Laut einer neuen, in der Fachzeitschrift veröffentlichten Studie haben Forscher der University of Maryland und der National Institutes of Health das mikrobielle Enzym identifiziert, das für den gelben Farbton des Urins verantwortlich ist Naturmikrobiologie.
Die Entdeckung dieses Enzyms namens Bilirubinreduktase ebnet den Weg für weitere Forschungen zur Rolle des Darmmikrobioms bei Krankheiten wie Gelbsucht und entzündlichen Darmerkrankungen.
„Diese Enzymentdeckung lüftet endlich das Geheimnis hinter der gelben Farbe des Urins“, sagte der Hauptautor der Studie, Brantley Hall, Assistenzprofessor am Department of Cell Biology and Molecular Genetics der University of Maryland. „Es ist bemerkenswert, dass ein alltägliches biologisches Phänomen so lange ungeklärt blieb, und unser Team freut sich, es erklären zu können.“
Wenn rote Blutkörperchen nach ihrer sechsmonatigen Lebensdauer abgebaut werden, entsteht als Nebenprodukt ein leuchtend orangefarbener Farbstoff namens Bilirubin. Bilirubin wird typischerweise in den Darm ausgeschieden, wo es zur Ausscheidung bestimmt ist, aber auch teilweise resorbiert werden kann. Eine übermäßige Rückresorption kann zu einer Ansammlung von Bilirubin im Blut führen und Gelbsucht verursachen – eine Erkrankung, die zu einer Gelbfärbung von Haut und Augen führt. Im Darm angekommen, kann die dort ansässige Flora Bilirubin in andere Moleküle umwandeln.
„Darmmikroben kodieren für das Enzym Bilirubinreduktase, das Bilirubin in ein farbloses Nebenprodukt namens Urobilinogen umwandelt“, erklärte Hall, der eine gemeinsame Anstellung am Institute for Advanced Computer Studies der University of Maryland hat. „Urobilinogen zerfällt dann spontan zu einem Molekül namens Urobilin, das für die gelbe Farbe verantwortlich ist, die wir alle kennen.“
Urobilin wird seit langem mit der Gelbfärbung des Urins in Verbindung gebracht, doch die Entdeckung des dafür verantwortlichen Enzyms durch das Forscherteam beantwortet eine Frage, die Wissenschaftlern seit über einem Jahrhundert verborgen blieb.
Diese Erkenntnisse lösen nicht nur ein wissenschaftliches Rätsel, sondern könnten auch wichtige Auswirkungen auf die Gesundheit haben. Das Forschungsteam fand heraus, dass Bilirubinreduktase bei fast allen gesunden Erwachsenen vorhanden ist, bei Neugeborenen und Personen mit entzündlichen Darmerkrankungen jedoch häufig fehlt. Sie nehmen an, dass das Fehlen von Bilirubinreduktase zur Gelbsucht bei Säuglingen und zur Bildung pigmentierter Gallensteine beitragen kann.
„Nachdem wir dieses Enzym identifiziert haben, können wir mit der Untersuchung beginnen, wie sich die Bakterien in unserem Darm auf den zirkulierenden Bilirubinspiegel und damit verbundene Gesundheitszustände wie Gelbsucht auswirken“, sagte der Co-Autor der Studie und NIH-Forscher Xiaofang Jiang. „Diese Entdeckung legt den Grundstein für das Verständnis der Darm-Leber-Achse.“
Zusätzlich zu Gelbsucht und entzündlichen Darmerkrankungen wird das Darmmikrobiom mit verschiedenen Krankheiten und Beschwerden in Verbindung gebracht, von Allergien über Arthritis bis hin zu Psoriasis. Diese neueste Entdeckung bringt Forscher einem ganzheitlichen Verständnis der Rolle des Darmmikrobioms für die menschliche Gesundheit näher.
„Der multidisziplinäre Ansatz, den wir dank der Zusammenarbeit zwischen unseren Laboren umsetzen konnten, war der Schlüssel zur Lösung des physiologischen Rätsels, warum unser Urin gelb erscheint“, sagte Hall. „Es ist der Höhepunkt der langjährigen Arbeit unseres Teams und verdeutlicht einen weiteren Grund, warum unser Darmmikrobiom für die menschliche Gesundheit so wichtig ist.“
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BilR ist ein mikrobielles Darmenzym, das Bilirubin zu Urobilinogen reduziert. Naturmikrobiologie (2024). DOI: 10.1038/s41564-023-01549-x