במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת מיקרוביולוגיה של הטבעחוקרים חקרו כיצד חיידקי המעי האנושיים מעבירים את חילוף החומרים לפיטאט תזונתי.
פיטאט מצוי בשפע בממלכת הצמחים, במיוחד אורז, חיטה ואגוזים. בשל תכונותיו לקלתי מתכות, הוא מוכר כאנטי-נוטריינט במזון לבעלי חיים. עם זאת, אין ראיות לכך שפיטאט עלול לגרום לבעיות בבני אדם. לעומת זאת, לתזונה מהצומח, לרבות זרעים ואגוזים עשירים בפיטטים, יש יתרונות בריאותיים.
לימוד: חילוף החומרים של פיטאטים מתווך על ידי הזנה צולבת של חיידקים במיקרוביוטה של המעיים. קרדיט תמונה: Manee_Meena / Shutterstock
הוכח כי תוספי פיטאט תזונתיים מעודדים תיקון אפיתל, משפרת את חילוף החומרים של גלוקוז ומפחיתה דלקת. עם זאת, המנגנונים המולקולריים הבסיסיים חמקמקים. Phytate מעורב באיתות אינסולין, מטבוליזם של גלוקוז, גרורות סרטן ונדירת תאים. הוא מסונתז במהלך חילוף החומרים של מיוינוזיטול תוך תאי והוא בין הפוספטים האינוזיטולים (InsPs) הנפוצים ביותר ביונקים.
עם זאת, לא ברור אם פיטאט תזונתי יכול להיכנס למחזור הדם המערכתי ולתרום לביו-סינתזה אנדוגנית של אינוזיטול פוליפוספט. בעבר, המחברים דיווחו על ההמרה של phytate לחומצות שומן קצרות שרשרת (SCFAs) על ידי מיקרוביום המעי האנושי, אך חיידקי המעי האחראים להמרה לא היו ידועים.
המחקר והממצאים
במחקר הנוכחי, חוקרים העריכו את חילוף החומרים של phytate בתזונה על ידי מיקרוביוטה של המעי האנושי. ראשית, הם הדגרו דגימות צואה משני תורמים (A, B) ב-a 13ג6 InsP6-מדיום בתוספת. סופרנטנטים נאספו והשתמשו בהם 13תהודה מגנטית גרעינית C (NMR). חוץ מזה, העשרה צואה ללא תווית הועברו לאמצעי פיטאטים טריים.
המיקרוביום הצואה של תורם A עבר חילוף חומרים 13ג6 InsP6 ל 13ג2 אצטט ו 13ג3 3-hydroxypropionate בתוך כמה שעות כדי 13ג3 פרופיונאט לאחר 24 שעות. מצד שני, המיקרוביום הצואה של תורם B עבר חילוף חומרים לאט 13ג6 InsP6 ל 13ג2 אצטט ו 13ג4 בוטיראט. לאחר מכן, ה-DNA הגנומי מההעשרת הפיטאט השלישית הלא מסומנת בודד לרצף.
זה חשף את העשרה של שתי קהילות מיקרוביאליות שונות: Ruminococcaceae, Butyricicoccusו מיצווקלה היו הנפוצים ביותר בתורם A, ואילו מיצווקלה, Escherichia coli/Shigellaו Butyricicoccus היו הנפוצים ביותר בתורם B. השפע היחסי של רוב המינים ירד בתום דגירת הפיטאטים; עם זאת, זה גדל עבור מיצווקלה spp. בשתי ההעשרה. M. jalaludinii היה המין השולט.
לאחר מכן, הצוות ניתח את המיקרוביום של למעלה מ-6,000 אנשים מקבוצת אוכלוסייה כללית (HELIUS). הם זיהו שלוש גרסאות של רצף אמפליקון של מיצווקלה שהיו דומים לאלו של M. jalaludinii אוֹ M. multicida. רוב האנשים אטמו M. jalaludinii; לגברים הייתה השכיחות הגבוהה ביותר. לאחר מכן, החוקרים בודדו א M. jalaludinii זן מתורם A, גדל במהירות על phytate.
הגנום שלו היה דומה לזן מסוג DSM13811ט והיו בעלי גנים דומים מאוד לנתיבי הפירוק של פיטאטים. הַבָּא, M. jalaludinii DSM13811ט תורבת במדיום עם מיוינוזיטול או פיטאט. הוא גדל במהירות במדיום phytate, והכפיל את עצמו תוך 3.4 שעות, בהשוואה ל-7 שעות במדיום myoinositol. עם זאת, ייצור המטבוליטים נשאר דומה בין המצבים.
לאחר מכן, הצוות תרבות M. jalaludinii במדיום מבוצר ביקרבונט עם 13ג6 מיוינוזיטול או 13ג6 פיטאט. זה המיר פיטאט במהירות למספר מטבוליטים, ו-3-hydroxypropionate, lactate ו-succinate היו המטבוליטים העיקריים. הצטברות של מיוינוזיטול ו-myoinositol-2-monophosphate אישרה אותם כתוצרי הביניים של פירוק פיטאטים.
יתר על כן, השימוש ב 13ג6 מיוינוזיטול מאת M. jalaludinii אושר גם, עם הפיכתו ל-3-hydroxypropionate, succinate ולקטאט. ניתוחים תעתיקים חשפו ביטוי מוגבר של טרנספורטר אינוזיטול, סינתאז ATP וגנים של מערכת הובלה של פוספט בעלי זיקה גבוהה, בין היתר, במהלך גידול במדיום הפיטאטים. חוץ מזה, הגן periplasmic phytasm הובע באופן מכונן.
לאחר מכן, הצוות בחן את הסינרגיה ביניהם Anaerostipes rhamnosivorans ו M. jalaludinii בהשפלה של phytate, בהתחשב בתוספת של A. rhamnosivorans בהעשרות פיטאטים בצואה הוכח כמגביר את היווצרות הפרופיונאט. אצטט ופרופיונאט זוהו בתרבויות משותפות, אך לקטט ו-3-הידרוקסיפרופיונאט הצטברו רק ב M. jalaludinii מונו-תרבות. הסינרגיה נבעה מהעברה בין המינים של 3-hydroxypropionate.
למרות זאת, A. rhamnosivorans הייתה השפעה מוגבלת על דה-פוספורילציה של פיטאטים על ידי M. jalaludinii. סוף כל סוף, in vivo סינרגיה בין שני המינים הוערכה בעכברים שקיבלו מתן M. jalaludinii רק, שני מיני חיידקים, או שליטה סטרילית ומאתגר עם 13ג6 InsP6. סיקל 13ג6 InsP6 הרמות הופחתו באופן משמעותי שלוש ושש שעות לאחר מכן.
רמות המעי הגס של M. jalaludinii גדלו בקבוצות שטופלו בחיידקים, בעוד אלו של A. rhamnosivorans הרמות היו מוגברות בקבוצת הטיפול המשותף בלבד. יש לציין, ההבדל ב-InsP6 הרמות היו קטנות יותר בשש שעות, מה שמצביע על InsP6 פירוק על ידי מיקרוביום שיורי של עכברים. הצטברות פרופיונאט לא הייתה שונה באופן מובהק בין עכברים שטופלו בחיידקים לבין ביקורת. רמות Cecal של 13C 3-hydroxypropionate עלו באופן משמעותי ב- M. jalaludinii קְבוּצָה.
מסקנות
החוקרים הראו שהמיקרוביום של המעי האנושי יכול להמיר פיטאט ל-SCFAs שונים המבוססים על הרכב החיידקים. מיצווקלה spp. זוהה כמפרק פיטאטים נפוץ ויעיל במעיים. יתר על כן, המחקר חשף את האינטראקציות הסינרגטיות ביניהן A. rhamnosivorans ו M. jalaludinii באמצעות 3-hydroxypropionate, מה שמוביל לייצור פרופיונט. בסך הכל, הממצאים עשויים לקדם גישות אסטרטגיות למינוף סינרגיה מיקרוביאלית ופיטאט להתערבויות בריאותיות מועילות.
