Anthocyanhaltige Beerenextrakte und ihr Effekt auf das Wachstum von Darmbakterien und die Zusammensetzung der humanen Darm-Mikrobiota

Abstract

Einleitung: Anthocyane, welche in vielen Obst- und Gemüsesorten zu finden sind, gehören der Gruppe der Flavonoide an und sind für den größten Anteil an wasserlöslichen Farbpigmenten verantwortlich. Diverse Substituenten, welche eine Verbindung mit dem Grundgerüst eingehen können, führen zu hunderten Strukturen in der Pflanzenwelt. Der tägliche Konsum von Anthocyanen liegt bei ca. 2,7 mg/pro Person in Deutschland. In multiplen Studien wurde bereits ein positiver Gesundheits-effekt der Anthocyane bzw. deren Metabolite diskutiert. Eine Schlüsselfunktion, in Bezug auf die Verstoffwechselung der Anthocyane, wird der humanen Darm-Mikrobiota mit ihren ca. 1000 verschiedenen Bakterienspezies zugeschrieben. Methoden: In dieser Arbeit wurde das Wachstumsverhalten 29 fakultativer Anaerobier der humanen Darm-Mikrobiota nach Zugabe von anthocyanhaltigen Beerenextrakten im Vergleich zur Kontrollgruppe getestet. Ergänzend wurde untersucht, ob ein konzentrationsabhängiges Wachstum existiert. Die Analyse erfolgte mittels Messung der Optischen Dichte bei 600 nm über 24 Stunden. Im zweiten Teil wurde mittels DHPLC die Zusammensetzung der Darm-Mikrobiota von 30 weiblichen Probanden vor und nach Gabe eines anthocyanhaltigen Saftes, Smoothies sowie eines Placebogetränks analysiert. Ergebnisse: Die Bewertung des Wachstums der 29 fakultativen Anaerobier erfolgte zwischen der 720. 960. Minute. Hier zeigte sich für zehn Spezies eine Induktion, für fünf Spezies eine Inhibition und bei 14 nur ein geringer bis gar kein Unterschied bzgl. des Wachstums. Durch die Zugabe von verschiedenen Anthocyan-Konzentrationen zu fünf verschiedenen Spezies konnte eine Abhängigkeit des Wachstums nachgewiesen werden. Bei Bewertung der Zusammensetzung der Stuhlprobenprofile nach der jeweiligen Saftintervention zeigte sich, unabhängig von der jeweiligen Saftgabe, in 45 Fällen eine Zunahme, in 20 Fällen eine Verringerung sowie in 20 Fällen keine wesentliche Veränderung der Bakteriendichte. Diskussion: Aufgrund der Komplexität der Wechselwirkungen zwischen Darm-Mikrobiota und Anthocyanen wird eine einheitliche Aussage bzgl. der Wirkung auf die Gesamtheit des menschlichen GIT anhand der o.g. Ergebnisse erschwert. Die Verstoff-wechselung der Anthocyane und der damit einhergehenden gesundheitsfördernden Eigenschaften ist vielversprechend und sollte weiter untersucht werden, um in Zukunft eventuell einen gezielten Einsatz in der Medizin zu ermöglichen. Introduction: Anthocyanins belong to a parent class of molecules called flavonoids and can be found in multiple fruits and vegetables. They are also responsible for a great share of water-soluble pigments. The great variety of substituents which can bind to the skeletal structure lead to hundreds of different structures in nature. In Germany the daily consumption lies around 2.7 mg/per person. Multiple studies showed the positive health effect of anthocyanins or its metabolites respectively. For metabolism of anthocyanins the human gut microbiota with its more than 1000 species holds a key function. Methods: In this study we analyzed the growth behavior of 29 facultative anaerobes of the human gut microbiota with and without anthocyanin containing berry extracts. Additionally we test if there was a concentration dependent growth of bacteria after adding different concentrations of anthocyanins to five different species. By measurement of optical density (600 nm) an analysis over 24 hours was done. Additionally the composition of the gut microbiota of 30 females was analyzed by using DHPLC before and after consumption of an anthocyanin containing juice, smoothie or placebo drink. Results: Growth of bacteria was evaluated during the 720. 960. minute. In ten bacterial species we saw an induction, five showed an inhibition and in 14 species we saw only a slight or no difference in growth behavior in comparison to the control group. By using different concentrations of anthocyanins a concentration dependent growth was shown. The analyzation of the composition of the gut microbiota showed an increase of bacteria in 45 cases, a decrease in 20 cases and no changes in 20 cases after consumption of the juice, the smoothie or the placebo. Changes in growth were independent of the juice. Discussion: The complexity of the interaction between human gut microbiota and anthocyanins makes it nearly impossible to take a statement about the influence that anthocyanins have on the growth of multiple bacterial species and composition of the gut microbiota. The metabolism of anthocyanins and the related health effect of them and their metabolites should be a subject for further investigation. By achieving more information about the mechanism in the future an anthocyanin related treatment might be possible and it might be a natural source for alternative medicine in the future.