Urin ist ein wichtiges Diagnoseinstrument, das ein breites Spektrum an Erkrankungen aufdeckt. Doch Wissenschaftler haben gerade eines seiner Geheimnisse gelüftet: Wie sich die Körperflüssigkeit gelb verfärbt.
Ein Team von Wissenschaftlern der University of Maryland und der US-amerikanischen National Institutes of Health entdeckte, dass der Farbton von einem Molekül stammt, das aus Bakterien in unserem Verdauungssystem besteht.
Es handelt sich um ein Enzym namens Bilirubinreduktase (BilR) und es war das fehlende Teil des anderthalb Jahrhunderte alten Puzzles, das erklärt, warum Urin gelb ist.
Das Team fand außerdem heraus, dass fast alle gesunden Erwachsenen BilR in ihrem Verdauungssystem haben, viele Neugeborene und Menschen mit entzündlichen Darmerkrankungen jedoch nicht.
Urobilin verleiht dem Urin seine klassische Farbe. Ärzte wissen das schon seit langem, aber sie wussten nicht, welches Enzym für die Bildung von Urobilin verantwortlich ist
Wenn Blutzellen nach sechs Monaten das Ende ihres Lebenszyklus erreichen, setzen sie ein orangefarbenes Protein namens Bilirubin frei, das schließlich in Urobilin umgewandelt wird, das Molekül, das für die Gelbfärbung des Urins verantwortlich ist.
Bilirubin ist ein Abfallprodukt und wird von Ärzten im Allgemeinen als giftig angesehen.
Einige Untersuchungen deuten jedoch darauf hin, dass es Patienten dabei helfen könnte, Organtransplantationen zu tolerieren und möglicherweise sogar Erkrankungen wie Schlaganfälle und Multiple Sklerose zu behandeln.
Es gelangt in das Verdauungssystem, wo der größte Teil davon ausgeschieden wird, ein Teil jedoch wieder in den Körper aufgenommen wird.
Die Leber filtert so viel wie möglich von diesem Überschuss heraus und saugt ihn auf.
Hunderte natürlich vorkommende Bakterien gedeihen in unserem Verdauungssystem und produzieren Chemikalien, die uns dabei helfen, Lebensmittel aufzuspalten, um an ihre Nährstoffe zu gelangen und Abfallprodukte wie Bilirubin auszuscheiden.
Neun dieser Bakterien bauen Bilirubin ab, fanden die Autoren der neuen Studie heraus.
Drei von ihnen produzieren BilR, das Enzym, das Bilirubin in die Moleküle Urobilinogen und Stercobilinogen umwandelt, die leicht über Urin und Kot ausgeschieden werden können.
Bilirubinreduktase (BilR) ist ein Enzym, das von mindestens drei verschiedenen Bakterien produziert wird, die natürlicherweise in unserem Darm leben. Das neu entdeckte Enzym ist ein entscheidender Teil der Kette von Ereignissen, die unseren Urin gelb machen. Diese besondere Art von BilR wird von der Bakterienart Ruminococcus gnavus produziert
„Darmmikroben kodieren für das Enzym Bilirubinreduktase, das Bilirubin in ein farbloses Nebenprodukt namens Urobilinogen umwandelt“, sagte der leitende Studienautor Brantley Hall, Assistenzprofessor für Zellbiologie und Molekulargenetik an der University of Maryland, in einer Erklärung.
„Urobilinogen zerfällt dann spontan zu einem Molekül namens Urobilin, das für die gelbe Farbe verantwortlich ist, die wir alle kennen.“
Wissenschaftler kennen Urobilin seit seiner ersten Entdeckung im Jahr 1868, also vor 156 Jahren.
Sie wussten jedoch nichts über BilR, das Enzym, das bei der Herstellung von Urobilin hilft.
Die Ergebnisse erschienen in der Zeitschrift Naturmikrobiologie.
„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, Xiaofang Jiang, in der Erklärung.
Gelbsucht, die durch eine Gelbfärbung von Haut und Augen gekennzeichnet ist, tritt auf, wenn die Leber überschüssiges Bilirubin nicht ausscheiden kann.
„Diese Entdeckung legt den Grundstein für das Verständnis der Darm-Leber-Achse“, sagte Jiang.
Wissenschaftler haben zunehmend herausgefunden, dass das Darmmikrobiom, die Population der in unserem Verdauungssystem lebenden Mikroben, mit allen möglichen Gesundheitszuständen zusammenhängt, darunter Depressionen, Arthritis und sogar Aggression.
Diese neue Studie leistet einen weiteren Beitrag zum Verständnis, wie das Mikrobiom uns gesund hält.
„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.“