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Aug 07, 2023

Gewöhnliche Lebensmittel verändern Darmbakterien, indem sie Viren beeinflussen

Eine Gruppe von Forschern hat die Idee von Lebensmitteln als Medizin einen Schritt weitergebracht

Eine Gruppe von Forschern hat der Idee von Lebensmitteln als Medizin einen Schritt näher gebracht. Sie haben bestimmte häufig vorkommende Lebensmittel identifiziert, die unser Mikrobiom verändern.

In der heutigen Wissenschaft sind Lebensmittel und Darmbakterien zwei Themen, die garantiert Interesse und Debatten hervorrufen. Beides hängt natürlich zusammen, und eine neue Studie konzentriert sich auf einige Feinheiten dieser Beziehung.

Das Fehlen einer gesunden Population von Darmbakterien beeinträchtigt unsere Gesundheit; Das Gleiche gilt, wenn wir uns nicht gesund ernähren. Allerdings verstehen Wissenschaftler die genauen Auswirkungen bestimmter Lebensmittel auf Darmbakterien nicht vollständig.

Diese Wissenslücke ist zum Teil auf die unglaubliche Komplexität des Mikrobioms zurückzuführen. Ein Faktor, der das Wasser trübt, sind Bakteriophagen, kurz Phagen.

Phagen sind Viren, die nur Bakterien angreifen. Im Darm sind diese Viren zahlreicher als die schwindelerregend zahlreichen Darmbakterien.

Jeder Phage greift nur eine bestimmte Bakterienart an, was bedeutet, dass er die Menge an Darmbakterien beeinflussen kann. Phagen brauchen Bakterien zum Leben. Wenn also keine Bakterien vorhanden sind, können die Phagen nicht überleben.

Das bedeutet, dass alle Lebensmittel, die Phagen beeinflussen, Darmbakterien beeinflussen können und umgekehrt. Wenn beispielsweise die Population einer Phagenart zunimmt, nimmt die Anzahl der von ihnen verzehrten Bakterien ab, wodurch möglicherweise Platz für die Vermehrung einer anderen Bakterienart geschaffen wird.

Auf diese Weise können Viren das gesamte Mikrobiom beeinflussen – indem sie eine Art beschneiden, schaffen sie Platz für andere Arten.

Die meisten Phagen im Darm liegen in einer ruhenden Form vor – ihre DNA ist in das Genom der Bakterien integriert. In dieser Form werden sie Prophagen genannt.

Wissenschaftler haben bestimmte Verbindungen identifiziert, die dazu führen, dass Prophagen in ihre aktive Form zurückkehren. Wenn dies geschieht, brechen Hunderte neuer Phagen aus der Bakterienzelle aus, töten den Wirt und greifen andere Bakterien an; Zu diesen Verbindungen gehören Sojasauce, Nikotin und einige Antibiotika wie Ciprofloxacin. Bisher ist die Liste der phagenfördernden Verbindungen relativ kurz.

Es ist wichtig herauszufinden, welche Chemikalien die Phagenaktivität antreiben. Da Phagen Bakterien angreifen und abtöten, könnten sie, wenn wir verstehen, wie man sie manipuliert, als starke, natürliche Antibiotika wirken.

Eine aktuelle Studie zielte darauf ab, die Liste der Verbindungen zu erweitern, die Phagenaktivität induzieren. Die Wissenschaftler der San Diego State University, Kalifornien, veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Gut Microbes. Sie hoffen, dass ihre Ergebnisse „die Möglichkeit eröffnen, die Ernährung zu nutzen, um das menschliche Darmmikrobiom durch Prophageninduktion gezielt zu verändern“.

„Wir könnten bestimmte Erkrankungen tatsächlich bekämpfen, indem wir die von uns verzehrten Lebensmittel anpassen, die sich auf die mikrobielle Vielfalt auswirken, was wiederum Auswirkungen auf Gesundheit und Krankheiten hat.“

Wissenschaftlicher Mitarbeiter Lance Boling

Zur Untersuchung wählten die Forscher ein breites Spektrum an Verbindungen aus, die die Phagenaktivität beeinflussen könnten. Sie wählten eine Reihe von Bakterien aus zwei Stämmen aus, die im Darm häufig vorkommen: Bacteroidetes und Firmicutes. Sie umfassten sowohl nützliche als auch pathogene Bakterienstämme.

Von 117 Lebensmittelverbindungen grenzten sie ihre Suche auf nur 28 ein. Die Forscher beobachteten das Wachstum von Bakterien in Gegenwart jeder spezifischen Verbindung; Sie beobachteten auch sein Wachstum ohne die Verbindung als Kontrolle. Als nächstes verwendeten sie die Durchflusszytometrie, ein Verfahren, das empfindlich genug ist, um unvorstellbar kleine Viruspartikel zu erkennen.

Von den 28 Kandidaten produzierten 11 Verbindungen eine höhere Konzentration an Viruspartikeln als die Kontrollen, was darauf hindeutet, dass sie die Phagenaktivität beeinflussten.

Einige der signifikantesten Phagen-Boosts traten in Gegenwart von Gewürznelken, Propolis (einer von Bienen produzierten Verbindung), Uva ursi (auch bekannt als Kinnikinnick oder Bärentraube) und Aspartam auf.

Der stärkste Prophageninduktor war Stevia, ein pflanzlicher Zuckerersatz. Bei einigen Arten der Bakterienstämme erhöhte Stevia die Anzahl der Viruspartikel um mehr als 400 %.

Umgekehrt reduzierten einige Lebensmittel die Anzahl der Viruspartikel; Dazu gehörten vor allem Rhabarber, Fernet (eine Art italienischer Likör), Kaffee und Oregano.

Um die Sache noch komplizierter zu machen, steigerten einige Verbindungen die Phagenaktivität einiger Bakterien, verringerten jedoch die Phagenaktivität anderer Bakterien. Zu diesen Verbindungen gehören Zahnpasta, Grapefruitkernextrakt und Granatapfel.

Laut den Autoren war scharfe Tabasco-Sauce eines der wirksamsten antibakteriellen Lebensmittel, die „das Wachstum aller drei [Magen-Darm-]Arten, mit Ausnahme des opportunistischen Erregers P. aeruginosa, um durchschnittlich 92 % reduzierte.“

Tabasco enthält Essig, aber als sie Essig allein testeten, reduzierte er das Bakterienwachstum nur um 71 %. Sie glauben, dass Capsaicin – die scharfe Verbindung in Chilis – die zusätzlichen antibakteriellen Eigenschaften erklären könnte. Allerdings wurden in den Experimenten mit Tabasco keine Viruspartikel gefunden, sodass eine Beteiligung von Phagen unwahrscheinlich ist.

Diese Erkenntnisse sind wichtig. Wissenschaftler wissen jetzt, dass das Mikrobiom unsere körperliche und geistige Gesundheit beeinflussen kann; es kann auch Entzündungen verursachen und das Krebsrisiko erhöhen. Wenn Wissenschaftler herausfinden können, wie das Mikrobiom auf bestimmte Weise verändert werden kann, können sie diese Risiken theoretisch beseitigen oder verringern.

Einer der Autoren, Forest Rohwer, erklärt: „Die Fähigkeit, bestimmte Bakterien abzutöten, ohne andere zu beeinträchtigen, macht diese Verbindungen sehr interessant.“

Die neue Liste der Verbindungen erhebt natürlich keinen Anspruch auf Vollständigkeit, denn Rohwer sagt: „Es gibt wahrscheinlich Tausende von Verbindungen, die zur Beseitigung unerwünschter Bakterien nützlich wären.“

Die Autoren hoffen, dass die Wissenschaftler diesen Weg fortsetzen. Sie erklären auch, dass Wissenschaftler versuchen müssen, die molekularen Mechanismen herauszufinden, die den Phagen von Inaktivität in Aktivität umschalten.