Nahrungszucker kann die Darmmikrobiota stören und metabolische Komplikationen hervorrufen
Eine in der Zeitschrift veröffentlichte Studie Zelle zeigt, dass Nahrungszucker das Risiko eines metabolischen Syndroms erhöht, indem er die Darmmikrobiota stört und schützende T-Helfer-17 (Th17)-Zellen unterdrückt.
Lernen: Ein durch Nahrungszucker verursachtes Ungleichgewicht der Mikrobiota stört den immunvermittelten Schutz vor dem metabolischen Syndrom. Bildnachweis: Alpha Tauri 3D Graphics/Shutterstock
Hintergrund
Der Verzehr einer fettreichen Ernährung erhöht das Risiko für Diabetes, Fettleibigkeit, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und das metabolische Syndrom. Obwohl der ursächliche Zusammenhang zwischen einer fettreichen Ernährung und einem metabolischen Risiko nicht vollständig bekannt ist, wurde die Hypothese aufgestellt, dass eine ernährungsbedingte Darmentzündung ein potenzieller Faktor sein kann.
Das intestinale Immunsystem gilt als lebenswichtiger Regulator der metabolischen Homöostase. CD4-T-Zellen sind wichtige Regulatoren der Immunantwort des Darms auf Antigene aus der Nahrung. Studien haben bestimmte Zelltypen identifiziert, die sowohl fördernde als auch schützende Wirkungen beim metabolischen Syndrom aufweisen. Diese Zelltypen sind Th17-Zellen und angeborene lymphatische Zellen vom Typ 3 (ILC3).
Die Darmmikrobiota spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der intestinalen Immunantworten, einschließlich Th17-Zell- und ILC3-Antworten. Es ist bekannt, dass durch eine fettreiche Ernährung verursachte Veränderungen in der Zusammensetzung der Darmmikrobiota das metabolische Syndrom fördern, indem sie den Energiestoffwechsel und die Immunantworten verändern.
In der aktuellen Studie haben Wissenschaftler den Zusammenhang zwischen mikrobiotagesteuerten intestinalen Immunantworten und ernährungsbedingter Fettleibigkeit und metabolischem Syndrom ermittelt.
Auswirkungen einer fettreichen Ernährung beim metabolischen Syndrom
Der Vergleich der durch Standarddiät und fettreiche Ernährung induzierten Immunantworten bei Mäusen zeigte, dass eine fettreiche Ernährung die Symptome des metabolischen Syndroms induziert, einschließlich Körpergewichtszunahme, Insulinresistenz und Glukoseintoleranz.
In Bezug auf die intestinale Immunität wurde festgestellt, dass eine fettreiche Ernährung die Expression und Funktionalität von Th17-Zellen signifikant reduziert. Die Diät reduzierte auch die Sekretion von Interleukin 17 (IL-17), einem Zytokin, das von Th17-Zellen produziert wird.
Mechanistisch verursachte eine fettreiche Ernährung einen schnellen Verlust der kommensalen Mikrobiota, die für die Induktion von Th17-Zellen verantwortlich sind. Dies führte anschließend zu einer signifikanten Depletion von Th17-Zellen vor der Entwicklung des metabolischen Syndroms.
Weitere Experimente zeigten, dass durch kommensale Mikrobiota induzierte Th17-Zellen eine wesentliche Rolle bei der Gewährleistung des Mikrobiota-vermittelten Schutzes vor fettreicher Ernährung und metabolischem Syndrom spielen.
Einfluss von Nahrungszucker beim metabolischen Syndrom
Die drei wichtigsten schädlichen Komponenten einer fettreichen Ernährung sind überschüssiges Fett, wenig Ballaststoffe und ein hoher Zuckergehalt. Von diesen Komponenten wurde ein hoher Zuckergehalt als Hauptursache für ernährungsbedingte Fettleibigkeit und das metabolische Syndrom identifiziert.
Mechanistisch förderte Zucker aus der Nahrung das Wachstum von Faecalibaculum rodentium auf ILC3-abhängige Weise. Das übermäßige Wachstum dieses grampositiven Bakteriums verdrängte die kommensale Darmmikrobiota, was zu einer Erschöpfung der intestinalen kommensalen Th17-Zellen und einer anschließenden ernährungsbedingten Induktion von Fettleibigkeit und metabolischem Syndrom bei Mäusen führte.
Die Ergebnisse zeigten jedoch, dass die Eliminierung von Zucker aus der Nahrung nicht ausreicht, um einen Schutz zu gewährleisten. Die Wiederherstellung der Th17-Expression und -Funktionalität durch Immuntherapien ist auch erforderlich, um die Mäuse vor ernährungsbedingten Stoffwechselkomplikationen zu schützen.
Th17-Zell-vermittelter Schutz gegen das metabolische Syndrom
Die Absorption von Nahrungslipid durch intestinale Epithelzellen ist ein bekannter Regulator des metabolischen Syndroms. Das von Th17-Zellen sezernierende Zytokin IL-17 ist dafür bekannt, dass es die Integrität der Darmbarriere aufrechterhält, indem es Epithelzellen reguliert.
Die Messung des Lipidgehalts in verschiedenen Geweben von Mäusen, die mit fettreicher Nahrung gefüttert wurden, ergab, dass Darmepithelzellen in Gegenwart von Th17-Zellen eine geringere Menge an Nahrungslipid aufnehmen. Mechanistisch unterdrückte das von Th-17-Zellen sezernierte IL-17 die epitheliale Expression des Fettsäuretransporters CD36, was zu einer verringerten Lipidaufnahme und -absorption durch das Darmepithel führte.
Bedeutung studieren
Die Studie liefert ein Interaktom von Nahrungsbestandteilen, Darmmikrobiota und intestinalen Immunzellen, die die Pathophysiologie von durch eine fettreiche Ernährung verursachten metabolischen Komplikationen wie Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes und metabolisches Syndrom regulieren.
Die Studie identifiziert Nahrungszucker als den wichtigsten schädlichen Bestandteil einer fettreichen Ernährung, um das Risiko von Stoffwechselstörungen zu erhöhen. Basierend auf den Erkenntnissen sind Ernährungsumstellungen zusammen mit Immuninterventionen erforderlich, um einen vollständigen Schutz vor ernährungsbedingten Stoffwechselstörungen zu gewährleisten.
Wie von den Wissenschaftlern erwähnt, konzentriert sich die Studie nur auf die frühen Stadien von Stoffwechselveränderungen, die durch eine fettreiche Ernährung induziert werden. Da eine ernährungsbedingte Darmentzündung nicht zu frühen Zeitpunkten auftritt, sind zukünftige Studien erforderlich, um die Langzeitwirkungen und Schutzmechanismen von Th17-Zellen bei systemischen Erkrankungen zu entschlüsseln.
Referenz:
- Kawano Y. (2022). Ein durch Nahrungszucker verursachtes Ungleichgewicht der Mikrobiota stört den immunvermittelten Schutz vor dem metabolischen Syndrom. Zelle. doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.08.005 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0092867422009928?dgcid=author
