细菌酶去除引起炎症的肉类碳水化合物

大多数哺乳动物自然产生一种称为Neu5Gc的碳水化合物，而人类则不会。但是，当我们吃红肉时，动物Neu5Gc被掺入我们的组织中。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(例如结肠癌和动脉粥样硬化)相关的原因。

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加利福尼亚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中Neu5Gc含量的，以便它们可以饱食基础糖，并以此将碳水化合物释放到血液中。

该研究于2019年9月23日在《自然微生物学》上发表，介绍了使用称为唾液酸酶的细菌酶清除我们组织中的Neu5Gc并有可能在食用红肉之前去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用作一种益生菌或益生元，以减少炎症和减少炎症性疾病的风险，而不会放弃牛排。”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却不常见。先前研究的共同作者，加州大学圣地亚哥分校医学院的医学与细胞与分子医学教授Ajit Varki博士及其同事将Neu5Gc认为是红肉食用与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缺乏(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的团队使用了类似的人源化小鼠(经过某种基因改造的小鼠模型，以某种方式反映了人类生物学)，以确定饮食如何影响微生物组的组成-微生物群落，尤其是细菌-生活在肠道中。给小鼠喂富含Neu5Gc的红肉饮食或两种缺乏碳水化合物的对照饮食之一。

总体而言，类似红肉的饮食与小鼠肠道微生物群中细菌多样性的降低有关。然而，与不食用与肉相关的碳水化合物的小鼠相比，Neu5Gc喂养的小鼠的肠道中有几种细菌类型更为丰富。其中一种是拟杆菌属(Bacteroides)，一种因在碳水化合物上存活而闻名的细菌。

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更具体地说，拟南芥(Bacteroides)酶在Neu5Gc喂养的小鼠中特别丰富-一种新型的唾液酸酶，可将Neu5Gc切离细胞。

为了确定小鼠的结果如何转化为人类，Zengler最初希望进行一项研究，即人们将吃素食两个月，然后再食用两个月的肉，同时该团队一直在追踪他们的肠道微生物和唾液酸酶的情况。改变。曾格勒没有开展这项本来会很昂贵的研究，反而在哈德扎(Hadza)的生活方式中发现了一种自然发生的实验，该哈扎(Hadza)是一个居住在东非坦桑尼亚偏远地区的土著狩猎采集者。在干旱季节，Hadza狩猎并吃肉。在雨季，他们不能狩猎，而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，仔细检查了Hadza肠道细菌的可公开获得的基因组数据后，Zengler的研究小组发现，与雨季相比，含有唾液酸酶基因的拟杆菌在旱季(食用肉)的含量至少高出两倍。

但是仅仅存在唾液酸酶基因并不一定意味着它们也有活性。因此，研究人员合成了Hadza细菌唾液酸酶基因，并在实验室生产了该酶。所得的唾液酸酶是活性的，并且比相似的人碳水化合物更优选非人Neu5Gc。

然后，Zengler将研究更进一步：前往杂货店。他的团队从当地商店购买了牛排和猪肉香肠，并将其带回实验室。他们在肉上摩擦了实验室制造的唾液酸酶，而且可以肯定的是，大多数Neu5Gc都可以立即食用。

“该方法尚不完善-唾液酸酶更喜欢裂解Neu5Gc，但它仍能裂解一些类似的人类碳水化合物，”曾任加州大学圣地亚哥分校微生物组创新中心研究员的Zengler说。

他和他的团队现在正在努力优化酶以增加其特异性。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症性疾病的潜力。

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