Darm-mikroben schalten wirts-gene ein und aus unter einfluss der ernährung


Darm-mikroben schalten wirts-gene ein und aus unter einfluss der ernährung

Neue Forschung liefert einen weiteren Beweis für die wichtige Rolle, die Darmmikroben in der Gesundheit spielen - indem sie zeigen, dass sie die Wirtsgenexpression in einer diätabhängigen Weise verändern. Mit Mäusen zeigen die Forscher eine westliche Diät, die viele der Genexpressionsänderungen einer pflanzenreichen Diät verhindert.

Die Forscher fanden Diät-induzierte Veränderungen in Darm Mikrobiota haben unterschiedliche Auswirkungen auf Host-Gen-Expression.

Die Studie - von einem Team an der University of Wisconsin-Madison (UW-Madison) - erscheint in der Zeitschrift Molekulare zelle .

Gene, die in Chromosomen enthalten sind, sind die Blaupause für die Herstellung von Organismen und die Erhaltung des Lebens. Allerdings, während ihre DNA-Make-up ist relativ fixiert, reagieren Gene auf Veränderungen in der Umwelt.

Wechselwirkungen mit der Umwelt verändern die Gene nicht, sondern verändern ihre Expression, indem sie sie durch chemische Markierungen auf der DNA ein- und ausschalten.

Der vollständige Satz von genetischem Material, das in unseren Genen enthalten ist, heißt Genom, und die Menge der Moleküle, die dem Genom sagen, was zu tun ist, heißt das Epigenom.

Unser Darm ist die Heimat von Trillionen von Mikroben - insgesamt können sie bis zu 2 Kilogramm wiegen. Sie helfen nicht nur, Nahrung durch Fermentation zu verdauen, sondern produzieren Moleküle, die Metaboliten genannt werden, die Gesundheit und Krankheit beeinflussen - zum Beispiel zur Verbesserung der Immunfunktion und zur Verteidigung gegen Infektionen.

In ihrer Arbeit erklären die UW-Madison-Forscher, dass, während wir entdeckt haben, dass die Kolonien von Mikroben in unserem Darm - gemeinsam als Darm-Mikrobiota bezeichnet - eine Vielzahl von Metaboliten hervorrufen, die Gesundheit und Krankheit beeinflussen, die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen schlecht verstanden werden.

Gut Mikrobiota beeinflusst die Genexpression über Epigenom

Für ihre Studie nutzten die Forscher Mäuse auf zwei verschiedenen Diäten: eine reich an pflanzlichen Kohlenhydraten (Nachahmung einer menschlichen Diät reich an Obst und Gemüse) und die anderen hoch in einfachen Zucker und Fette (Nachahmung einer westlichen Ernährung).

  • Genau wie Fingerabdrücke ist die Komposition von Darmmikroben für jede Person einzigartig
  • Der menschliche Darm enthält 1.000 verschiedene bekannte Bakterienarten, aber nur 150-170 dominieren bei jedem einzelnen Individuum
  • Ein Neugeborener wird durch Mikroben von der Mutter und der Lieferumgebung schnell besiedelt.

Erfahren Sie mehr über Darm Mikrobiota

Die Forscher fanden heraus, dass eine kleine Gruppe von kurzkettigen Fettsäuren - Metaboliten produziert, wenn Darm Bakterien Nährstoffe aus Pflanzen fermentieren - mit den Zellen der Wirtstiere durch das Epigenom kommunizieren.

Einer der Ermittler, John M. Denu, ein UW-Madison-Professor für Biomolekulare Chemie und ein hochrangiger Forscher am Wisconsin Institute for Discovery, sagt, dass die kurzkettigen Fettsäuren und potenziell viele andere für die Kommunikation mit epigenome verantwortlich sind.

Als Prof. Denu und Kollegen die Mäuse, die auf einer westlichen Art Ernährung mit denen auf einer Diät reich an pflanzlichen Kohlenhydraten gefüttert wurden, verstanden, fanden sie die westlich-artige Diät verhindert viele der epigenetischen Veränderungen, die in der pflanzenreichen Diät auftreten.

In einer weiteren Reihe von Experimenten ergänzten die Forscher dann die Diät von Mäusen, die in einer keimfreien Umgebung angehoben wurden (also keine Darmmikrobiota zu sprechen) mit den kurzkettigen Fettsäuren - Metaboliten der Darmbakterienfermentation.

Sie fanden heraus, dass die kurzkettigen Fettsäure-Ergänzungen die Arten von epigenetischen Veränderungen wiederhergestellt haben, die bei normalen Mäusen beobachtet wurden, die auf der pflanzenreichen Diät aufgewachsen sind.

Der mikrobielle Stoffwechsel ist der Kommunikator

Prof. Denu schlägt vor, dass ihre Ergebnisse "zeigen" die Sammlung von drei kurzkettigen Fettsäuren, die in der pflanzlichen Ernährung produziert werden, sind wahrscheinlich große Kommunikatoren. Wir sehen, dass es nicht nur die Mikrobe ist, sondern auch der mikrobielle Stoffwechsel.

Er und seine Kollegen merken auch, dass, während Lebensmittel, die reich an Fett und Zucker sind - Kennzeichen der westlichen Diät - leichter verdaut werden, sind sie nicht unbedingt eine gute Quelle von Nährstoffen für Darmmikroben. Dies führt zu einem weniger vielfältigen Mikrobiom und weniger Kommunikation mit dem Epigenom, schlagen sie vor.

Sie schlussfolgern, dass ihre Ergebnisse "tiefgreifende Implikationen für das Verständnis der komplexen funktionalen Interaktionen zwischen Diät, Darm Mikrobiota und Host Gesundheit haben."

Ein weiteres überraschendes Ergebnis der Studie ist, dass die Kommunikation zwischen dem Darmmikrobiom und dem Wirt über den Dickdarm hinausgeht. Zum Beispiel fand das Team Beweise für die Kommunikation mit Zellen der Leber und Fettgewebe des Darms.

Wir beginnen, den Mechanismus zu verstehen, wie und warum Diät und die Mikrobiome Angelegenheit."

Prof. John M. Denu

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