Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν επιτέλους το ένζυμο που κάνει την ούρα κίτρινη

Κάθε ζώο πρέπει να ουρήσει για να απαλλαγεί από τα υγρά απόβλητα στο σώμα του. Ενώ το ούρα ενός υγιούς ατόμου έχει ένα ευδιάκριτο κίτρινο χρώμα, δεν ήταν ξεκάθαρο στους επιστήμονες εδώ και αιώνες τι πραγματικά δίνει στα ούρα αυτή την απόχρωση. Τώρα, μια ομάδα από το

Πανεπιστήμιο

του Μέριλαντ και τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας πιστεύουν ότι έχουν λύσει αυτό το μυστήριο εντοπίζοντας με ακρίβεια το μικροβιακό ένζυμο που κάνει την ούρα μας κίτρινη. Τα ευρήματα αναφέρονται αναλυτικά στο α

μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 3 Ιανουαρίου στο περιοδικό

Μικροβιολογία της Φύσης



.

[Related:


Renaissance-era doctors used to taste their patients’ pee


.]

Σύμφωνα με

συν-συγγραφέας της μελέτης και μικροβιολόγος του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ Brantley Hall

η ομάδα βασίστηκε σε δεκαετίες έρευνας που χρονολογείται από τη δεκαετία του 1960 και σε ένα δύσκολο εργαστηριακό πείραμα διάρκειας τριάμισι ετών για να ανακαλύψει ότι ένα ένζυμο στο μικροβίωμα του εντέρου που ονομάζεται

αναγωγάση χολερυθρίνης

ευθύνεται για το χρώμα των ούρων.

«Το μικροβίωμα του εντέρου είναι απλά γεμάτο με απίστευτους χημικούς. Είναι τόσο σημαντικό για την ανθρώπινη φυσιολογία, όλα αυτά τα μόρια που δημιουργούν τα μικρόβια του εντέρου», λέει ο Hall.

PopSci

. «Καθώς καταλαβαίνουμε περισσότερα για τη μικροβιακή

χημεία

στο έντερό μας, θα καταλάβουμε τα σημαντικά πράγματα. Αλλά το πρώτο βήμα για οποιοδήποτε από αυτά είναι να καταλάβουμε τα υπεύθυνα ένζυμα. Εάν δεν ξέρετε τι συμβαίνει, βασικά δεν μπορείτε καν να ξεκινήσετε με την έρευνα».

Επίλυση ενός μικροβιακού μυστηρίου

Παλαιότερα, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι το κίτρινο χρώμα προέρχεται από το πώς το σώμα απαλλάσσεται από τα παλιά αιμοσφαίρια. Τα ερυθρά αιμοσφαίρια συνήθως φτάνουν στο τέλος του κύκλου ζωής τους μετά από περίπου

120 ημέρες

και αποικοδομούνται στο συκώτι. Ένα υποπροϊόν αυτής της διαδικασίας που ονομάζεται

χολερυθρίνη

είναι μια έντονο πορτοκαλί ουσία που εκκρίνεται από το συκώτι και στο έντερο. Στη συνέχεια, τα βακτήρια που ζουν στο έντερο μετατρέπουν τη χολερυθρίνη σε μια άχρωμη ουσία που ονομάζεται

ουροχολινογόνο

. Το ουροχολινογόνο τελικά αποικοδομείται στο μόριο κίτρινης χρωστικής που ονομάζεται

ουροβιλίνη

που παίζει ρόλο στο χρωματισμό. Αυτό που δεν γνώριζαν οι επιστήμονες ήταν το βακτηριακό ένζυμο που ευθύνεται.

Ο εντοπισμός αυτού του ενζύμου ήταν από καιρό ένα μικροβιακό μυστήριο για δύο βασικούς λόγους. Σύμφωνα με τον Brantley, το πρώτο

πρόκληση

είναι αυτή η καλλιέργεια

αναερόβια μικρόβια

ιστορικά ήταν πολύ δύσκολο και ακριβό να γίνει στο εργαστήριο.

«Τα μικρόβια που εκτελούν αυτή τη λειτουργία δεν μπορούν να ζήσουν με το ατμοσφαιρικό

οξυγόνο

. Πεθαίνουν μέσα σε λίγα λεπτά ή δευτερόλεπτα», λέει ο Χολ. «

Και

σίγουρα δεν μεγαλώνουν ποτέ».

Ο Brantley και η ομάδα μπόρεσαν να αξιοποιήσουν την επιστημονική πρόοδο που έγινε τα τελευταία 15 χρόνια στην καλλιέργεια αυτών των μικροβίων που επιβιώνουν και ευδοκιμούν χωρίς οξυγόνο.

Η δεύτερη πρόκληση ήταν η έλλειψη αλληλουχιών γονιδιώματος των μικροβιωμάτων στο έντερο. Οι πρόσφατες βελτιώσεις στη γενετική αλληλουχία σημαίνουν ότι υπήρχαν περισσότερες αλληλουχίες διαθέσιμες για μελέτη για την ομάδα για να δει πώς λειτουργούν τα μικρόβια στο έντερο.

«Στην περίπτωσή μας, εντοπίσαμε μικρόβια που μείωσαν τη χολερυθρίνη και μικρόβια που δεν μείωσαν. Και στη συνέχεια πραγματοποιήσαμε μια συγκριτική γονιδιωματική ανάλυση μεταξύ των δύο και εντοπίσαμε τα υποψήφια γονίδια», λέει ο Hall.

Στο μικροβίωμα του εντέρου

Στη μελέτη, η ομάδα συνέκρινε τα γονιδιώματα του ακριβούς είδους των βακτηρίων του ανθρώπινου εντέρου που μετατρέπουν τη χολερυθρίνη σε ουροχολινογόνο με τα είδη των βακτηρίων του εντέρου που δεν μπορούν. Αυτό τους βοήθησε να αναγνωρίσουν το συγκεκριμένο γονίδιο που κωδικοποιεί την αναγωγάση της χολερυθρίνης. Στη συνέχεια, χρησιμοποίησαν

Escherichia coli

(

Ε. coli

) για να ελεγχθεί εάν αυτό το ένζυμο θα μπορούσε να μετατρέψει τη χολερυθρίνη σε ουροχολινογόνο σε αυτό καθώς και σε άλλα βακτήρια του εντέρου.

Μετά από αναζήτηση αυτού του γονιδίου σε όλα τα γνωστά βακτηριακά είδη, η ομάδα διαπίστωσε ότι το ένζυμο παράγεται κυρίως από ένα είδος που ανήκει σε μια μεγάλη ομάδα βακτηρίων που κυριαρχούν στο μικροβίωμα του εντέρου που ονομάζεται

Firmicutes

. Μετά από γενετική εξέταση των μικροβιωμάτων του εντέρου σε περισσότερους από 1.000 ενήλικες για να βρουν το γονίδιο χρωματισμού της ούρησης, διαπίστωσαν ότι το 99,9 τοις εκατό των ανθρώπων έχουν βακτήρια του εντέρου που φέρουν το γονίδιο για την αναγωγάση της χολερυθρίνης.

[Related:


Bees make more friends when they’re full of healthy gut

bacteria



.]

«Νομίζω ότι η μεγαλύτερη έκπληξη για μένα είναι πόσο διαδεδομένη είναι αυτή η λειτουργία στους ενήλικες ανθρώπους», λέει ο Hall. «Βασικά, τα ούρα όλων είναι κίτρινα και τα κόπρανα όλων είναι καφέ, οπότε ξέραμε ότι πρέπει να υπάρχουν μικρόβια που το έκαναν. Στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν τόσα πολλά μικρόβια που το κάνουν και είναι ουσιαστικά διαδεδομένα σε κάθε άνθρωπο».

Πιθανές ιατρικές εφαρμογές

Η μελέτη εξέτασε επίσης εάν αυτό το γονίδιο υπήρχε σε ενήλικες με φλεγμονώδη νόσο του εντέρου (IBD) και

βρέφη με ίκτερο

. Μόνο περίπου το 68 τοις εκατό των ατόμων με ΙΦΝΕ είχαν το γονίδιο και περίπου το 40 τοις εκατό των μωρών κάτω των τριών μηνών που διέτρεχαν αυξημένο κίνδυνο για ίκτερο. Ενώ χρειάζεται περισσότερη έρευνα, ο εντοπισμός αυτών των ενζύμων και γονιδίων θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάπτυξη καλύτερων θεραπειών για το IBD, τον ίκτερο, ακόμη και τις πέτρες στη χολή.

«Οι άνθρωποι είναι τόσο ενθουσιασμένοι με την υγεία του εντέρου και μου αρέσει να μιλάω σε ανθρώπους για την υγεία του εντέρου», λέει ο Hall. «Όλοι είτε έχουν είτε γνωρίζουν κάποιον που έχει προβλήματα με το έντερο και απλά πιστεύω ότι υπάρχει μια τεράστια ευκαιρία να ρυθμίσουμε πραγματικά το ανθρώπινο μικροβίωμα και την υγεία του εντέρου με θετικό τρόπο.