Orange peels on wooden table

Forskere påviser kostfibres effekt på tarmbakterier

onsdag 30 jun 21

Kontakt

Bernard Paul Henrissat
Professor
DTU Bioengineering

Artikel i tidskriftet Nature

Forskningsprojektet om kostfibres effekt på tarmbakterier er offentliggjort i det anerkendte tidskrift Nature
Digitale analysemetoder kortlægger kostfibres effekt på menneskers tarmbakterier, mikrobiomet, og viser, at der er forskel på hvordan forskellige fibre påvirker stofskiftet.

Effekten af kostfibre og de biologiske signaler de sender til tarmbakterier, mikrobiota, er kortlagt. I en række kontrollerede forsøg viser forskere fra DTU og Washington University School of Medicine, St. Louis, USA, at plantefibre påvirker tarmbakterier hos mus, der har fået overført menneskelig mikrobiota, såvel som mennesker. I eksperimenter, udført med fibre fra skallen af ærter og appelsiner, viser forskerne, at fibrene påvirker overfladen af visse tarmbakterier og specifikke enzymer, der nedbryder kulhydrater, og påvirker værtens plasmaprotein-profil i blodet.

”Vi kan måle, at kostfibre har indflydelse på mikrobiomet. Afhængigt af hvilken fiber vi tilføjer til kosten, kan vi se, at det påvirker specifikke familier af enzymer, der nedbryder komplekse kulhydrater såsom stivelse, pektin, xylan og xyloglucan. Og samtidig kan vi se i analyser af blodprøver fra forsøgspersoner, at plantefibre medfører ændringer i deres plasmaprotein-profil, herunder på markører, der normalt er forbundet med overvægt,” siger professor Bernard Henrissat fra DTU Bioengineering.

Undersøgelse af 30 fibre

"Forsøget viser, at det faktisk er muligt at bruge kosttilskud til at påvirke tarmbakterier og patienters sundhed. Det åbner for, at kostfibre kan bruges til diæt-interventioner inden for en række sygdomme."
Bernard Henrissat.

Forsøget med kostfibre er offentliggjort i det anerkendte tidsskrift Nature. Den første fase af eksperimentet blev udført på mus, der havde fået overført tarmbakterier fra patienter, der led af overvægt eller svær overvægt. I forsøget undersøgte forskerne forskellige typer kostfibres effekt på tarmbakterier. Efter musene havde fået overført menneskelige tarmbakterier, fik de en standardiseret diæt, og kosten blev senere suppleret med udvalgte plantefibre. Herefter undersøgte forskerne, hvilken effekt kosten havde på musenes tarmbakterier, og de enzymer som musenes tarmbakterier producerede for at nedbryde kulhydrater. I alt undersøgte forskerne effekten af fibre fra i alt 30 forskellige planter.

På bagrund af resultaterne fra museforsøgene udviklede forskerne snacks med fibre fra skallen af ærter og appelsiner, som havde vist sig at være særligt gode til at stimulere forskellige typer af enzymer, der nedbryder kulhydrater. Snackene blev derefter brugt i menneskeforsøg med 12 genetisk identiske tvillinger, så forskerne kunne korrigere resultaterne for personrelaterede variationer. I løbet af to forsøgsperioder på hver 49 dage, fik tvillingerne en normal vestlig diæt med højt fedtindhold og lavt fiberindhold, og efter en til to uger modtog de en ekstra fiber-snack som et supplement til deres diæt.

Machine-learning

Analyserne af variationerne i tarmbakterierne og deres enzymer, blev udført med digitale teknologier som signal-processing og machine-learning. Ved hjælp af teknologierne blev det muligt at identificere flere typer af kulhydrat-nedbrydende enzymer, som tilsætningen af fibrene til kosten stimulerede. De resultater forskerne fandt i forsøg med mus afgjorde, hvilke fibre der skulle indgå i de videre forsøg med mennesker som forsøgspersoner.

De videre forsøg med mennesker viste, at også hos mennesker påvirkede kostfibrene de biologiske signaler i form af en høj forekomst af flere typer enzymer, der nedbryder kulhydrater. Herefter gennemførte forskerne analyser af patienternes plasmaproteiner ved hjælp af massespektrometri, som er en metode til at bestemme molekylers masse. Ved hjælp af teknologierne kunne forskerne dokumentere, hvordan de forskellige typer fibre påvirker overfladen af bakterier, og af kulhydrataktive enzymer i forsøgspersonernes afføring og plasmaproteinprofilen i patientens blod.

Åbner for kost-intervention

”Forsøgspersonerne tabte ikke i vægt på grund af kosten i de tre uger, hvor de fik plantefibre i eksperimentet. Årsagen til dette var dog, at forsøgspersonerne ikke var pålagt begrænsninger i den mængde af mad, de måtte spise. I stedet ønskede vi at observere, om snackene kunne fremkalde ændringer i de kemiske processer, metabolitter, i deres tarmbakterier, og i sammensætningen af de kulhydrataktive enzymer. Forsøget viste, at det faktisk er muligt at bruge kosttilskud til at påvirke tarmbakterier og patienters sundhed, Dette åbner for helt nye måder, hvorpå kostfibre kan bruges til diætinterventioner inden for en række sygdomme, ”siger Bernard Henrissat.