Häm- und Nicht-Häm-Eisenaufnahme, Darmmikrobiota und Einfluss auf die Eisenaufnahme des Wirts (FeMicrobiome)

Eisen ist ein essentieller Mikronährstoff, der entweder als Häm-Eisen (aus tierischen Produkten) oder als Nicht-Häm-Eisen (sowohl aus pflanzlichen als auch tierischen Quellen) aufgenommen wird. Der Mensch verfügt nicht über regulierbare Möglichkeiten, absorbiertes Eisen auszuscheiden, weshalb eine strenge Kontrolle der Eisenaufnahme über die Nahrung erforderlich ist. Ebenso haben einheimische Mikroben effiziente Wege zur Eisenerkennung und -verwertung entwickelt, um Eisen aus der Magen-Darm-Umgebung abzufangen, was zu einer Konkurrenz um Eisen zwischen dem Wirt und seiner Mikrobiota führt. Da immer mehr Amerikaner sich pflanzlich ernähren, wird die Hämeisenaufnahme deutlich reduziert. Dies kann das Darmmikrobiom verändern, da einige Darmmikrobiota Häm nicht selbstständig synthetisieren können und zur Unterstützung ihrer Häm-abhängigen Funktionen Hämquellen über die Nahrung des Wirts benötigen. Tierversuche haben kürzlich ergeben, dass andere Darmmikrobiota auf einen Eisenmangel reagieren. Bisher bestehen erhebliche Wissenslücken über das Zusammenspiel zwischen Eisenquellen in der Nahrung, einheimischen Darmmikroben und der Eisenverwertung beim Menschen. In der FeMicrobiome-Studie werden Studienforscher 120 Erwachsene rekrutieren, die sich regelmäßig pflanzlich ernähren oder regelmäßig Diäten mit tierischem Eiweiß (z. B. Rind, Schwein, Huhn, Fisch und Meeresfrüchte) zu sich nehmen. Die Eisenabsorption wird mithilfe eines funktionellen In-vivo-Ansatzes gemessen, der auf stabilen Eisenisotopen (d. h. 57Fe) basiert. Die Studienteilnehmer nehmen 57Fe (als Eisensulfat) im nüchternen Zustand zu sich, gefolgt von zwei standardisierten Mahlzeiten. Zwei Wochen nach der Eisendosierung wird von jedem Teilnehmer eine Blutprobe entnommen und die Menge an 57Fe, die in die roten Blutkörperchen eingebaut ist, wird mithilfe der thermischen Ionisations-Massenspektrometrie mit magnetischem Sektor gemessen. Eine Stuhlprobe wird zeitnah zum Zeitpunkt des 57Fe-Verzehrs entnommen. Aus dieser Stuhlprobe wird DNA extrahiert und mithilfe eines hochpräzisen metagenomischen Shotgun-Ansatzes sequenziert.