Um die Haltbarkeit von Lebensmitteln zu verlängern, fügen Hersteller ihren Produkten häufig Konservierungsstoffe hinzu. Diese Substanzen sollen Mikroorganismen beseitigen, die zum Verderben von Lebensmitteln führen können. Während traditionelle Konservierungsstoffe wie Zucker, Salz, Essig und Alkohol schon seit langem verwendet werden, werden auf modernen Lebensmitteletiketten oft eher unbekannte Zusatzstoffe wie Natriumbenzoat, Calciumpropionat und Kaliumsorbat aufgeführt. Untersuchungen zu einem Lebensmittelkonservierungsmittel, das aufgrund seiner Fähigkeit, Krankheitserreger zu zerstören, häufig eingesetzt wird, zeigen, dass es auch nützliche Bakterien angreifen kann, was ein Risiko für das Gleichgewicht des Darmmikrobioms darstellt.
Bakterien produzieren Chemikalien, sogenannte Bakteriozine, um mikrobielle Konkurrenten abzutöten. Diese Chemikalien wirken als natürliche Konservierungsmittel, indem sie potenziell gefährliche Krankheitserreger in Lebensmitteln abtöten. Lantibiotika sind eine Klasse von Bakteriozinen mit besonders starken antibakteriellen Eigenschaften und werden in der Lebensmittelindustrie häufig eingesetzt.
Trotz der weit verbreiteten Verwendung von Lantibiotika ist wenig darüber bekannt, wie sich diese Biotine auf das Darmmikrobiom derjenigen auswirken, die sie konsumieren. Die Mikroben im Darm leben in einem empfindlichen Gleichgewicht, wobei Kommensalbakterien dem Körper wichtige Vorteile bieten, indem sie Nährstoffe abbauen, Metaboliten produzieren und – was wichtig ist – die Abwehr von Krankheitserregern übernehmen. Wenn zu viele Kommensalbakterien wahllos durch antimikrobielle Lebensmittelkonservierungsmittel abgetötet werden, können opportunistische pathogene Bakterien die Oberhand gewinnen und Chaos anrichten – mit Ergebnissen, die nicht besser sind als der Verzehr kontaminierter Lebensmittel von vornherein.
Eine neue, in der Fachzeitschrift ACS Chemical Biology veröffentlichte Studie von Wissenschaftlern der University of Chicago ergab, dass Lantibiotika, die häufigste Klasse biologischer Wirkstoffe, eine starke hemmende Wirkung auf Krankheitserreger und Kommensalbakterien im Darm haben, die die menschliche Gesundheit erhalten.
Nisin ist ein häufig verwendetes Fungizid in allen Bereichen, von Bier und Wurst bis hin zu Käse und Dips. Es wird von Bakterien produziert, die in den Milchdrüsen von Kühen leben, aber auch Mikroben im menschlichen Darm produzieren ähnliche Biozide. Zhenrun „Jerry“ Zhang, PhD, ein Postdoktorand im Labor von Eric Pamer, MD, Donald F. Steiner, Professor für Medizin an der University of Chicago und Direktor des Duchosos Family Institute, wollte die Auswirkungen dieses natürlich vorkommenden Biotins auf kommensale Darmbakterien untersuchen.
„Nisin ist im Wesentlichen ein Antibiotikum, das unserer Nahrung schon seit langem zugesetzt wird, aber wie es unsere Darmmikroben beeinflusst, ist noch nicht gut untersucht“, sagte Zhang. „Während es bei der Verhinderung einer Lebensmittelkontamination sehr wirksam sein kann, kann es auch einen größeren Einfluss auf die Darmmikroben unseres Körpers haben.“
Er und seine Kollegen durchsuchten eine öffentliche Datenbank menschlicher Darmbakteriengenome und entdeckten Gene, die sechs verschiedene aus dem Darm stammende Lantibiotika produzieren, die Nisin sehr ähnlich sind, von denen vier neu sind. Anschließend arbeiteten sie mit Wilfred A. van der Donk, Ph.D., dem Richard E. Hector-Professor für Chemie an der University of Illinois in Urbana-Champaign, zusammen, um verschiedene Versionen dieser Antibiotika herzustellen, um ihre Wirkung auf Krankheitserreger und kommensale Darmbakterien zu testen. Die Forscher fanden heraus, dass verschiedene Lantibiotika zwar unterschiedliche Wirkungen hatten, aber bei der Abtötung von Krankheitserregern und häufig vorkommenden Bakterien gleichermaßen wirksam waren.
Zhang sagte: „Diese Studie zeigt zum ersten Mal, dass Kommensalbakterien im Darm anfällig für Lantibiotika sind, manchmal sogar empfindlicher als Krankheitserreger. Wenn man den aktuellen Gehalt an Lantibiotika in Lebensmitteln betrachtet, ist es wahrscheinlich, dass sie auch unsere Darmgesundheit beeinträchtigen.“
Zhang und sein Team untersuchten auch die Struktur von Lantibiotika, um deren Aktivität besser zu verstehen und so zu erfahren, wie ihre antimikrobiellen Eigenschaften positiv genutzt werden könnten. In einer anderen Studie stellte das Palmer-Labor beispielsweise fest, dass ein Konsortium aus vier Mikroben, darunter einer, der Lantibiotin produziert, dazu beitrug, Mäuse vor antibiotikaresistenten Enterokokken zu schützen. Sie untersuchen auch die Prävalenz von Rand-Biotin-resistenten Genen in verschiedenen Populationen, um besser zu verstehen, wie diese Art von Bakterien den Darm unter verschiedenen Bedingungen und Diäten besiedelt.
„Es scheint, dass Lantibiotika und ihre abgeleiteten Stämme nicht immer gesundheitsfördernd sind. Deshalb suchen wir nach Möglichkeiten, potenzielle Nebenwirkungen auszugleichen und gleichzeitig ihre vorteilhafteren antimikrobiellen Eigenschaften zu nutzen“, sagte Zhang.