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Schlank oder dick: das Darm-Mikrobiom entscheidet

Auf der Suche nach den Ursachen von Übergewicht steht das Darmmikrobiom schon länger im Mittelpunkt der Forschung. Nun fand ein deutsch-amerikanisches Forschungsteam einen konkreten Zusammenhang.

Die Forschenden verglichen zwei Labormäuse-Gruppen miteinander, eine Gruppe trug das Mikrobiom von Wildmäusen, die andere Gruppe das Mikrobiom einer normalen Labor-Maus. Beide Gruppen erhielten zehn Wochen lang Zugang zu fettreicher Nahrung. „Die Tiere mit dem Mikrobiom der Wildmaus haben nicht übermäßig an Gewicht zugenommen, entwickelten keine Fettleber und zeigten generell keine der typischen Folgen, die man mit fettreicher Nahrung verbindet“, erklärt Erstautor Benedikt Hild, Klinik für Hepatologie und Gastroenterologie am Universitätsklinikum Essen. Die Mäuse schütteten stattdessen verstärkt Stoffwechselhormone aus und zeigten einen erhöhten Energieverbrauch, vermutlich durch eine Aktivierung des sogenannten braunen Fettgewebes.

Um diesen positiven Einfluss auf den Organismus auszuüben, muss das Mikrobiom der Wildmäuse allerdings innerhalb weniger Wochen nach der Geburt übertragen werden – eine spätere Behandlung zeigte keinerlei Wirkung. Der Effekt blieb selbst dann stabil, wenn die Mäuse mit Antibiotika behandelt wurden, die üblicherweise das Darmmikrobiom stören.
Die Forschenden hoffen jetzt, dass die Übertragung ihrer Ergebnisse auf den Menschen in Zukunft hilft, neue Therapieansätze zu identifizieren, die bereits im frühen Leben vor Fettleibigkeit schützen.

Referenz:
Universität Duisburg-Essen
Neonatal exposure to a wild-derived microbiome protects mice against diet-induced obesity, Nature Metabolism 2021; https://www.nature.com/articles/s42255-021-00439-y

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Sprechen Nervenzellen mit Darmbakterien?

Verschiedene Krankheiten des Verdauungstrakts, zum Beispiel gravierende Darmentzündungen beim Menschen, sind eng an Störungen der natürlichen Beweglichkeit des Darms gekoppelt. Welche Rolle die Peristaltik in Verbindung mit dem Mikrobiom – also die natürliche mikrobielle Besiedlung des Verdauungstrakts – spielt, wird derzeit intensiv untersucht. Unklar ist insbesondere, wie die Kontraktionen gesteuert werden und wie die als Schrittmacher agierenden Zellen des Nervensystems mit den Mikroorganismen zusammenarbeiten.

Einem Forschungsteam aus der Arbeitsgruppe Zell- und Entwicklungsbiologie an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) gelang es nun am Beispiel des Süßwasserpolypen Hydra erstmals zu belegen, dass stammesgeschichtlich alte Neuronen und Bakterien tatsächlich direkt miteinander kommunizieren. Überraschenderweise stellten die Forschenden fest, dass sich die Nervenzellen über Immunrezeptoren, also gewissermaßen mithilfe der Mechanismen des Immunsystems, mit den Mikroorganismen austauschen. Auf dieser Grundlage formulierten die Wissenschaftler die Hypothese, dass das Nervensystem bereits von Beginn der Evolution an nicht nur sensorische und motorische Funktionen übernimmt, sondern auch für die Kommunikation mit den Mikroben mitverantwortlich ist.
„Möglicherweise ist es so, dass Nervenzellen erfunden wurden, um die Kommunikation mit den für den Körper so wichtigen Mikroben überhaupt erst zu ermöglichen“, so die Untersucher.

Sollte diese Hypothese zutreffen, eröffnet sie auch völlig neue Perspektiven auf die Entstehung und künftige Behandlung von menschlichen Darmerkrankungen, die auf einer gestörten Beweglichkeit des Darms beruhen. Denn ein Zusammenhang zwischen dem Zustand des Mikrobioms und den Störungen der Darmbeweglichkeit besteht sehr wahrscheinlich auch beim Menschen. „Zukünftig müssen wir also auch die Rolle der Nervenzellen bei der Entstehung und Therapie von entzündlichen Darmerkrankungen berücksichtigen“, meinen die Wissenschaftler. Je besser die Forschenden deren Beteiligung an der Krankheitsentstehung verstehen, desto näher rücken therapeutische Eingriffe in das Mikrobiom, die eine gesunde Darmbeweglichkeit und damit eine Behandlung von chronischen Darmerkrankungen erlauben könnten.

Referenzen:
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Pressemitteilung: Entstanden Nervenzellen um mit Mikroben zu sprechen?
https://www.uni-kiel.de/de/detailansicht/news/168-klimovich-pnas
Originalpublikation: Thomas C.G. Bosch et al: Prototypical pacemaker neurons interact with the resident microbiota, PNAS First published 09 July 2020 https://doi.org/10.1073/pnas.1920469117

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Neuer Darmkrebs-Mechanismus identifiziert

Tumoren haben Mechanismen entwickelt, um vom körpereigenen Immunsystem unentdeckt zu bleiben, um Angriffen zu entgehen. Die zugrundeliegenden Mechanismen, wie Tumoren dem Immunsystem entgehen, sind allerdings noch wenig bekannt.

Forscher der MedUni Wien rund um Robert Eferl vom Institut für Krebsforschung gelang es nun einen neuen, bisher unbekannten Mechanismus der Darmkrebsentstehung zu identifizieren.
Das bakterielle Mikrobiom aktiviert in den Paneth-Zellen (Drüsenzellen im Magen- und Darmtrakt) das Enzym Ido1 (Indoleamin-2,3-Dioxygenase-1) und verhindert dadurch lokale Darmentzündungen. Allerdings entstehen durch diese Aktivierung auch Stammzellnischen, in denen sich Darmtumoren entwickeln und Angriffe des Immunsystems behindert werden können.

Mit dieser Entdeckung stellen die Paneth-Zellen ein neues zelluläres Ziel für immunbasierte Therapien dar.

Referenzen:
Medizinische Universität Wien, 18. Juni 2020
https://www.google.at/amp/s/www.ots.at/amp/pr/OTS_20200618_OTS0014/
Nature-Journal Communications Biology
Commun Biol 3, 252 (2020). https://doi.org/10.1038/s42003-020-0989-y

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Zu viel Salz schadet dem Darmmikrobiom

Insbesondere für Frauen mit unbehandeltem Bluthochdruck scheint es sowohl hinsichtlich der Hypertonie als auch des Darmmikrobioms von Vorteil zu sein, die Salzaufnahme auf ein gesünderes Niveau zu senken, berichten amerikanische Wissenschaftler.

Anhand von Blutuntersuchungen bei 145 Erwachsenen konnten sie nachweisen, dass bereits eine sechswöchige Salzreduktion zu einer Erhöhung von kurzkettigen Fettsäuren (FCSAs) im Blut der Probanden führt. Diese werden von Darmbakterien produziert und sind ein Indikator für ein gesundes Darmmikrobiom. Bei den Studienteilnehmern wirkte sich die Erhöhung der FCSAs günstig auf die Elastizität der Blutgefässe aus und verringerte in Folge auch den Blutdruck. Besonders ausgeprägt war der Effekt bei Frauen.

Damit liegen nun auch erstmals Daten beim Menschen vor. Im Tiermodell wiesen erste Studien bereits auf den direkten Zusammenhang zwischen salzreicher Ernährung, Mikrobiom und hohem Bluthochdruck hin. Es wird angenommen, dass FCSAs auch eine wichtige Rolle bei Entzündungen, Fettleibigkeit und Diabetes zukommt.

Referenz:
Augusta University Health, Georgia
Modest Sodium Reduction Increases Circulating Short-Chain Fatty Acids in Untreated Hypertensives; 

https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.120.14800

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