Functional Evaluation and In Vitro Glucose-Lowering Activity of a Limosilactobacillus fermentum Fermented Probiotic Millet Malt Beverage using HepG2 Hepatocytes

Für Millionen von Menschen ist der einfache Akt des Essens durch den Kampf des Körpers mit dem Zuckerhaushalt kompliziert. Wenn das System, das den Blutzuckerspiegel reguliert, versagt, ist das Ergebnis eine Erkrankung, die als Diabetes bekannt ist – eine weit verbreitete gesundheitliche Herausforderung, die beeinflusst, wie Zellen Energie aufnehmen. In den letzten Jahren hat die Wissenschaft ihre Aufmerksamkeit auf den Darm gelenkt, das riesige interne Ökosystem, in dem Billionen winziger lebender Organismen residieren. Diese Mikroben, oft Probiotika genannt, sind nicht nur Passagiere; sie sind aktive Teilnehmer an der menschlichen Gesundheit und helfen dabei, Nahrung zu verdauen, das Immunsystem zu trainieren und sogar zu beeinflussen, wie der Körper mit Zucker umgeht. Während viele Menschen Probiotika aus Joghurt und anderen Milchprodukten kennen, suchen Forscher zunehmend im Pflanzenreich nach Alternativen. Getreide wie Hirse, das die menschliche Bevölkerung seit Jahrtausenden ernährt, ist reich an Ballaststoffen und Nährstoffen. Wenn diese Getreidekörner keimen gelassen und anschließend von nützlichen Bakterien fermentiert werden, verwandeln sie sich in etwas Neues: ein Getränk, das mehr tun könnte, als nur den Durst zu stillen. Die Frage, die eine jüngste Untersuchung antrieb, war, ob eine spezifische Art von Bakterien, die aus einem traditionellen Teig gewonnen wurde, Hirse in ein Getränk verwandeln könnte, das in der Lage ist, Zellen dabei zu helfen, Glukose effektiver aufzunehmen.

Die Forscher begannen ihre Arbeit mit der Suche nach einem spezifischen Bakterienstamm, einem stäbchenförmigen Mikroben namens Limosilactobacillus fermentum, der sich in einer Mischung aus Mungbohnen-Teig verbarg. Es gelang ihnen, diesen Organismus zu isolieren und seine Identität mittels Gensequenzierung zu bestätigen – ein Prozess, der den einzigartigen Code der DNA der Bakterien liest, um sicherzustellen, dass es genau das ist, wofiel sie glauben. Sobald sie ihren bakteriellen Starter hatten, wandten sie sich an zwei Arten von Hirse: Sorghum und Perlhirse. Diese Körner wurden in Wasser eingeweicht, bis sie keimten – ein Prozess, der natürliche Enzyme aktiviert – und dann getrocknet und zu einem feinen Mehl gemahlen. Um das Getränk herzustellen, mischten die Wissenschaftler dieses Hirsemehl mit Wasser und frischem Ingwer saft und gab dann die isolierten Bakterien zu der Mischung. Sie ließen die Mischung drei Tage lang in einer warmen Umgebung ruhen, damit die Bakterien den Zucker in der Hirse verzehren und sich vermehren konnten.

Während die Bakterien arbeiteten, veränderten sie das Getränk in messbaren Weisen. Das Gemisch wurde saurer, wobei der pH-Wert von einem neutralen Zustand auf ein saures, tangiges Niveau sank, ein Zeichen dafür, dass die Bakterien organische Säuren produzierten. Gleichzeitig verringerte sich die Menge an Zucker in der Flüssigkeit, da die Bakterien ihn zur Energiegewinnung konsumierten. Am Ende des Fermentationszeitraums war das Getränk voller Leben und enthielt hunderte Millionen Bakterienzellen pro Milliliter, eine Zahl, die hoch genug war, um als potente Probiotikaquelle zu gelten. Das Team fand zudem heraus, dass der Fermentationsprozess verborgene Nährstoffe freisetzte. Das Getränk wurde reich an phenolischen Verbindungen, natürlichen Substanzen, die in Pflanzen vorkommen und als Antioxidantien wirken, indem sie helfen, schädliche Moleküle im Körper zu neutralisieren. Die auf Sorghum basierende Version zeigte besonders hohe Mengen dieser vorteilhaften Verbindungen.

Um zu sehen, ob dieses neue Getränk gegen schädliche Eindringlinge kämpfen kann, testeten die Forscher es gegen mehrere verbreitete Bakterien, die Krankheiten verursachen, darunter Stämme von E. coli und Bacillus cereus. Als sie die fermentierte Hirseflüssigkeit in die Nähe dieser schädlichen Bakterien brachten, hörten die schlechten Mikroben auf zu wachsen, wodurch klare Zonen entstanden, in denen nichts überleben konnte. Das Getränk zeigte eine Aktivität, die einem Standardantibiotikum ähnelte, obwohl die Hemmzonen niedriger waren als die von Streptomycin erzeugten, was sein Potenzial als natürliches antimikrobielles Mittel bestätigte. Diese antimikrobielle Kraft, kombiniert mit dem hohen Antioxidantiengehalt, deutete darauf an, dass das Getränk Schutz gegen Infektionen und oxidativen Stress bieten könnte.

Die Wissenschaftler wandten ihre Aufmerksamkeit dann darauf, wie das Getränk schmecken und riechen würde – zwei Faktoren, die bestimmen, ob Menschen eine funktionelle Nahrung tatsächlich gerne konsumieren. Sie verwendeten fortschrittliche elektronische Geräte, im Wesentlichen künstliche Nasen und Zungen, um die flüchtigen Gase und chemischen Verbindungen zu analysieren, die das Getränk freisetzte. Diese Maschinen detektierten ein komplexes Profil von Düften und Aromen, das sich deutlich von den unfermentierten Zutaten unterschied. Die Fermentation hatte bittere Verbindungen abgebaut und neue, angenehme Noten von Frucht und milder Säure erzeugt. Als ein Gremium aus menschlichen Freiwilligen das Getränk probierte, bewerteten sie es positiv und fanden insbesondere die Sorghum-Version ansprechend. Der Ingwer fügte eine vertraute Wärme hinzu, während die Fermentation etwa harte Kanten glättete, was zu einem Getränk führte, das sowohl nahrhaft als auch schmackhaft war.

Der kritischste Test fand jedoch in einer Laborplatte statt, die menschliche Leberzellen, bekannt als HepG2-Zellen, enthielt. Diese Zellen werden oft verwendet, um zu untersuchen, wie der Körper Glukose verarbeitet. Die Forscher setzten die Zellen den fermentierten Hirsegetränken aus und beobachteten, was geschah. Sie fanden heraus, dass die mit dem Getränk behandelten Zellen begannen, mehr Glukose aus ihrer Umgebung aufzunehmen, verglichen mit Zellen, die nicht behandelt worden waren. Dieser Effekt war nach zwölf Stunden Exposition am ausgeprägtesten, einem Zeitraum, in dem die Zellen effizienter bei der Aufnahme von Zucker zu werden schienen. Die Leistung des Hirsegetränks deutete auf vielversprechende antidiabetische Wirkungen hin, die vergleichbar mit einer Standardbehandlung durch Metformin waren, welches in diesem Experiment als Positivkontrolle diente. Obwohl der Effekt nach vierundzwanzig Stunden nachließ, deuteten die Ergebnisse des Mittelpunkts darauf hin, dass die bioaktiven Verbindungen im Getränk die Zellen stimulieren könnten, Zucker effektiver zu nutzen.

Während des gesamten Testverlaufs überprüften die Forscher auch, ob das Getränk sicher sei. Sie fanden heraus, dass die fermentierten Getränke die Leberzellen nicht schädigten; tatsächlich blieben die Zellen gesund und aktiv, wobei einige Hinweise darauf hindeuten, dass das Getränk sogar das Zellwachstum unterstützen könnte. Dies bestätigte, dass die nützlichen Mikroben und die von ihnen produzierten Verbindungen nicht toxisch waren. Die Studie kam zu dem Schluss, dass es möglich ist, durch die Kombination eines spezifischen probiotischen Bakteriums mit gemälter Hirse und Ingwer ein alkoholfreies Milchalternative-Getränk zu kreieren, das reich an Antioxidantien ist, in der Lage ist, gegen schädliche Bakterien zu kämpfen und effektiv dabei hilft, Zellen bei der Glukoseaufnahme zu unterstützen. Während diese Ergebnisse vielversprechend sind, merkten die Forscher an, dass sie auf Laborexperimenten basieren. Die nächsten Schritte würden darin bestehen, das Getränk in lebenden Organismen und schließlich in Menschen zu testen, um zu sehen, ob sich diese Laborvorteile in reale gesundheitliche Verbesserungen übertragen lassen. Für den Moment zeigt die Arbeit, dass alte Getreidesorten, wenn sie mit den richtigen Mikroben kombiniert werden, in ein modernes Werkzeug zur Gesundheitsverwaltung verwandelt werden können.