Wie verschiedene Arten von Fasern das Mikrobiom beeinflussen
Wissenschaftler, die eine Reihe von Faserquellen untersuchen, zeigen, welche Fasermoleküle einer Gruppe von Darmbakterien in einem Mausmodell zugute kommen.
Welche Faserquellen eignen sich am besten für das Mikrobiom?
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Westliche Diäten sind typischerweise reich an gesättigten Fetten und Zucker und arm an Ballaststoffen. Es gibt jedoch zahlreiche Hinweise darauf, dass unsere Art zu essen nicht mit unserem Darmmikrobiom übereinstimmt.
Unsere mikrobiellen Passagiere sind entscheidend für unsere Gesundheit. Sie helfen uns, unsere Nahrung zu verdauen, sind für das Immunsystem von wesentlicher Bedeutung und können mit einer noch breiteren Palette von Gesundheitsaspekten wie der geistigen und kardiometabolischen Gesundheit verbunden sein.
Früher in diesem Jahr, Medizinische Nachrichten heute berichteten über eine von der Weltgesundheitsorganisation in Auftrag gegebene Metaanalyse, die ergab, dass das tägliche Essen von 25 bis 29 Gramm Ballaststoffen mit einer geringeren Inzidenz von Typ-2-Diabetes, Herzerkrankungen, Schlaganfall und Darmkrebs korreliert.
Während Ärzte einigen Menschen aufgrund spezifischer Gesundheitszustände, wie z. B. entzündlicher Darmerkrankungen, eine ballaststoffarme Ernährung empfehlen, ist für die meisten Menschen eine ballaststoffreiche Ernährung der Schlüssel für die Darmgesundheit.
Die Ernährungsrichtlinien für Amerikaner empfehlen, dass erwachsene Frauen im Alter von 31 bis 50 Jahren 25,2 Gramm Ballaststoffe pro Tag und erwachsene Männer in derselben Altersgruppe 30,8 Gramm Ballaststoffe pro Tag konsumieren.
Aber welche Faserquellen sind am besten und auf welche Fasermoleküle reagieren unsere Darmmikroben?
Ein Forscherteam der Medizinischen Fakultät der Washington University in St. Louis, MO, sowie internationale Mitarbeiter machten sich daran, diese Fragen zu beantworten, um langfristig so genannte mikrobiota-gerichtete Lebensmittel zu entwickeln und unsere Gesundheit zu verbessern.
Nicht alle Fasern sind gleich
"Faser wird als vorteilhaft verstanden", erklärt der leitende Studienautor Dr. Jeffrey Gordon, Professor und Direktor des Edison Family Center für Genomwissenschaften und Systembiologie an der Washington University School of Medicine.
„Aber Faser ist tatsächlich eine sehr komplizierte Mischung aus vielen verschiedenen Komponenten. Darüber hinaus haben Fasern aus verschiedenen pflanzlichen Quellen, die während der Lebensmittelherstellung auf unterschiedliche Weise verarbeitet werden, unterschiedliche Bestandteile “, fährt er fort. "Leider fehlen uns detaillierte Kenntnisse über diese Unterschiede und ihre biologische Bedeutung."
Um zu testen, wie unterschiedliche Faserquellen die Häufigkeit von Darmbakterien beeinflussen, wandten sich Dr. Gordon und seine Kollegen an Mäuse.
Die Tiere in ihrer Studie wurden unter sterilen Bedingungen gezüchtet, was bedeutet, dass sie keine eigenen Darmmikrobiome hatten. Stattdessen erhielten sie jeweils einen Cocktail aus 20 Stämmen des gemeinsamen Darmbakteriums Bacteroides, die das Team aus einem menschlichen Darm isoliert hatte.
Jede Maus aß anschließend 4 Wochen lang eine bestimmte Diät, die aus einer Basisdiät mit zugesetzten Ballaststoffen bestand.
Die Grundnahrung enthielt hohe Mengen an gesättigten Fetten und geringe Mengen an Obst und Gemüse. Das Team verwendete dies als Modell für eine westliche Ernährung, die typischerweise reich an Fetten und arm an Ballaststoffen ist.Zu jeder Grunddiät fügten sie verschiedene Fasertypen hinzu.
Das Team testete 34 verschiedene Ballaststoffquellen, darunter Erbsenprotein, Zitrusschale, Zitruspektin, Tomatenschale, Orangenfaser, Apfelfaser, Haferschalenfaser, Kakao, Chiasamen und Reiskleie. Insgesamt ergab dies 144 verschiedene Diätkombinationen.
Anschließend analysierten sie, wie die 20 verschiedenen Bakterienstämme auf das Vorhandensein der verschiedenen Faserquellen reagierten.
Insgesamt hatten 21 der Kombinationen signifikante Auswirkungen, sodass die Forscher die „unterschiedlichen Nährstoffgewinnungsfähigkeiten“ der Stämme identifizieren konnten, wie sie in ihrer Arbeit erläutern.
Speziell, B. thetaiotaomicron Die Häufigkeit nahm in Gegenwart von Zitruspektin und Erbsenfasern zu B. ovatus Die Spiegel stiegen in Gegenwart von Gerste-Beta-Glucan und Gerstenkleie. Andere Fasern, die zu einer Zunahme der Mitglieder der Bacteroides Stämme in der Studie waren Inulin mit hohem Molekulargewicht, resistentes Maltodextrin und Flohsamen.
Das Team ging tiefer und identifizierte, welche bioaktiven Kohlenhydrate in den Faserzubereitungen die bevorzugten Nahrungsquellen für die verschiedenen Stämme darstellten.
Der Erstautor Michael L. Patnode, ein Postdoktorand, der mit Dr. Gordon zusammenarbeitet, erklärt: „Unsere Experimente zeigten, dass die aktiven molekularen Bestandteile in Erbsenfasern eine Art Polysaccharid namens Arabinan enthielten, während in Zitruspektin aus Orangenschalen ein anderer Typ gewonnen wurde von Polysaccharid, genannt Homogalacturonan, war für die Expansion der Bakterien verantwortlich. “
Das Team schaute sich auch an, wie einige der Bacteroides Stämme in der Studie interagierten miteinander, wenn sie mit verschiedenen Faserquellen präsentiert wurden. Sie fanden heraus, dass hierarchische Beziehungen zwischen den Stämmen für jede Faser spezifisch waren.
"Eine gesunde menschliche Darmmikrobiota weist eine große Vielfalt an Belastungsniveaus auf", erklärt das Team in dem Papier. "Die Bestimmung, welche Stämme eine bestimmte Spezies darstellen, um sie als Hauptkandidaten für probiotische Wirkstoffe oder zum Einbau in synbiotische (präbiotische plus probiotische) Formulierungen auszuwählen, ist eine zentrale Herausforderung für diejenigen, die Mikrobiota-gerichtete Therapeutika der nächsten Generation entwickeln möchten."
"Den Code zu knacken, welche diätetischen Inhaltsstoffe nützliche Mikroben begehren, ist ein Schlüssel zur Entwicklung von Lebensmitteln, die die Gesundheit verbessern."
Dr. Jeffrey Gordon
