Hintergrund
Darmmikroben spielen eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung der menschlichen Gesundheit. Komponenten in der Ernährung des Wirts beeinflussen ihren Stoffwechsel und ihre Vielfalt. Hier untersuchten wir die Einflüsse von drei häufig verwendeten kalorienfreien künstlichen Süßungsmitteln – Aspartam, Acesulfam K und Sucralose – auf das Wachstum und den Metabolismus einer allgegenwärtigen Darmmikrobe Escherichia coli K-12. Methoden: Das Wachstum von E. coli in Gegenwart von Aspartam, Acesulfam K und Sucralose in Medien wurde bewertet und die Einflüsse dieser künstlichen Süßstoffe auf den Metabolismus durch relative Expressionsanalyse von Genen untersucht, die die geschwindigkeitsbegrenzenden Schritte wichtiger Stoffwechselwege sowie kodieren ihre globalen metabolomischen Profile. Ergebnisse: Insgesamt wurde das Wachstum von E. coli durch Aspartam gehemmt und durch Acesulfam-Kalium induziert, während die Wirkung von Sucralose auf das Wachstum weniger ausgeprägt war. Obwohl die Expression mehrerer Schlüsselenzyme, die wichtige Stoffwechselwege regulieren, durch alle drei Süßstoffe signifikant verändert wurde, verursachte Acesulfam K die bemerkenswertesten Veränderungen in dieser Hinsicht. Bei der multivariaten Analyse mit den Metabolitenprofilen gruppierten sich die mit Sucralose behandelten Zellen am nächsten zu den unbehandelten Zellen, während die mit Acesulfam-Kalium behandelten Zellen am weitesten entfernt waren. Diese Süßstoffe beeinflussen mehrere Stoffwechselwege in E. coli, darunter den Propanoat-, Phosphonat-, Phosphinat- und Fettsäurestoffwechsel, den Pentosephosphatweg und die Biosynthese mehrerer Aminosäuren, einschließlich Lysin und der aromatischen Aminosäuren. Ähnlich wie das Genexpressionsmuster zeigten mit Acesulfam-Kalium behandelte E. coli die größte Abweichung in ihren Metabolitenprofilen im Vergleich zu den unbehandelten Zellen