Immunzellen, Kern und Cytoskelett sind gefärbt

Neues über die positive Wirkung von Milchsäure- und anderen Bakterien in fermentierten Lebensmitteln

Bakterien und ihre Stoffwechselprodukte in Lebensmitteln interagieren mit unserem Immunsystem

Fermentation

Die Begriffe Fermentation oder Fermentierung kommen aus dem lateinischen fermentum und stehen für „Gärung“ oder „Sauerteig“.

Fermentation bezeichnet in der Biologie und Biotechnologie die mikrobielle oder enzymatische Umwandlung organischer Stoffe in Säuren, Gase oder Alkohol.

Die Fermentation wird in der Biotechnologie bewusst angewendet. Bakterien, Pilze, biologische Zellkulturen und Enzyme üben die Fermentation im Rahmen ihres enzymkatalysierten Stoffwechsels aus.

Teilweise sind diese Mikroorganismen bereits natürlich auf den Ausgangsstoffen vorhanden, was zu einer Spontangärung führen kann.

Nicht alle der in diesem Beitrag unter Fermentation oder Gärung genannten Beispiel produzieren wie etwa beim Sauerkraut Milchsäure. Die dabei aktiven Mikroorganismen umfassen ein sehr großes Spektrum und führen zu den unterschiedlichsten Nahrungsmitteln. 

Gemeinsame Charakteristika fermentierter Lebensmittel scheinen die verlängerte Haltbarkeit, eventuell die Erhöhung des Nährwertes und die Verbesserung des Geschmacks zu sein.

In der Herstellung von Lebensmitteln spielt die Fermentation seit Jahrtausenden eine zentrale Rolle. Sauerkraut, Sauerteig, Hefeteig, alkoholische Getränke, Kimchi, Tsukemono, Miso, Nattō, Tempeh oder Ontjom seien als Beispiele genannt.

Mit der Fermentation entwickeln sich die Aromastoffe, wie bei Sojasauce und fermentierten Getränken. Bei Tee, Kakao, Kaffee und Tabak kommt es durch sie zum Abbau der Gerbstoffe.

Es gibt eine Vielzahl von Studien zu den positiven Effekten, die durch Milchsäurebakterien und fermentierte Nahrungsmittel vermittelt werden.

Das Zusammenspiel von Mikrobiota und menschlichem Wirt ist physiologisch entscheidend für Gesundheit und Krankheiten.

Eines der bekanntesten Fermentationsprodukte ist die Milchsäure

Milchsäurebakterien kolonisieren den menschlichen Darm dauerhaft oder werden von ihm vorübergehend aus der Nahrung aufgenommen.

Menschen und Hominiden besitzen auf ihren Zellen einen zusätzlichen Rezeptor. Signale von bestimmten Bakterien, die in fermentierten Lebensmitteln vorkommen, aktivieren ihn.

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren für Hydroxycarbonsäuren (HCAR) sind Regulatoren der Immunfunktionen und der Energiehomöostase unter wechselnden Stoffwechsel- und Ernährungsbedingungen.

Für alle Organismen, die mit einer schwankenden Nahrungsverfügbarkeit konfrontiert sind, ist eine Rückkopplung über ihren Energie-Stoffwechsel überlebensnotwendig. Aus diesem Grund sind die Hydroxycarbonsäure-Rezeptoren, die die Adenylylcyclase hemmen und somit den cAMP-Spiegel senken, schon früh in der Wirbeltier-Evolution entstanden.

Die Mehrzahl der Säugetiere hat zwei Arten von diesem Rezeptor, bei Menschen und Hominiden gibt es einen dritten, den HCA3.

Eine plausible Hypothese, warum die HCA3-Funktion in der Hominiden-Entwicklung von Vorteil war, fehlte.

Evolutionäre, pharmakologische, immunologische und analytische Methodologien halfen, die Frage, warum uns dieser Rezeptor während der Evolution erhalten blieb, zu beantworten.

D-Phenylmilchsäure und der Rezeptor HCA3

So entdeckten die Forscher die Wechselwirkung von D-Phenymilchsäure (D-PLA) mit dem Rezeptor HCA3. D-PLA ist ein antibakterielles Stoffwechselprodukt, das in hohen Konzentrationen in Lab-, bzw. Milchsäure-basierten Metaboliten in fermentierten Lebensmitteln wie Sauerkraut vorkommt.

Und sie zeigten, dass D-PLA aus solchen Nahrungsquellen gut aus dem menschlichen Darm absorbiert wird, zu hohen Werten in Blutplasma und Urin führt und die Migration von primären menschlichen Monozyten in einer HCA3-abhängigen Weise auslöst.

Sie lieferte damit evolutionäre, analytische und funktionelle Beweise, die die Hypothese untermauern, dass HCA3 bei Hominiden als neues Signalsystem für Lab-, bzw. Milchsäure-basierte Metaboliten konsolidiert wurde.

D-Phenylmilchsäure kommt in hohen Konzentrationen in fermentierter Nahrung vor. Verschiedene Bakterien vermögen die darin enthaltene Aminosäure Phenylalanin zu Phenylmilchsäure abzubauen; so bilden Oidium lactis und B. proteus aus d, l-Phenylalanin die rechtsdrehende L-Phenylmilchsäure, B. subtilis die linksdrehende D-Phenylmilchsäure. Nach dem Konsum von Sauerkraut ist diese im Blut nachweisbar. Der Rezeptor HCA3 wird dort von ihr aktiviert und nimmt Einfluss auf die Funktion des menschlichen Immunsystems.

Über den Rezeptor gibt D-Phenylmilchsäure dem Immunsystem und den Fettzellen ein Signal. Die Information darin lautet: Fremdstoffe und Energie sind in den Körper gelangt.

HCA3 soll für einen Teil dieser Effekte verantwortlich sein. Kommende Forschungsarbeiten werden der Frage nachgehen, wie genau D-Phenylmilchsäure das Immunsystem und die Energiespeicherung beeinflusst. Auch um herauszufinden ob HCA3 als therapeutischer Angriffspunkt zum Beispiel zur Behandlung des Reizdarmsyndroms dienen könnte.


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In der Milchprodukten, wie bei Käse oder Joghurt spielt die Milchsäure eine entscheidende Rolle. ... Anzeigen

Für die Herstellung von gesäuerten Milcherzeugnissen wird die Milch mit einer Bakterienkultur versetzt, die einen Teil des Milchzuckers zu Milchsäure umwandelt.

Bei diesem Prozess werden außerdem Substanzen wie Essigsäure, Diacetyl und Acetaldehyd gebildet, die dem jeweiligen Produkt die typischen Geruchs- und Geschmackseigenschaften verleihen.

Dabei entsteht ein saures Milieu, das das Wachstum von Fäulniserregern und anderen Mikroorganismen einschränkt und für eine längere Haltbarkeit sorgt.

Gleichzeitig gerinnt ein Teil des Milcheiweißes, und das Produkt wird dickgelegt.

Um ein optimales Wachstum der Bakterienkulturen zu gewährleisten, muss die Milch für gesäuerte Produkte eine niedrige Keimzahl aufweisen und darf keine Hemmstoffe enthalten.

Rechtsdrehende L-Milchsäure entspricht der Form, die auch im menschlichen Körper gebildet wird und von der Leber leicht umgesetzt werden kann.

Linksdrehende oder D-Milchsäure hingegen wird nur langsam abgebaut und ausgeschieden.

Je nach verwendeter Bakterienkultur kann Joghurt unter den gesäuerten Milchprodukten den höchsten Anteil an D-Milchsäure enthalten.

Längere Säuerung und Lagerung führen zu einem höheren Gehalt an D-Milchsäure.

Quelle: Chemie in Lebensmitteln Katalyse Institut

 

Das Dipeptid Leucin-Histidin aus Blauschimmelkäse und Natto

Fermentierte Lebensmitteln wie Blauschimmelkäse und Natto (fermentierte Sojabohnen) enthalten das Dipeptid Leucin-Histidin (LH). Oral verabreichtes LH-Dipeptid gelangt in das Gehirn und unterdrückte dort die Produktion von proinflammatorischen Zytokinen.

LH hemmte die Sekretion von entzündlichen Zytokinen (Signalmoleküle wie TNF-α, die aus Zellen zur Förderung der Entzündung ausgeschüttet werden) aus Mikroglia. LH mildert die mikrogliale Aktivierung und ist damit auch wirksam bei emotionalen Störungen, die durch Hirnentzündung und wiederholten sozialen Stress verursacht werden. Es wird vermutet, dass aus Mikroglia abgeleitete Entzündungsmoleküle eine entscheidende Rolle für die Pathophysiologie der Depression spielen.

Oral verabreichtes LH-Dipeptid gelangt in das Gehirn und unterdrückte dort die Produktion von proinflammatorischen Zytokinen und das damit verbundene depressionsähnliche Verhalten. Darüber hinaus unterdrückte die orale Verabreichung von LH-Dipeptid die Induktion von depressions- und angstähnlichen Verhaltensweisen, die durch wiederholten sozialen Niederlagenstress hervorgerufen wird.

Dass LH-Dipeptid ist in verschiedenen fermentierten Produkten reichlich vorhanden. Zusammen mit epidemiologischen Berichten, dass die tägliche Aufnahme dieser fermentierten Lebensmittel negativ mit der Häufigkeit psychiatrischer Erkrankungen verbunden ist, deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Lebensmittel, die reich an LH-Dipeptid sind, die psychische Gesundheit verbessern können.

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Dieser Beitrag bezieht unter anderem sich auf eine Pressemitteilung des idw – Informationsdienst Wissenschaft vom 24.05.2019 mit dem Titel: “Bakterien in fermentierten Lebensmitteln interagieren mit unserem Immunsystem“. Er wurde durch Peggy Darius von der Stabsstelle Universitätskommunikation/Medienredaktion der Universität Leipzig erstellt. Frau Darius wiederum bezieht sich auf die OPEN ACCESS – Originalpublikation: “Metabolites of lactic acid bacteria present in fermented foods are highly potent agonists of human hydroxycarboxylic acid receptor 3.”, Anna Peters et al., May 23, 2019, PLOS Genetics, https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008145,
(Metaboliten von Milchsäurebakterien, die in fermentierten Lebensmitteln enthalten sind, sind hochwirksame Agonisten des menschlichen Hydroxycarbonsäure-Rezeptors 3.)

Sauerkraut an Immunsystem: Bitte zuhören! 05.07.2019, Larissa Tetsch

Weiterhin verwendet wurde Text-Material aus dem Wikipedia-Artikel zur Fermentation

Und “Chemie in Lebensmitteln – das Katalyse Institut” ist unsere Quelle für einen Absatz zur Milchsäure.

Ferner die Studie: Leucine–Histidine Dipeptide Attenuates Microglial Activation and Emotional Disturbances Induced by Brain Inflammation and Repeated Social Defeat Stress (Das Leucin-Histidin-Dipeptid mildert die mikrogliale Aktivierung und emotionale Störungen, die durch Hirnentzündung und wiederholten sozialen Stress verursacht werden.), by Yasuhisa Ano et al., Nutrients 2019, DOI: https://doi.org/10.3390/nu11092161

Die Texte in eventuell vorhandenen Tooltip-Fenstern entstammen der Wikipedia.

Das Titelbild ist von Claudia Stäubert. Die Verwendung des Bildmaterials zur Pressemitteilung des idw – Informationsdienst Wissenschaft vom 24.05.2019 ist bei Nennung der Quelle vergütungsfrei gestattet. Das Bildmaterial darf nur in Zusammenhang mit dem Inhalt der Pressemitteilung des idw verwendet werden!

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Update: 20. Nov 2019 @ 21:26
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