Бактериальные ферменты сделали красное мясо безопасным

Ученые обнаружили фермент, который может делать красное мясо безопасным для человека. Бактерии из типа Bacteroidetes синтезируют фермент сиалидазу, который высвобождает из мяса N-гликолилнейраминовую кислоту — простой сахар, ответственный за повышенный риск раковых заболеваний, связанный с употреблением в пищу красного мяса — говядины, свинины и баранины. После высвобождения сахар метаболизируется бактериями или выводится из организма. Исследование описано в журнале Nature Microbiology.

Всемирная организация здравоохранения классифицирует продукцию из красного мяса как канцерогенную для человека. Употребление в пищу баранины, говядины, свинины и других видов красного мяса, а также продуктов, изготовленных из него, связано с повышенным риском возникновения некоторых видов рака, например, колоректального. 

Мясо делает опасным содержащийся в нем моносахарид N-гликолилнейраминовая кислота (Neu5Gc). В ходе эволюции человек утратил способность синтезировать этот сахар сам и получает его только при употреблении животной пищи, хотя некоторые другие человекообразные приматы сохранили эту способность.

Neu5Gc представляет проблему потому, что может связываться с человеческими сахарами и становиться частью клеток. Иммунная система же распознает его как чужой, из-за чего начинается воспалительный процесс, который, по-видимому, и повышает риск развития рака. Тем не менее, в кишечнике живут бактерии, которые умеют с помощью ферментов сиалидаз высвобождать сиаловые кислоты, к которым относится и Neu5Gc, и поглощать их. Прежде были известны только сиалидазы, которые активны в отношении N-ацетилнейраминовой кислоты, похожей на Neu5Gc, а вот происходит ли утилизация в кишечнике опасной N-гликолилнейраминовой кислоты, было неизвестно.

Карстен Зенглер (Karsten Zengler) из Калифорнийского университета в Сан-Диего и его коллеги провели исследование, чтобы найти бактериальные ферменты, способные высвобождать Neu5Gc. В таком состоянии это вещество уже не опасно для человека: его либо метаболизируют микробы, либо оно просто выходит с калом.

Чтобы найти фермент, ученые провели опыт на мышах, которых разделили на три группы. Одну группу держали на диете со свиным муцином, богатым Neu5Gc, другую — на диете с содержанием неопасной для человека N-ацетилнейраминовой кислоты, которая содержится в птичьем мясе, а третья питалась соей, в которой нет этих сахаров.

Авторы работы расшифровали метагеном микробиоты животных из всех трех групп и обнаружили разницу между составом микробов, который зависел от диеты. У мышей, которые ели богатую Neu5Gc пищу, активнее всех развивались бактерии типа Bacteroidetes, например B. fragilis, B. cacae и B. thetaiotaomicron. Оказалось, что эти микробы располагали 21 геном различных сиалидаз, и среди них был ген фермента сиалидазы 26, который синтезировался в кишечнике мышей из группы, потребляющей свиное мясо, больше остальных. Анализ структуры сиалидазы 26 показал, что этот фермент может связываться с Neu5Gc.

Далее ученые изучили результаты расшифровки метагенома из кишечника людей. Они использовали данные о микробиоте членов африканского племени хадза. Хадза интересны тем, что их диета очень меняется в зависимости от времени года: в сухой сезон они едят мясо и клубни, а во влажный питаются медом и ягодами. Ученые обнаружили среди ферментов, которые синтезирует их микробиота в сухой сезон фермент сиалидазу Hz136, очень похожий на сиалидазу 26 и так же способный связываться с Neu5Gc.

После этого ученые проверили активность обеих сиалидаз в мясе — стейке и свиных сосисках. Оказалось, что ферменты действительно высвобождают Neu5Gc из мяса, а значит, в кишечнике этот сахар мог бы стать доступным для бактерий или просто покинуть организм естественным путем.

Авторы исследования считают, что найденные ими ферменты можно использовать для создания препаратов-пребиотиков, которые могли бы помочь людям, употребляющим красное мясо, избежать повышенного риска развития рака.

Об опасности красного мяса мы уже писали: ученые, исследовав 96 тысяч адвентистов седьмого дня, пришли к выводу, что даже 50 граммов мяса в день увеличивают риск преждевременной смерти от всех причин.

Максим Абдулаев