通过细菌酶去除炎性肉碳水化合物

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大多数哺乳动物会自然产生一种叫做Neu5Gc的碳水化合物,而人类不会。然而,当我们吃红肉时,动物Neu5Gc被纳入我们的组织。对于碳水化合物,大多数哺乳动物会自然产生一种叫做Neu5Gc的碳水化合物,而人类不会。然而,当我们吃红肉时,动物Neu5Gc被纳入我们的组织。随着碳水化合物的积累,我们的免疫系统将Neu5Gc视为外来入侵者,并产生针对它的抗体。这就是为什么富含红肉的饮食与慢性炎症和相关疾病(如结肠癌和动脉粥样硬化)有关。

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加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员最近发现,肠道细菌是如何利用酶来剥夺我们细胞的Neu5Gc含量,从而使它们能够饱食基本糖,并将碳水化合物释放到血液中。

这项研究发表在2019年9月23日的《自然微生物学》上,介绍了在吃红肉之前,使用一种叫做唾液酸酶的细菌酶来清除我们组织中的Neu5Gc,并可能清除其碳水化合物的可能性。

资深作者Karsten Zengler博士说,“我们希望这种方法可以作为益生菌或益生元,在不放弃牛排的情况下减少炎症,降低炎症性疾病的风险。”在圣地亚哥大学。

几十年来,科学家已经知道结肠癌和动脉粥样硬化在吃大量红肉的人中更常见,但在非人类食肉动物中不常见。Ajit Varki博士是前一项研究的合著者,也是加州大学圣地亚哥医学院的医学和细胞分子医学教授,他和他的同事们认为Neu5Gc是红肉消费和这些人类疾病之间的联系。他们表明,饮食中的Neu5Gc可以促进Neu5Gc缺陷(人源化)小鼠的炎症、肿瘤和动脉粥样硬化。

在他们的最新研究中,Zengler的团队使用了一种类似的人源化小鼠(一种具有某种基因改造的小鼠模型,以某种方式反映了人类生物学)来确定饮食如何影响生活在肠道中的微生物群(微生物群落,特别是细菌)的组成。给小鼠喂食富含Neu5Gc的红肉饮食或两种缺乏碳水化合物的对照饮食中的一种。

一般来说,红肉样饮食与小鼠肠道微生物区系细菌多样性降低有关。然而,与不吃肉类相关碳水化合物的小鼠相比,Neu5Gc喂养的小鼠肠道中的几种细菌类型更丰富。其中之一是类杆菌,一种以碳水化合物生存而闻名的细菌。

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更具体地说,拟南芥酶在喂食Neu5Gc-一种新的唾液酸酶的小鼠中特别丰富,这种酶可以从细胞中切割neu 5 GC。

为了确定如何将小鼠的结果转化为人类,曾勒最初希望进行一项研究,即人们将吃两个月的素食,然后再吃两个月的肉。与此同时,研究小组一直在跟踪他们的肠道微生物和唾液酸酶。改变。曾格勒没有进行这项昂贵的研究,而是在东非坦桑尼亚偏远地区的土著狩猎采集者哈扎的生活方式中发现了一个自然实验。哈德扎在旱季狩猎并吃肉。在雨季,它们不能捕猎,只能以浆果和蜂蜜为主食。

其他研究小组此前已经研究了Hadza及其微生物群落。随着时间的推移,在仔细检查了公开的Hadza肠道细菌的基因组数据后,Zengler的研究小组发现,旱季(食用肉)中含有唾液酸酶基因的类杆菌的含量至少是雨季的两倍。

但是唾液酸酶基因的存在并不一定意味着它们也是活跃的。因此,研究人员合成了Hadza细菌唾液酸酶基因,并在实验室中生产了这种酶。获得的唾液酸酶是活性的,非人Neu5Gc比类似的人碳水化合物更优选。

然后,曾格勒将进一步研究:去杂货店。他的团队从当地商店购买牛排和猪肉香肠,并带回实验室。他们将实验室制造的唾液酸酶涂在肉上,可以肯定的是,大多数Neu5Gc可以立即食用。

“这种方法还不完美——唾液酸酶更喜欢切割Neu5Gc,但它仍然可以切割一些类似的人类碳水化合物,”加州大学圣地亚哥分校微生物创新中心的前研究员曾勒说。

他和他的团队现在正试图优化这种酶,以增加其特异性。该小组还希望探索大规模生产这种酶的方法,并进一步探索其预防炎症和炎性疾病的潜力。

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