Hogyan fogyasztjuk az elfogyasztott ételeket a bélben lévő biokémiai jeleket

A kutatási együttműködés megvilágítja a baktériumok reakcióját a cukoranyagcserére

Évek óta kutatók tanulmányozták, hogy a test mikrobioma milyen hatással van az emberi egészség gyakorlatilag minden aspektusára, az immunrendszertől a mentális wellnessig. Most egy több intézményből álló kutatócsoport, köztük a Marylandi Egyetem, számos dél-koreai intézmény és a Purdue Egyetem által vezetett friss tanulmány új megvilágításba helyezi, hogy az elfogyasztott ételek miként befolyásolhatják a bél mikrobiómájának biokémiai jelátviteli folyamatait.

A Science Advances folyóiratban megjelent tanulmány az elsők között köti össze, amit eszünk - és a glükóz termelését - egy "kvórumérzékelés" néven ismert bakteriális jelátviteli folyamattal. Ez a folyamat magában foglalja az autoinduktoroknak (AI) nevezett kis jelzőmolekulák szintézisét, amelyeket az egyes baktériumok szekretálnak, de válaszaik koordinálására szolgálnak. Amint az AI szint eléri a küszöbértéket - jelezve a sejtek "kvórumát" -, az AI jelek intracellulárisan kerülnek továbbításra, ahol aktiválják a génexpressziót és lehetővé teszik az összehangolt fenotípusos válaszokat.

Ez a legújabb tanulmány új összefüggéseket állapít meg a kvórumérzékelő aktivitás és a bélben zajló cukorcsere között az AI-2, egy autoinduktor felhasználásával, amelyet sokféle baktériumfaj választ ki - mondta William E. Bentley, az UMD Fischell Biomérnöki Tanszéke (BIOE) és az Intézet biológiai és biotechnológiai kutatások (IBBR) professzora. Bentley, aki az UMD Robert E. Fischell Biomedical Devices Intézetét is irányítja, a cikk megfelelő szerzője, Kyoung-Seok Ryu (Koreai Alaptudományi Intézet) és Herman O. Sintim (Purdue Egyetem) mellett.

A baktériumok az úgynevezett foszfoenol-piruvát-függő cukor-foszfotranszferáz-rendszert (PTS) használják cukrok, köztük glükóz és fruktóz felvételére. Az E. coliban konkrétan a HPr néven ismert foszfok hordozó fehérje létfontosságú szerepet játszik a cukorszállításban.

Az AI-2 jelátvitel egy LsrK néven ismert enzimre támaszkodik foszforilezésére - ez az a folyamat, amelynek során az enzimek aktiválódnak a fehérje működésének szabályozására egy sejtben. Gyakran a biológiai jelátviteli folyamatok az úgynevezett foszforelay mechanizmust használják a viselkedés megváltoztatására.

Az interdiszciplináris és a csendes-óceáni térség kutatócsoportja felfedezte, hogy az LsrK kötődik a HPr-hez, ami azt jelzi, hogy a kvórumérzékelő sejt-sejt kommunikációt nagyon befolyásolja a glükózszint.

"A HPr már korábban tudta, hogy szabályozza a glükóz felhasználását, így az egyenletnek ez a része ismert volt" - mondta Sintim. "De most hozzátettük, hogy ez a kvórumérzékelést is szabályozza."

Leegyszerűsítve: a csoport megállapításai azt sugallják, hogy az elfogyasztott ételek - és a gyomor-bél traktus ebből eredő glükózszintje - befolyásolhatják a mikrobiómával találkozó jelek típusait, és a test más részeihez is eljutnak.

"Csoportunk több éve dolgozik együtt, és hosszú távú célunk az, hogy tisztázzuk azokat a molekuláris kommunikációs utakat, amelyek az élettani folyamatokat irányítják, és összekapcsolják a baktériumokat az emberi sejtekkel" - mondta Bentley. "A biológiában az információátadás - és az organizmusok működési módja - teljes mértékben attól függ, hogy milyen molekulák" kommunikálnak ", amelyek oda-vissza mozgatják az információkat a sejtek és szövetek között. A baktériumok és az emberi sejtek közötti" beszélgetés "összetett, de létfontosságú. Tanulmányok ezek alkotják majd az alapját az új antimikrobiális terápiáknak, és akár étrend-terveket és testmozgási rendeket is kialakíthatnak az emberi egészség javítása érdekében. "