Von der Hirnfunktion bis zur Stoffwechselfunktion – in den letzten Jahren haben Unmengen von Forschungen über Darmbakterien gerade erst damit begonnen, zu enthüllen, wie die Billionen von Mikroorganismen, die sich in unserem Darm befinden, unsere Gesundheit beeinflussen. Hier finden Sie eine Zusammenfassung einiger der neuesten Forschungsergebnisse über unsere gastrointestinale Mikrobiota und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit.
Neue Einblicke in die Rolle der Darmbakterien bei neurologischen Erkrankungen
Wissenschaftler arbeiten daran, besser zu verstehen, wie die Verbindung zwischen unserem Darm und dem Gehirn das zentrale Nervensystem beeinflusst. Frühere Studien haben die Tatsache hervorgehoben, dass sich die Darmmikrobiota bei Patienten mit Multipler Sklerose (MS) von den Bakterien unterscheidet, die bei Menschen ohne Multiple Sklerose gefunden werden. Forscher des Brigham and Women’s Hospital haben sich intensiv mit der Erforschung der Darm-Hirn-Verbindung beschäftigt, um diesen Zusammenhang mit Multipler Sklerose besser zu verstehen. In ihrer jüngsten Arbeit untersuchte das Brigham-Team die Wechselwirkungen zwischen Darmmikroben und zwei bestimmten Arten von Gliazellen, Astrozyten und Mikroglia, die bekanntermaßen eine wichtige Rolle im zentralen Nervensystem spielen.
Während andere Studien auf diesem Gebiet erforscht haben, wie Nebenprodukte der im Darm lebenden Mikroorganismen Entzündungen im Gehirn verursachen können, ist die neueste Studie des Teams die erste, die untersucht, wie mikrobielle Nebenprodukte Entzündungen verhindern können. In ihrer Forschung entdeckten sie, dass die Mikroben im Darm bei der Verarbeitung von Tryptophan, einer Aminosäure, die üblicherweise mit dem Truthahn in Zusammenhang gebracht wird, Verbindungen produzieren, die in der Lage sind, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden und einen entzündungshemmenden Signalweg zu aktivieren, der die Neurodegeneration einschränkt.
Der selbe Signalweg wurde auch mit der Alzheimer-Krankheit und dem Glioblastom in assoziiert. Das Team ist der Meinung, dass ihre Forschung auch für das Verständnis anderer neurologischer Erkrankungen außerhalb der Multiplen Sklerose nützlich sein könnte.
Laut Francisco Quintana, Ph.D., Associate Professor für Neurologie in Harvard und einer der Co-Autoren der Studie, „ist es wahrscheinlich, dass die Mechanismen, die wir aufgedeckt haben, auch für andere neurologische Erkrankungen neben der Multiplen Sklerose relevant sind. Diese Erkenntnisse könnten uns zu neuen Therapien für MS und andere Krankheiten führen.“
Diese Studie wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht. Das Team plant, die Verbindung des Darms zu neurologischen Erkrankungen weiter zu erforschen. Ihre Ergebnisse könnten eines Tages helfen, Therapien für Menschen mit neurologischen Erkrankungen wie Multiple Sklerose und Parkinson zu entwickeln.
„Diese Ergebnisse liefern ein klares Verständnis dafür, wie der Darm die im zentralen Nervensystem ansässigen Zellen im Gehirn beeinflusst. Jetzt, da wir eine Vorstellung von den beteiligten Mitwirkenden haben, können wir beginnen, sie zu verfolgen, um neue Therapien zu entwickeln“, erklärt Dr. Quintana.
Mikroorganismen im Darm lösen eine Antitumor-Reaktion in der Leber aus
Während andere Studien darauf hindeuten, dass die gastrointestinale Mikrobiota die Immunantwort auf Krebs beeinflusst, ist noch nicht geklärt, ob und wie dies in der Leber geschieht. Leberkrebs ist leider weltweit eine der häufigsten Ursachen für krebsbedingte Todesfälle. In Deutschland, anderen Ländern Europas und in den USA nimmt die Leberkrebs-Häufigkeit deutlich zu: Laut der American Cancer Society werden allein im Jahr 2018 über 40.000 Amerikaner diagnostiziert und rund 30.000 an irgendeiner Form von Leberkrebs sterben. In einer aktuellen Studie, die von Wissenschaftlern des National Cancer Institute Center for Cancer Research (NCI CCR) geleitet und in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, versuchten Forscher, die Beziehung zwischen Darmflora, Leberkrebs und der Immunantwort des Körpers besser zu verstehen.
Die Forscher entdeckten, dass, wenn sie einen Antibiotika-Cocktail einsetzten, um die Darmmikrobiota im Wesentlichen auszulöschen, die Tumore in der Leber weniger und kleiner waren und es zu einer Reduzierung anderer Krebsarten kam, die sich in der Leber ausbreiten.
Laut Studienleiter Tim Greten, M.D.: „Wir haben anhand verschiedener Tumormodelle herausgefunden, dass, wenn man Mäuse mit Antibiotika behandelt und dadurch bestimmte Bakterien vermindert, man die Zusammensetzung der Immunzellen der Leber verändern kann, was das Tumorwachstum in der Leber beeinflusst. Dies ist ein großartiges Beispiel dafür, wie das, was wir aus der Grundlagenforschung lernen, uns Einblicke in Krebs und mögliche Behandlungen geben kann.“
Das Team untersuchte die Immunzellen in der Leber, um die Mechanismen hinter der Tumorunterdrückung zu verstehen. In ihrer Forschung zeigte das Team, dass eine bestimmte Bakterienart, Clostridium scindens, Gallensäuren so modifiziert, dass sie der Leber signalisieren, das Chemokin CXCL16 zu produzieren. Diese Signalproteine stimulieren die Produktion von „natürlichen Killer-T“-Zellen (NKT), die die Leber überwachen und das Wachstum von primärem und metastasierendem Leberkrebs reduzieren. Die Erkenntnisse des Teams ermöglichen ein besseres Verständnis jener Mechanismen, die zur Entstehung von Leberkrebs führen können, sowie der therapeutischen Ansätze, die zu deren Behandlung eingesetzt werden können.
Gastrointestinale Flora reguliert Fettspeicher
Fettleibigkeit entwickelt sich zu einer wachsenden Volkskrankheit und ist die Hauptursache für potenziell tödliche Gesundheitszustände wie Herzerkrankungen, Schlaganfall und einige Krebsarten. Eine neue Studie unter der Leitung von Wissenschaftlern des King’s College London, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, untersuchte, wie der Darm das Fett im Körper verarbeitet und speichert. Ihre Ergebnisse legen nahe, dass das Zunehmen von Gewicht eher das Ergebnis von Ernährung und Umwelt als von Genetik ist.
Laut Studienleiterin Dr. Cristina Menni „hat diese Studie unser Verständnis des Zusammenspiels zwischen dem, was wir essen, der Art und Weise, wie es im Darm verarbeitet wird, und der Entwicklung von Fett im Körper, aber auch von Immunität und Entzündungen, wirklich beschleunigt. Wir konnten eine Momentaufnahme sowohl von der Gesundheit des Körpers als auch von den komplexen Prozessen, die im Darm ablaufen, erhalten.“
Um besser zu verstehen, wie die zugrunde liegenden Prozesse im Darm die Fettverarbeitung und -verteilung beeinflussen, analysierten die Forscher das fäkale Metabolom bei Zwillingspaaren. Ihre Analyse ergab, dass die chemischen Prozesse des Darms stärker von Umweltfaktoren wie der Ernährung als von der Genetik beeinflusst werden.
„Dieses neue Wissen bedeutet, dass wir die Darmumgebung verändern können und die Herausforderung der Fettleibigkeit aus einem neuen Blickwinkel angehen können, der mit veränderbaren Faktoren wie der Ernährung und den Mikroben im Darm zusammenhängt. Das ist spannend, denn im Gegensatz zu unseren Genen und unserem angeborenen Risiko, Fett am Bauch zu entwickeln, können die Darmmikroben mit Probiotika, mit Medikamenten oder mit ballaststoffreicher Ernährung modifiziert werden“, sagt der Erstautor der Studie, Dr. Jonas Zierer.
Anhand der gewonnenen Daten stellten die Forscher einen Querverweis zusammen, um die zahlreichen Bakterien mit den verschiedenen Stoffwechselprodukten in Verbindung zu bringen. Damit wurde eine wertvolle Ressource geschaffen, die zukünftigen Forschern helfen wird, besser zu verstehen, wie Darmbakterien die Gesundheit beeinflussen.
Der Leiter der Forschungsgruppe, Professor Tim Spector, erklärte: „Zu wissen, dass sie größtenteils von dem gesteuert werden, was wir essen, und nicht von unseren Genen, ist eine großartige Neuigkeit und eröffnet viele Möglichkeiten, Lebensmittel als Medizin zu nutzen. In Zukunft könnten diese Stoffe sogar in smarten Toiletten oder als cleveres Toilettenpapier eingesetzt werden.“