Om de houdbaarheid van voedsel te verlengen, voegen fabrikanten vaak conserveermiddelen aan hun producten toe. Deze stoffen zijn ontworpen om micro-organismen te elimineren die ervoor kunnen zorgen dat voedsel bederft. Terwijl traditionele conserveermiddelen zoals suiker, zout, azijn en alcohol een lange geschiedenis van gebruik hebben, vermelden moderne voedseletiketten vaak meer obscure additieven zoals natriumbenzoaat, calciumpropionaat en kaliumsorbaat. Onderzoek naar een voedselconserveermiddel dat op grote schaal wordt gebruikt vanwege zijn vermogen om ziekteverwekkers te vernietigen, toont aan dat het ook nuttige bacteriën kan aantasten, wat een risico vormt voor de balans van het darmmicrobioom.
Bacteriën produceren chemicaliën, bacteriocines genaamd, om microbiële concurrenten te doden. Deze chemicaliën fungeren als natuurlijke conserveermiddelen door potentieel gevaarlijke ziekteverwekkers in voedsel te doden. Lantibiotica zijn een klasse bacteriocines met bijzonder sterke antibacteriële eigenschappen en worden veel gebruikt door de voedingsindustrie.
Ondanks het wijdverbreide gebruik van Lantibiotica is er weinig bekend over hoe deze biotines het darmmicrobioom beïnvloeden van degenen die ze consumeren. De microben in de darmen leven in een delicaat evenwicht, waarbij commensale bacteriën belangrijke voordelen voor het lichaam bieden door voedingsstoffen af te breken, metabolieten te produceren en – belangrijker nog – zich te verdedigen tegen ziekteverwekkers. Als te veel commensale bacteriën zonder onderscheid worden gedood door antimicrobiële voedselconserveermiddelen, kunnen opportunistische pathogene bacteriën het overnemen en grote schade aanrichten – met resultaten die niet beter zijn dan het eten van besmet voedsel.
Uit een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift ACS Chemical Biology door wetenschappers van de Universiteit van Chicago is gebleken dat Lantibiotica, de meest voorkomende klasse van biologische agentia, een sterk remmend effect hebben op pathogenen en commensale darmbacteriën die de menselijke gezondheid in stand houden.
Nisine is een veelgebruikt fungicide in alles, van bier en worst tot kaas en dipsauzen. Het wordt geproduceerd door bacteriën die in de borstklieren van koeien leven, maar microben in de menselijke darmen produceren ook soortgelijke biociden. Zhenrun "Jerry" Zhang, PhD, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Eric Pamer, MD, Donald F. Steiner hoogleraar geneeskunde aan de Universiteit van Chicago en directeur van het Duchosos Family Institute, wilde de effecten van dit natuurlijk voorkomende biotine op commensale darmbacteriën bestuderen.
"In wezen is Nisine een antibioticum dat al lang aan ons voedsel wordt toegevoegd, maar hoe het onze darmmicroben beïnvloedt, is nog niet goed bestudeerd," zei Zhang. "Hoewel het zeer effectief kan zijn bij het voorkomen van voedselbesmetting, kan het ook een grotere impact hebben op de darmmicroben van ons lichaam."
Hij en zijn collega's hebben een openbare database van menselijke darmbacteriële genomen gedolven en genen ontdekt die zes verschillende van de darm afkomstige lantibiotica produceren die sterk lijken op Nisin, waarvan er vier nieuw zijn. Vervolgens werkten ze samen met Wilfred A. van der Donk, Ph.D., de Richard E. Hector hoogleraar scheikunde aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign, om verschillende versies van deze antibiotica te produceren om hun effecten op pathogenen en commensale darmbacteriën te testen. De onderzoekers ontdekten dat hoewel verschillende lantibiotica verschillende effecten hadden, ze even effectief waren in het doden van ziekteverwekkers en gewone bacteriën.
Zhang zei: "Deze studie toont voor het eerst aan dat darmcommensale bacteriën vatbaar zijn voor Lantibiotica, soms zelfs gevoeliger dan ziekteverwekkers. Afgaande op de huidige inhoud van Lantibiotica in voedsel, zullen ze waarschijnlijk ook onze darmgezondheid beïnvloeden."
Zhang en zijn team bestudeerden ook de structuur van lantibiotica om hun activiteit beter te begrijpen en zo hoe hun antimicrobiële eigenschappen voorgoed konden worden benut. In een ander onderzoek ontdekte het Palmer-laboratorium bijvoorbeeld dat een consortium van vier microben, waaronder één die lantibiotine produceert, muizen hielp beschermen tegen antibioticaresistente enterokokken. Ze bestuderen ook de prevalentie van rand-biotine-resistente genen in verschillende populaties om beter te begrijpen hoe dit type bacterie de darmen koloniseert onder verschillende omstandigheden en diëten.
"Het lijkt erop dat Lantibiotica en hun afgeleide stammen niet altijd gunstig zijn voor de gezondheid, dus zoeken we naar manieren om potentiële nadelige effecten te compenseren en tegelijkertijd te profiteren van hun gunstigere antimicrobiële eigenschappen," zei Zhang.