distinguished University Professor, Direktor des Edison-Familien-Mitte für Genom-Wissenschaften & Systeme der Biologie und Leiter der aktuellen Studie. “Der daraus resultierende Lexika der Inhaltsstoffe werden, um Ihnen Gelegenheit zu verstehen, wie gut Mikroben sind in der Lage zu erkennen und verwandeln diese Zutaten, um Produkte, die Sie verwenden, um Ihre eigenen Bedürfnisse, als auch mit uns teilen. Cracking the code, was diätetische Zutaten nützlichen Mikroben Begehren ist ein Schlüssel zur Gestaltung Lebensmittel, die die Gesundheit.“

Ballaststoffe ist bekannt, die Gesundheit zu fördern, aber die typische westliche Ernährung fehlt es an hoch-Faser-Obst, Gemüse, Vollkornprodukte und Hülsenfrüchte. Fasern enthält sehr vielfältige und komplexe Ansammlungen von Molekülen. Die einzelnen Komponenten, die von verschiedenen Fasern, die verwendet werden von Darmbakterien und verleiht gesundheitlichen Vorteile sind in der Regel nicht bekannt. Seit das menschliche Genom verfügt über ein sehr begrenztes arsenal an Genen, die zum Abbau von Ballaststoffen, und viele Darm-Bakterien-Spezies sind voll von diesen Genen, Menschen von der Darm-Mikroben verdauen Faser.

In einer Bemühung, zu verstehen, welche Arten von Fasern fördern die Darstellung der verschiedenen Arten von nützlichen Mikroben im menschlichen Darm, und die Natur, Ihre Wirkstoffe, die Forscher gesiebt 34 Arten von Fasern zur Verfügung gestellt von der Nahrungsmittelkonzern Mondelez International. Ihre Liste enthalten Fasern, die oftmals entsorgt werden, während Nahrungsmittel, wie Obst und Gemüse, Schalen von Getreide und Spelzen.

Die Forscher begannen, indem Sie die Kolonisierung von Mäusen erhoben, die unter sterilen Bedingungen mit einer Sammlung von Darmbakterien Arten, die Sie hatten kultiviert, die von einem gesunden Menschen. Die Genome dieser Organismen wurden sequenziert, um Bestandsaufnahme Ihrer Gene. Gruppen von Mäusen mit diesem Modell menschlichen Darm Gemeinschaft zunächst gefüttert wurden, eine Basis der menschlichen Ernährung, die hoch in gesättigten Fetten und niedrig in der Faser. Als Nächstes wollen die Wissenschaftler abgeschirmt 144 derivative Diäten, die unterschiedliche Arten und Mengen von Faser ergänzt. Die Ermittler überwachten die Effekte der zugesetzten Fasern auf der Ebene der Mitglieder des Darm-Modells der Gemeinschaft, sowie die expression der kodierten Proteine von Ihren genomen.

„Mikroben sind Meister / Lehrer,“ sagte Gordon. „Die mikrobielle Gene als Reaktion auf die verschiedenen Fasern, sofern ein wichtiger Hinweis darauf, welche Arten von Molekülen in einer bestimmten Art von Faser einer bestimmten community-Mitglied bevorzugt zu konsumieren.“

Sagt der erste Autor Michael L. Patnode, PhD, ein Postdoc-Forscher in Gordon ‚ s lab: “Unser Bildschirm identifiziert, die food-grade-Fasern, die selektiv betroffene verschiedene Arten gehören zu einer Gruppe von Bakterien bekannt als Bacteroides. Unsere Experimente zeigten, dass in der Erbse-Faser, die aktiven molekularen Bestandteile enthalten eine Art von Polysaccharid namens arabinan, in der Erwägung, dass in citrus Pektin erholte sich von Orangenschalen, eine andere Art von Polysaccharid namens homogalacturonan war verantwortlich für die expansion der Bakterien.“

Die Forscher aufgedeckt, Wechselwirkungen zwischen Darm-Bakterien-Arten, die erklären, die selektive Wirkung von Fasern auf Bacteroides – Spezies. Es stellt sich heraus, dass einige der Bacteroides in Ihrer Gemeinschaft, die unmittelbar miteinander konkurrieren zu konsumieren Komponenten von Ballaststoffen, während andere verlassen sich auf Ihre Nachbarn. Das Verständnis dieser Beziehungen ist wichtig für die Entwicklung von Lebensmitteln, die optimal verarbeitet, die von verschiedenen mikrobiellen Populationen, die zusammen Leben im Darm, so die Forscher.

Zu zergliedern, diese Beziehungen, Patnode erstellt künstliche Nahrung Partikel, bestehend aus verschiedenen Arten von magnetischen, mikroskopisch kleinen Glas-Perlen. Jede Art enthielt eine gegebene Faser-abgeleitete Polysaccharid gebunden an den bead-Oberfläche zusammen mit einem bestimmten Typ von gebundenen fluoreszierenden label. Die Sammlung von verschiedenen bead-Typen eingeführt wurde gleichzeitig in den Darm der verschiedenen Gruppen von Mäusen besiedelt, die mit den menschlichen Darm mikrobiellen Gemeinschaft — mit oder ohne bewusste Verzicht auf eine oder mehrere der Bacteroides – Mitglieder. Lebensmittel-Partikel, die dann wiederhergestellt wurden, nach dem Durchgang durch den Darm dieser Tiere, und die Menge an Polysaccharid, die sich noch auf den Partikel-Oberflächen gemessen wurde.

„Diese künstliche Nahrung Teilchen fungierte als Biosensoren, die es uns ermöglicht, zu entschlüsseln wie die Aufnahme oder das weglassen von Bacteroides beeinflusst die community die Möglichkeit zur Verarbeitung der verschiedenen Polysaccharide vorhanden, auf die verschiedene Perlen,“ Patnode sagte. „Darüber hinaus waren wir in der Lage zu überwachen Faser-Abbau in unterschiedlichen Ernährung zusammenhängen.“

Gordon bemerkte, dass Nährstoff -, die künstliche Nahrung Teilchen kann nicht nur benutzt werden als Biosensoren zu definieren, die funktionalen Fähigkeiten einer person der mikrobiellen Gemeinschaft, sondern könnte auch helfen, die Lebensmittel entwickeln Wissenschaftler Methoden für die Herstellung von mehr nahrhafte Lebensmittel, die verschiedene Kombinationen von Gesundheitsfördernden bioaktiven Faser-Komponenten.