Forschende der Ludwig-Maximilians-Universität München und der Technischen Universität Dresden haben einen bislang unbekannten Stoffwechselweg von Darmbakterien beschrieben. Die Ergebnisse zeigen, wie chemisch veränderte Bestandteile erhitzter Lebensmittel im Darm abgebaut werden. Die Arbeit liefert neue Einblicke in das Zusammenspiel von Ernährung und Darmmikrobiom, erlaubt jedoch keine Rückschlüsse auf gesundheitliche Auswirkungen.

Knuspriges Brot, gebratenes Fleisch oder gerösteter Kaffee verdanken ihren Geschmack und ihre Bräunung der sogenannten Maillard-Reaktion. Dabei entstehen neben Aromastoffen auch chemisch veränderte Bestandteile natürlicher Lebensmittel. Wie diese Verbindungen von Darmbakterien verarbeitet werden, war bislang kaum untersucht.

Ein Forschungsteam der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und der Technischen Universität Dresden hat nun einen neuen Stoffwechselweg beschrieben. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Food Chemistry veröffentlicht.

Ein Enzym übernimmt eine neue Funktion

Im Mittelpunkt der Studie stand Nε-Carboxymethyllysin (CML), eine chemisch veränderte Form der Aminosäure Lysin. CML entsteht bei der Maillard-Reaktion und kommt in vielen erhitzten Lebensmitteln vor. Da die Verbindung im Dünndarm nur wenig aufgenommen wird, gelangt sie in den Dickdarm und trifft dort auf das Darmmikrobiom.

Die Forschenden untersuchten, wie Darmbakterien mit dieser Verbindung umgehen. Im Darmbakterium Escherichia coli identifizierten sie eine bislang unbekannte Funktion des Enzyms SpeC. Dieses kann nicht nur seine bekannte Aufgabe erfüllen, sondern auch CML sowie weitere chemisch veränderte Formen der Aminosäure Lysin abbauen. Die Ergebnisse zeigen, dass Darmbakterien dafür vorhandene Enzyme nutzen können, anstatt neue Stoffwechselwerkzeuge entwickeln zu müssen.

Hinweise auf weit verbreitete Stoffwechselwege

Computergestützte Analysen deuten darauf hin, dass entsprechende Abbaukapazitäten im menschlichen Darmmikrobiom weit verbreitet sind.

Beim Abbau der chemisch veränderten Aminosäuren entstehen zudem neuartige biogene Amine. Diese Molekülgruppe wird als möglicher Vermittler in der Kommunikation zwischen Darmbakterien und ihrem Wirt untersucht. Die Autoren sehen darin einen Ansatz, um das Zusammenspiel zwischen Ernährung und Darmmikrobiom besser zu verstehen. Weitere Untersuchungen seien jedoch erforderlich, um die biologische Bedeutung dieser Stoffwechselwege zu klären.

Keine Rückschlüsse auf Erkrankungen

Die Studie zeigt außerdem Zusammenhänge zwischen den untersuchten Stoffwechselwegen und mehreren ernährungs- beziehungsweise lebensstilassoziierten Erkrankungen, darunter Darmkrebs, Fettlebererkrankungen und Hepatitis. Die Autoren weisen jedoch ausdrücklich darauf hin, dass diese Beobachtungen keinen ursächlichen Zusammenhang belegen.

Die Ergebnisse liefern damit vor allem neue Erkenntnisse zur Stoffwechselleistung des Darmmikrobioms und schaffen eine Grundlage für weitere Forschung zum Einfluss erhitzungsbedingter Lebensmittelbestandteile auf die Darmflora.