Artificial cellulose derivatives are metabolized by select human gut Bacteroidota upon priming with common plant β-glucans
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Synthetic ethers of cellulose (β(1,4)-glucan) are widely used in the food and pharmaceutical industry as thickeners, gelling agents, emulsifiers, and stabilizers. Consequently, humans ingest significant amounts of artificial cellulose derivatives in diets containing processed foods and through oral drug formulations. In the present study, we examined the potential of mixed-linkage β-glucan (MLG) and xyloglucan (XyG) polysaccharide utilization loci of autochthonous human gut (gastrointestinal tract) Bacteroidota to enable metabolism of artificial cellulose derivatives, based on the commonality of their backbone linkages. Two representative Bacteroides and six representative Segatella (syn. Prevotella ) strains all failed to grow on carboxymethyl cellulose (CMC, E466), methyl cellulose (MC, E461), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC, E464), and hydroxyethyl cellulose (HEC) as sole carbohydrate sources. However, remarkably, collateral metabolism of cellulose ethers was observed when bacteria were primed with low levels of cereal MLG or dicot XyG, in a species-dependent, strain-dependent, and polysaccharide-dependent manner. Using the type strain Segatella copri DSM18205 as an example, cellulose derivative utilization was rationalized by demonstrating that outer membrane-localized endo -glucanases were both transcriptionally upregulated and possessed side activities toward CMC, MC, HPMC, and/or HEC. On one hand, our results in vitro counter the conventional wisdom that soluble cellulose derivatives are non-metabolizable in the human gut. On the other hand, our study suggests that broader analysis of this underappreciated metabolic ability is warranted in a wider range of taxa, especially in consideration of potential physiological effects in the context of balanced diets comprising plant polysaccharides. IMPORTANCE Our data reveal a previously unknown potential among members of the human gut microbiota to metabolize artificial cellulose derivatives used in processed food and oral pharmaceuticals, which is driven by plant glycans ubiquitous in well-balanced diets containing natural dietary fiber. These results challenge the conventional wisdom that cellulose ethers are not broken down and metabolized in monogastric animals and motivate broader exploration of this phenomenon across the numerous autochthonous taxa.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».