München – Knuspriges Brot, gebratenes Fleisch oder gerösteter Kaffee: Beim Erhitzen von Lebensmitteln entstehen nicht nur neue Aromen und die typische braune Farbe. Es bilden sich auch chemisch veränderte Bestandteile. Was anschließend im Darm mit ihnen passiert, haben Wissenschaftler der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und der TU Dresden untersucht. Dabei stießen sie auf ein erstaunlich vielseitiges Enzym in Darmbakterien.

Im Mittelpunkt der Untersuchung stand eine veränderte Form der Aminosäure Lysin, die sogenannte Nε-Carboxymethyllysin, kurz CML. Sie entsteht unter anderem beim Erhitzen von Lebensmitteln und kommt deshalb in vielen gebräunten oder gerösteten Produkten vor.
Während natürliche Aminosäuren bereits im Dünndarm aufgenommen werden, gelangen solche veränderten Formen teilweise bis in den Dickdarm. Dort treffen sie auf die Darmmikrobiota – also die große Gemeinschaft von Mikroorganismen, die unter anderem an Verdauung und Stoffwechsel beteiligt ist.

Darmbakterien nutzen vorhandene Werkzeuge

Das Forschungsteam untersuchte unter anderem das Darmbakterium Escherichia coli. Dabei stellten die Wissenschaftler fest, dass ein Enzym namens SpeC mehr kann als bisher bekannt: Es ist in der Lage, auch CML abzubauen.
„Die Bakterien müssen dafür also keine neuen Werkzeuge entwickeln, sondern nutzen ihr vorhandenes Repertoire auf kreative Weise um“, erklärt PD Dr. Jürgen Lassak von der LMU.

Besonders interessant ist, dass SpeC nicht nur CML verarbeiten kann. Das Enzym kann offenbar auch weitere chemisch veränderte Aminosäuren umsetzen. Die Forscher vergleichen es deshalb mit einem „Multitool“. Für Erica Aveta, die gemeinsam mit Patroklos Vougioukas Erstautorin der Studie ist, könnte diese Fähigkeit auch aus Sicht der Evolution eine Rolle spielen. „Solche Nebenaktivitäten können Bakterien einen ersten Zugang zu neuen Nahrungsbestandteilen eröffnen. Wird ein Nahrungsbestandteil aber regelmäßig verfügbar, kann aus dem ‚Multitool‘ SpeC durch Anpassung ein effizienteres, dafür spezialisiertes Werkzeug entstehen.“

Was bedeutet das für unsere Gesundheit?

Die Wissenschaftler untersuchten auch, wie verbreitet solche Fähigkeiten im menschlichen Darmmikrobiom sind. Computergestützte Analysen deuten darauf hin, dass entsprechende Abbauwege bei vielen Darmbakterien vorkommen.
Außerdem fanden die Forscher Zusammenhänge mit mehreren ernährungs- und lebensstilassoziierten Erkrankungen, darunter Darmkrebs, Fettlebererkrankungen und Hepatitis. Eine mögliche Erklärung wäre, dass der Abbau bestimmter erhitzungsbedingter Nahrungsbestandteile einzelnen Bakterien unter bestimmten Bedingungen Vorteile verschafft. Beim Abbau entstehen zudem sogenannte biogene Amine. Diese Stoffgruppe wird in der Forschung unter anderem im Zusammenhang mit der Kommunikation zwischen Bakterien und ihrem Wirt untersucht. Aus den Ergebnissen lässt sich allerdings nicht ableiten, dass geröstete oder gebräunte Lebensmittel diese Erkrankungen verursachen. Darauf weist auch Lassak ausdrücklich hin: „Die von uns beobachteten Zusammenhänge beweisen allerdings noch keine Ursache-Wirkungs-Beziehung“.
Die Studie liefert nach Einschätzung der Forscher vielmehr neue Hinweise darauf, wie Ernährung und Darmmikrobiom miteinander verbunden sind. „Sie zeigen aber, dass verarbeitete Nahrung, mikrobielle Stoffwechselwege und Gesundheitszustand enger miteinander verbunden sein könnten, als bislang angenommen“, sagt Professor Michael Hellwig von der TU Dresden.

Damit zeigt die Untersuchung einmal mehr, dass die Verarbeitung unserer Lebensmittel nicht mit dem Moment endet, in dem das Essen auf dem Teller liegt: Auch im Darm setzen sich die chemischen Veränderungen fort – und unsere Darmbakterien haben offenbar mehr Möglichkeiten, damit umzugehen, als bisher bekannt.
(Quelle: Pressemitteilung LMU / Beitragsbild: Symbolfoto re)