Achtergrond
Darmmicroben spelen een cruciale rol bij het behoud van de menselijke gezondheid. Componenten in het dieet van de gastheer beïnvloeden hun metabolisme en diversiteit. Hier hebben we de invloed onderzocht van drie veelgebruikte niet-calorische kunstmatige zoetstoffen – aspartaam, acesulfaam K en sucralose – op de groei en het metabolisme van een alomtegenwoordige darmmicrobe Escherichia coli K-12. Methoden: Groei van E. coli in aanwezigheid van aspartaam, acesulfaam K en sucralose in media werd beoordeeld en de invloed van deze kunstmatige zoetstoffen op het metabolisme werd onderzocht door relatieve expressieanalyse van genen die coderen voor de snelheidsbeperkende stappen van belangrijke metabole routes en hun globale metabolomische profielen. Resultaten: Als geheel werd de groei van E. coli geremd door aspartaam en geïnduceerd door acesulfaam-kalium, terwijl het effect van sucralose op de groei minder prominent was. Hoewel de expressie van meerdere sleutelenzymen die belangrijke metabolische routes reguleren, significant werden veranderd door alle drie de zoetstoffen, veroorzaakte acesulfaam K de meest opvallende veranderingen in dit opzicht. In multivariate analyse met de metabolietprofielen clusterden de met sucralose behandelde cellen het dichtst bij de onbehandelde cellen, terwijl de met acesulfaam-kalium behandelde cellen het verst verwijderd waren. Deze zoetstoffen beïnvloeden meerdere metabole routes in E. coli, waaronder propanoaat-, fosfonaat-, fosfinaat- en vetzuurmetabolisme, pentosefosfaatroute en biosynthese van verschillende aminozuren, waaronder lysine en de aromatische aminozuren. Vergelijkbaar met het genexpressiepatroon vertoonde met acesulfaam-kalium behandelde E. coli de grootste afwijking in hun metabolietprofielen in vergelijking met de onbehandelde cellen.