B3-vitamiini (Niasiini)

Tämä merkkiaine arvioi suolistoekosysteemisi geneettistä kykyä syntetisoida vitamiinia B3 (niasiinia). Solubiologian maailmassa niasiini on välttämätön raaka-aine NAD+:n, "nuoruusmolekyylin" ja solujesi yleismaailmallisen energiayksikön, valmistukseen. Korkea bakteerien tuotantokapasiteetti varmistaa, että suolistollasi on tarvittava energia korjata omaa DNA:taan, rauhoittaa tulehdusta ja pitää koko mikrobiyhteisösi toiminnassa täydellä teholla.

B3-vitamiini eli niasiini saadaan perinteisesti ruokavaliosta (liha, kala, maapähkinät). Kehoosi päästyään se muuttuu NAD+:ksi (nikotiiniamidiadeniinidinukleotidi), koentsyymiksi, ilman jota elämä sellaisena kuin me sen tunnemme pysähtyisi sekunneissa, sillä se vastaa energian irrottamisesta ruoasta mitokondrioissasi.

Kuitenkin paksusuoli on ympäristö, joka kuluttaa suuria määriä energiaa ja joutuu jatkuvan oksidatiivisen stressin alaiseksi. Suolistosolusi eivät voi luottaa pelkästään verenkierron mukana tulevaan niasiiniin.

Onneksi valikoidulla joukolla suolistobakteereita on poikkeuksellinen kyky valmistaa B3-vitamiinia tyhjästä (aminohapoista tryptofaanista tai aspartaatista). Tämä bakteerien tuottama niasiini muuttuu yhteiseksi hyväksi: se ruokkii hyviä bakteereja, jotka eivät osaa valmistaa sitä itse, ja mikä tärkeintä, paksusuolesi solut imeyttävät sen suoraan täydentääkseen paikallisia NAD+-tasojaan.

D3-vitamiinin endogeenisella tuotannolla on syvällinen ja kaksisuuntainen vaikutus solujen pitkäikäisyyteen ja immuunijärjestelmän hallintaan:

• DNA:n korjaus ja ikääntymisen ehkäisy: DNA-mutaatioita korjaavat entsyymit (PARP:t) ja pitkäikäisyysproteiinit (Sirtuiinit) kuluttavat valtavasti NAD+:aa toimiakseen. Niasiinin jatkuva bakteerien tuottama saanti suojaa paksusuolen soluja geneettisiltä vaurioilta vähentäen polyyppien ja kudosten ennenaikaisen vanhenemisen riskiä.
• Suoliston tulehduksen hillitseminen: Tämä on kiehtova kliininen löytö. Bakteerien tuottama niasiini sitoutuu suoraan suoliston spesifiin reseptoriin nimeltä GPR109A (sama reseptori, jota butyraatti käyttää). Aktivoimalla tämän kytkimen niasiini "käskeä" immuunisolut lopettamaan hyökkäämisen ja alkamaan erittää tulehdusta ehkäiseviä aineita (kuten IL-10), ollen elintärkeä kilpi koliittia ja Crohnin tautia vastaan.
• Paikallinen energia-aineenvaihdunta: Ilman riittävää NAD+-pitoisuutta suolistosi solut eivät voi käyttää butyraattia polttoaineena. Bakteerien tuottama niasiini varmistaa, että suoliston esteesi energiakoneisto ei koskaan sammu.

Niasiinin (vitamiini B3) de novo -biosynteesin arviointi tehdään Shotgun-metagenomisella sekvensoinnilla, kvantifioimalla NAD-synteesireittien globaali geneettinen potentiaali ekosysteemissä. Bioinformaattinen algoritmimme jäljittää ja kartoittaa NAD-biosynteesin superreitin muodostavien geenien ja operonien runsauden (esim. asparatiinista lähtevä reitti) ja etsii erityisesti tärkeiden, erittäin konservoituneiden geenien, kuten nadA, nadB, nadC, nadD ja nadE, potentiaalista ilmentymistä.

Ekologisella tasolla pääasialliset B3:n primaariset "tuottajat" kuuluvat pääosin Bacteroidetes- ja tietyt Proteobacteria-pääjaksoihin sekä Akkermansia muciniphila -lajiin. Paradoksaalisesti suurin osa Firmicutes-pääjakson bakteereista (mukaan lukien suuret butyraatin tuottajat, kuten Faecalibacterium) on niasiinin suhteen ehdottomasti auxotrofisia; ne siis riippuvat siitä, että naapuribakteerit niille sitä toimittavat selviytyäkseen.

Korkea kapasiteetti osoittaa autarkkisen ja suojaavan ekosysteemin. Se takaa auxotrofisten hyödyllisten bakteerien energiansaannin ja pitää yllä isännän GPR109A-reseptorin aktiivisuutta. Matala kapasiteetti voi merkitä ekologisen haurauden ja paikallisen oksidatiivisen stressin potentiaalista hälytystä. Suolisto riippuu 100-prosenttisesti systeemillisestä niasiinista. Ruokavaliollisesti on varmistettava riittävä tryptofaanin (niasiinin esiasteen) ja B3-vitamiinin saanti, sekä harkittava edistyneempien muotojen (kuten nikotiiniamidiribosidi - NR tai NMN) lisäravinteita NAD+-poolin nopeaksi palauttamiseksi suolen limakalvolla yhdistettynä prebiootteihin luontaisten tuottajien stimuloimiseksi.