Rolle gastrointestinaler Mikroben bei der Verdauung von resistenter Stärke und Verfügbarkeit von Tryptophan für den Menschen

Derzeit besteht eine kritische Wissenslücke darüber, wie Darmbakteriengemeinschaften Stoffwechselsubstrate verändern, die dem Wirt zur Verfügung stehen, und dadurch die Neurotransmitterspiegel des zentralen und enterischen Nervensystems (ZNS/ENS) beeinflussen, die an der Regulierung des Kohlenhydratverbrauchs beim Menschen beteiligt sind. Das Verständnis dieser Zusammenhänge ist für die Entwicklung von Strategien zur Verbesserung der Blutzuckerkontrolle und zur Verringerung des Risikos des Übergangs von Prädiabetes zu Typ-2-Diabetes (T2D) von entscheidender Bedeutung. Das langfristige Ziel der Forscher ist es, die biologischen Grundlagen von Verhaltensweisen zu bestimmen, die sich auf die Nahrungsaufnahme und die Blutzuckerkontrolle auswirken und zur Entwicklung von T2D beitragen. Das Ziel dieses Vorschlags, der ein wesentlicher nächster Schritt zur Erreichung der langfristigen Ziele der Forscher ist, besteht darin, zu bestimmen, wie sich Bakterienpopulationen im Verdauungssystem auf die Spiegel von zirkulierendem Tryptophan (TRP) und großen neutralen Aminosäuren (LNAA) auswirken, die die Produktion regulieren von Monoamin 5-Hydroxytryptamin (5-HT, Serotonin) im ENS und im Magen-Darm-System und im Gehirn. Die zentrale Hypothese ist, dass ein verringertes Verhältnis von TRP-produzierenden (TRPp) zu TRP-verbrauchenden (TRPc) Bakterien (verringertes TRPp:TRPc-Verhältnis) im Darm die TRP-Verfügbarkeit nach einer Kohlenhydratmahlzeit verringert, wodurch das Plasma-TRP:LNAA-Verhältnis gesenkt wird und zu weniger führt TRP für die ENS/CNS-Produktion von 5HT. Darüber hinaus erhöhen diätetische Eingriffe, die die TRPp-Bakterienhäufigkeit im Darm fördern, die TRP-Verfügbarkeit für den Wirt. Die Forscher werden die zentrale Hypothese testen und dadurch das Gesamtziel dieses Projekts erreichen, indem sie die folgenden spezifischen Ziele verfolgen: 1) Bewertung der Auswirkungen unterschiedlicher Mikrobiota auf das TRP:LNAA-Verhältnis im Plasma als Reaktion auf akute Kohlenhydrataufnahme und 2) Bewertung der Auswirkungen der Nahrungsergänzung mit resistenter Stärke (RS) auf die Darmmikrobiota und das zirkulierende TRP:LNAA-Verhältnis. Während Ziel 1 werden Stuhlproben von gesunden Teilnehmern gesammelt. Die Teilnehmer werden basierend auf dem TRPp:TRPc-Verhältnis im Darm stratifiziert, und die Reaktion auf eine akute Mahlzeit wird durch Bestimmung der Plasma-TRP:LNAA-Verhältnisse bewertet. Während Ziel 2 wird die Kapazität für eine 4-wöchige präbiotische RS (Kartoffelstärke)-Supplementierung zur Erhöhung des TRPp:TRPc-Bakterienverhältnisses im Darm anhand von Stuhlproben bestimmt. Zusätzlich wird das Plasma-TRP:LNAA-Verhältnis nach akutem Kohlenhydratkonsum vor und nach der Nahrungsergänzung bestimmt. Der wissenschaftliche Beitrag wird darin bestehen, den Einfluss von RS auf die TRPp- und TRPc-Bakterienhäufigkeit im Darm zu bestimmen und wie Bakterienpopulationen die zirkulierenden TRP:LNAA-Spiegel beeinflussen, die die ENS- und CNS-5HT-Produktion beim Menschen beeinflussen können. Dieser Beitrag wird signifikant sein, da er direkte translationale Auswirkungen auf menschliche Krankheiten mit veränderter 5HT-Signalgebung haben wird.