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

Voor miljoenen mensen is de eenvoudige handeling van eten gecompliceerd door de strijd van het lichaam om suiker te beheren. Wanneer het systeem dat de bloedglucose reguleert tekortschiet, is het resultaat een aandoening die bekend staat als diabetes, een wijdverspreide gezondheidsuitdaging die invloed heeft op hoe cellen energie absorberen. In de afgelopen jaren hebben wetenschappers hun aandacht gericht op de darm, het enorme interne ecosysteem waar biljoenen minuscule levende organismen verblijven. Deze microben, vaak probiotica genoemd, zijn niet alleen passagiers; ze zijn actieve deelnemers aan de menselijke gezondheid, waarbij ze helpen bij de vertering van voedsel, het immuunsysteem trainen en zelfs invloed uitoefenen op hoe het lichaam met suiker omgaat. Hoewel veel mensen probiotica kennen van yoghurt en andere zuivelproducten, kijken onderzoekers steeds vaker naar het plantenrijk voor alternatieven. Granen zoals gierst, die menselijke populaties al duizenden jaren in stand houden, zijn rijk aan vezels en voedingsstoffen. Wanneer deze granen worden toegestaan te ontkiemen en vervolgens worden gefermenteerd door gunstige bacteriën, transformeren ze in iets nieuws: een drankje dat meer zou kunnen doen dan alleen de dorst lessen. De vraag die een recente studie aanstuurde, was of een specifiek type bacterie, geoogst uit een traditionele beslag, gierst in staat kon stellen tot een drankje dat cellen kan helpen om glucose effectiever te absorberen.

De onderzoekers begonnen hun werk door te zoeken naar een specifieke bacteriestam, een staafvormige microbe bekend als Limosilactobacillus fermentum, die zich verborgen houdt in een mengsel van mungbonenbeslag. Ze isoleerden deze organisme succesvol en bevestigden de identiteit ervan met behulp van genetische sequentiebepaling, een proces dat de unieke code van het DNA van de bacterie leest om te verzekeren dat het precies is wat ze denken dat het is. Zodra ze hun bacteriële starter hadden, richtten ze zich op twee soorten gierst: sorghum en parelgierst. Deze granen werden in water geweekt totdat ze ontkiemden, een proces dat natuurlijke enzymen activeert, en daarna gedroogd en tot een fijn meel gemalen. Om de drank te maken, mengden de wetenschappers dit gierstmeel met water en vers gember sap, en introduceerden vervolgens de geïsoleerde bacteriën aan het mengsel. Ze lieten het mengsel drie dagen in een warme omgeving rusten, waardoor de bacteriën de suikers in de gierst konden consumeren en zich konden vermenigvuldigen.

Terwijl de bacteriën aan het werk waren, veranderden ze de drank op meetbare manieren. Het mengsel werd zuurder, waarbij de pH daalde van een neutrale staat naar een zure, prikkelende waarde, een teken dat de bacteriën organische zuren produceerden. Tegelijkertijd nam de hoeveelheid suiker in de vloeistof af naarmate de bacteriën deze consumeerden voor energie. Aan het einde van de fermentatieperiode was de drank bruisend van leven, met honderden miljoenen bacteriële cellen in elke milliliter, een aantal dat hoog genoeg is om als een krachtige probiotische bron te worden beschouwd. Het team ontdekte ook dat het fermentatieproces verborgen voedingsstoffen ontsloot. De drank werd rijk aan fenolische verbindingen, natuurlijke stoffen die in planten voorkomen en fungeren als antioxidanten, die helpen schadelijke moleculen in het lichaam te neutraliseren. De op sorghum gebaseerde versie vertoonde bijzonder hoge niveaus van deze gunstige verbindingen.

Om te zien of deze nieuwe drank tegen schadelijke indringers kon vechten, testten de onderzoekers het tegen verschillende veelvoorkomende bacteriën die ziekte veroorzaken, waaronder stammen van E. coli en Bacillus cereus. Wanneer ze de gefermenteerde gierstvloeistof nabij deze schadelijke bacteriën plaatsten, stopte de groei van de slechte microben, wat resulteerde in heldere zones waar niets kon overleven. De drank vertoonde een activiteit die vergelijkbaar was met een standaard antibioticum, hoewel de zones van inhibitie lager waren dan die geproduceerd door Streptomycine, wat het potentieel als natuurlijk antimicrobieel middel bevestigde. Deze antimicrobiële kracht, gecombineerd met het hoge antioxidantengehalte, suggereerde dat de drank bescherming kon bieden tegen infectie en oxidatieve stress.

De wetenschappers richtten hun aandacht vervolgens op hoe de drank zou smaken en ruiken, twee factoren die bepalen of mensen een functioneel voedingsmiddel daadwerkelijk met plezier zullen consumeren. Ze gebruikten geavanceerde elektronische apparaten, in feite kunstmatige neuzen en tongen, om de vluchtige gassen en chemische verbindingen die door de drank werden vrijgegeven te analyseren. Deze machines detecteerden een complex profiel van geuren en smaken die duidelijk verschilden van de ongefermenteerde ingrediënten. De fermentatie had bittere verbindingen afgebroken en nieuwe, aangename tonen van fruit en milde aciditeit gegenereerd. Wanneer een panel van menselijke vrijwilligers de drank proefde, beoordeelden zij deze hoog, waarbij zij de sorghumversie vooral aantrekkelijk vonden. De gember voegde een vertrouwde warmte toe, terwijl de fermentatie de harde randjes verzachtte, wat resulteerde in een drankje dat zowel voedzaam als smakelijk was.

De meest kritische test vond echter plaats in een laboratoriumschaaltje met menselijke levercellen, bekend als HepG2-cellen. Deze cellen worden vaak gebruikt om te bestuderen hoe het lichaam glucose verwerkt. De onderzoekers stelden de cellen bloot aan de gefermenteerde gierstdranken en observeerden wat er gebeurde gedurende een bepaalde tijd. Ze ontdekten dat de cellen die behandeld waren met de drank meer glucose uit hun omgeving begonnen te absorberen vergeleken met cellen die niet behandeld waren. Dit effect was het meest uitgesproken na twaalf uur blootstelling, een tijdspanne waarin de cellen efficiënter leken te worden in het opnemen van suiker. De prestaties van de gierstdrank wezen op veelbelovende anti-diabetische effecten, vergelijkbaar met de standaard Metformine-behandeling, die als de positieve controle in het experiment diende. Hoewel het effect na vierentwintig uur afnam, suggereerden de tussentijdse resultaten dat de bioactieve verbindingen in de drank de cellen konden stimuleren om suiker effectiever te gebruiken.

Gedurende het hele onderzoek controleerden de onderzoekers ook of de drank veilig was. Ze stelden vast dat de gefermenteerde dranken de levercellen geen schade toebrachten; sterker nog, de cellen bleven gezond en actief, met sommige aanwijzingen dat de drank zelfs de celgroei zou kunnen ondersteunen. Dit bevestigde dat de gunstige microben en de verbindingen die zij produceerden niet toxisch waren. De studie concludeerde dat door een specifieke probiotische bacterie te combineren met gemalte gierst en gember, het mogelijk is om een niet-zuiveldrank te creëren die rijk is aan antioxidanten, in staat is om schadelijke bacteriën te bestrijden en effectief helpt bij het absorberen van glucose door cellen. Hoewel deze resultaten veelbelovend zijn, merkten de onderzoekers op dat deze gebaseerd zijn op laboratoriumexperimenten. De volgende stappen zouden het testen van de drank in levende organismen en uiteindelijk in mensen zijn om te zien of deze laboratoriumvoordelen vertalen naar verbeteringen in de gezondheid in de echte wereld. Voor nu demonstreert het werk dat oude granen, wanneer ze worden gecombineerd met de juiste microben, kunnen worden getransformeerd tot een modern hulpmiddel voor het beheer van de gezondheid.