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Coronaviren schätzen das Fettgewebe

Adipositas ist ein wichtiger Risikofaktor für schwere Krankheitsverläufe bei einer Covid-19-Erkrankung. Nun konnte ein multidisziplinäres Forschungsteam eine wichtige Rolle des Fettgewebes für die Virusvermehrung von SARS-CoV-2 nachweisen.

Die Forschenden konnten belegen, dass in Autopsieproben von COVID-19-Verstorbenen SARS-CoV-2 häufig im Fettgewebe von COVID-19-Patienten nachweisbar ist: hier vor allem im Fettgewebe von männlichen Personen, die übergewichtig oder adipös waren. Bei weiblichen Personen zeigte sich keine eindeutige Korrelation zwischen der Fettmasse und den Virus-mRNA-Spiegeln. In einem präklinischen Modell einer COVID-19-Erkrankung wurde zudem gezeigt, dass sich SARS-CoV-2 vom Respirationstrakt ausgehend in das Fettgewebe ausbreitet und sich dort weiter vermehrt. Dies führt zu einer lokalen Entzündung und hat Folgen für den gesamten (Lipid)-Stoffwechsel.

Zudem konnte in reifen Adipozyten (Fettzellen) in Zellkultur gezeigt werden, dass der intrazelluläre Fettstoffwechsel für die Ausbreitung von SARS-CoV-2 ein maßgeblicher Faktor ist. So reduziert die Blockierung des Fettabbaus durch einen Lipase-Inhibitor die Virusreplikation in reifen Adipozyten um das 100-fache. Durch die gleichzeitige Verabreichung eines Medikamentes, welches zur Cholesterin-Senkung eingesetzt wird, konnte die Replikation noch weiter unterdrückt werden. Da beide Wirkstoffe bereits gegen andere Krankheitsbilder zugelassen sind, könnten die Ergebnisse eine Basis für neue Behandlungsstrategien gegen COVID-19 darstellen.

Referenz:
Leibniz Institut für Experimentelle Virologie (HPI), Hamburg; Tierärztliche Hochschule Hannover
Replication of SARS-CoV-2 in adipose tissue determines organ and systemic lipid metabolism in hamsters and humans, Cell Metabolism 2021; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1550413121006215?via%3Dihub#

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Adipositas-Chirurgie: lebensverlängernd und kostensparend

Die Adipositas Chirurgie umfasst eine ganze Reihe an minimal-chirurgischen Eingriffen (etwa Magenbandoperation, Magenbypass etc.) und wird auch als „bariatrische Chirurgie“ oder „metabolische Chirurgie“ bezeichnet. Ziel der Eingriffe ist es, eine dauerhafte Gewichtsreduktion bei den Betroffenen zu erreichen. Durch die Operation verbessern sich Begleiterkrankungen wie Diabetes mellitus Typ 2, Bluthochdruck, Gelenkserkrankungen und Schlafapnoe deutlich.

In einer aktuellen Untersuchung wurden nun weitere Effekte der Behandlungsmethode für die PatientInnen und das Gesundheitssystem nachgewiesen. „In der Studie konnten wir feststellen, dass die Lebensqualität der Betroffenen nach einer Operation signifikant steigt und sich ihre Lebensdauer verlängert. Abhängig von der jeweiligen Begleiterkrankung weisen die Ergebnisse eine Lebensverlängerung der Betroffenen um mehrere Jahre nach, beispielsweise bei Diabetes mellitus Typ 2 um rund sieben Jahre“, fasst Mitautor Gerald Prager, AKH Wien; die Ergebnisse zusammen.

Langfristig wirkt sich die bariatrisch-metabolische Chirurgie auch auf das Gesundheitssystem positiv aus. „Die Studie zeigt, dass die bariatrisch-metabolische Chirurgie langfristig zu einer Kosteneinsparung führt, da kostenintensive Behandlungen von Begleiterkrankungen reduziert werden und sich der Gesundheitszustand der Betroffenen allgemein verbessert“, so Prager.

In Österreich sind 3,7 Millionen Menschen über 15 Jahre übergewichtig, rund 17 Prozent von ihnen haben Adipositas, also einen Body-Mass-Index (BMI) von über 30 kg/m². Unbehandelt sinkt die Lebenserwartung der Betroffenen um bis zu sieben Jahre und die Betroffenen haben mit Folgen wie Herzinfarkt, Schlaganfall und Diabetes zu rechnen. Jährlich werden in Österreich derzeit rund 3.000 bariatrische Eingriffe durchgeführt.

Referenz:
MedUni Wien
Impact of metabolic surgery on cost and long-term health outcome: a cost-effectiveness approach, Journal of Thrombosis and Haemostatis 2021; https://www.soard.org/article/S1550-7289(21)00495-0/fulltext

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Covid-19: Gefahr durch dickes Blut

Eine Infektion mit Sars-CoV2 kann nicht nur aufgrund eines akuten Lungenversagens tödlich verlaufen, sie geht auch mit einer gesteigerten Gerinnselbildung und damit einer erhöhten Rate an Lungenembolien, Schlaganfällen oder Herzinfarkten einher. Die intensivmedizinische Behandlung wird dann zusätzlich wegen der Thrombose nötig. Venöse Thromoboembolien wie tiefe Beinvenenthrombosen und Lungenembolien treten bei bis zu jeder dritten Sars-CoV2-infizierten Person in der Intensivstation auf, selbst bei einer prophylaktischen Antikoagulation.

Untersuchungen zeigten, dass erhöhte Spiegel des Gerinnungsproteins Fibrinogen und weiterer Thrombose-Biomarker im Blut der Infizierten nachweisbar sind, was auf eine gesteigerte Aktivierung der Blutgerinnung hinweist. Jetzt wurde eine Studie veröffentlicht, die belegt, dass „Coronathromben“ viel effektiver sind und ein dichteres und stabileres Gerinnsel-Netzwerk aufwiesen als solche von Influenza-PatientInnen oder die von Gesunden. Die Thromben erweisen sich zusätzlich als sehr resistent gegenüber einer Auflösung (Fibrinolyse), da die Betroffenen auch erhöhte Spiegel von Fibrinolyse-Inhibitoren in ihrem Blut haben.

Die Untersuchungen des von der Uni Gießen koordinierten Forscherteams, lassen den Schluss zu, dass die bereits bekannte „Hyperkoagulation“ im Blut von Corona-Infizierten sich vor allem auf die Aktivierung des Gerinnungsfaktors XII und deren Folgereaktionen zurückführen lässt. „Da die Möglichkeit besteht, Faktor XIIa durch bereits erforschte spezifische Inhibitoren zu hemmen, könnte so eine wirksame antithrombotische Therapie bei Corona-Patienten erfolgen, ohne dass deren physiologische Hämostase und Wundheilung beeinträchtigt ist“, hofft Forschungsleiter Klaus Preissner.

Referenz:
Justus-Liebig-Universität Gießen
Altered fibrin clot structure and dysregulated fibrinolysis contribute to thrombosis risk in severe COVID-19, Blood Adv. 2021; https://ashpublications.org/bloodadvances/article/doi/10.1182/bloodadvances.2021004816/482891/Altered-fibrin-clot-structure-and-dysregulated

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Neuer Antrieb für schwache Herzen

Eine Herzinsuffizienz hat viele Ursachen. Eine davon ist die Beeinträchtigung der Pumpfunktion, die sich medikamentös verbessern lässt. Bei einer zweiten Form pumpt das Herz zwar ausreichend stark, doch die Herzkammern füllen sich nicht mehr richtig, weil die Ventrikelwände im Alter versteifen oder verdicken. Einem Forschungsteam gelang es nun erstmals, die Herzfunktion bei Patienten mit versteiften Herzwänden mittels synthetischer Nukleinsäuren zu verbessern.

Kontrolliert wird die Mechanik des Herzens von einem Riesenprotein namens Titin, das in mehreren Formen vorliegt und die sich hinsichtlich ihrer Elastizität voneinander unterscheiden. Titin wird im Alter stark beansprucht und schnell abgebaut, so dass Herzwände zunehmend verhärten. An diesem Punkt setzt nun ein neues Konzept an. Forschenden ist es gelungen, den Regulator dieses Proteins (RBM20) auszutricksen, indem sie dessen Herstellung durch die Verwendung von Antisense Oligonukleotiden (ASOs) blockieren. Durch diese Blockade mittels syntethischer Nukleinsäuren können Herzmuskelzellen wieder mehr Titin produzieren, vor allem jene Isoformen, die die elastischen, kontraktilen und elektrischen Eigenschaften der Herzkammern verbessern.

Erfolgreich eingesetzt wurde der RBM20-Blocker bei Mäusen mit versteiften Herzwänden, bei denen sich anhaltende Behandlungseffekte einstellten. Das neue „Medikament“ verursachte keine störenden Effekte im Körper und erreichte tatsächlich die quergestreifte Muskulatur des Herzens. Erste Untersuchungen am menschlichen Herzgewebe belegen, dass auch von einer Wirksamkeit am Menschen ausgegangen werden kann. Jetzt hofft man, eine wirksame orale Therapieform entwickeln zu können, die den Einsatz des Medikaments erleichtern soll.

Referenz:
Max-Delbrück-Zentrum (MDC), Universität Heidelberg
Therapeutic inhibition of RBM20 improves diastolic function in a murine heart failure model und human engineered heart tissue, Science Trans Med 2021; https://www.science.org/doi/abs/10.1126/scitranslmed.abe8952?af=R

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Covid-19-Lungenversagen: Warum Betroffene lange beatmet werden müssen

Bei der Mehrheit der PatientInnen mit schwerem COVID-19 vernarbt die Lunge in starkem Ausmaß, so dass Patienten häufig eine Langzeit-Sauerstoffunterstützung brauchen oder sogar an eine künstliche Lunge (ECMO) angeschlossen werden müssen. Beim Krankheitsgeschehen spielen offenbar Fresszellen des Immunsystems eine zentrale Rolle, darauf weist eine aktuelle deutsche Studie hin. Sie treiben die ungewöhnlich starke Vernarbung voran und sind der Grund dafür, warum Betroffene so lange beatmet werden müssen.

Für die Studie untersuchte das Team die Lungen verstorbener COVID-19-Patienten anhand verschiedener mikroskopischer Aufnahmen. Bei fast allen Betroffenen wurden enorme Schäden entdeckt: Die Lungenbläschen waren weitgehend zerstört, die Wände deutlich verdickt und es fanden sich ausgeprägte Ablagerungen von Kollagen, welches ein Hauptbestandteil von Narbengewebe ist. „All dies ist charakteristisch für eine schwere Fibrose“, so Peter Boor von der Uniklinik Aachen.

Weitere Analysen an Immunzellen in Lungenspülungen und -gewebe schwer erkrankter oder verstorbener COVID-19-Patienten mit Lungenversagen zeigten, dass sich hier bevorzugt bestimmte Immunzellen, sogenannte Fresszellen (Makrophagen) ansammeln und Kollagen produzieren, ähnlich einer idiopathischen Lungenfibrose. Bei dieser unheilbaren Erkrankung vernarbt die Lunge unaufhaltsam bis zum Verlust der Organfunktion.

Im Unterschied dazu ist die Vernarbung bei Covid-19 aber zumindest potentiell reparabel. Bei Betroffenen, die genasen, gelang es dem Körper, die Verdichtungen teilweise aufzulösen. Nun wird untersucht, welche zellulären Prozesse dazu führen, dass sich eine Fibrose zurückbildet – damit könnte COVID-19-Betroffenen und auch PatientInnen mit bisher unheilbarer Lungenfibrose geholfen werden.

Referenz:
Charité Berlin, RWTH Aachen, Helmholtz Zentrum Würzburg, Robert-Koch-Institut
SARS-CoV-2 infection triggers profibrotic macrophage responses and lung fibrosis, Cell 2021;  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0092867421013830

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mRNA-Impfstoff gegen Übertragung der Lyme-Borreliose

Um gegen die durch Zecken übertragene Lyme-Borreliose geschützt zu sein, haben sich jetzt Forschende der Yale-University einen besonderen Trick einfallen lassen. Sie entwickelten einen mRNA-Impfstoff, der sich nicht gegen den Krankheitserreger, sondern gegen die Zeckenbisse selbst richtet.

Da bakterielle Erreger meist erst am Ende einer Saug-Attacke von den Zecken abgegeben werden, suchten die Forscher nach einer Möglichkeit, diese zu verkürzen. Für ihr Experiment impften sie daher Meerschweinchen mit einem mRNA-Impfstoff gegen einige der im Zeckenspeichel enthaltenen Proteine. Diese sorgen für eine Entzündung an der Bissstelle und verhindern so weiteres Blutsaugen.

Im Ergebnis entwickelten die mit dem mRNA-Impfstoff immunisierten Meerschweinchen 14 Tage nach der Vakzinierung und bei frischem Zeckenbefall eine deutliche Schwellung an der Bissstelle, die Zecken dazu bewog, 48 Stunden nach dem Ansetzen wieder vom Opfer loszulassen. Normalerweise würde die eingesetzte Zeckenarzt erst nach 96 Stunden abfallen. Plus: keines der geimpften Nager wurde während des Zeckenangriffs infiziert, während in der ungeimpften Kontrollgruppe bei 46-60 Prozent eine Borreliose-Infektion nachgewiesen wurde.

Die Forschungsgruppe zeigt sich zudem zuversichtlich, dass das neue Konzept auch beim Menschen funktionieren könnte. Durch die Impfung würden die Zecken nicht nur schneller von uns ablassen, die lokale Entzündung an der Einstichstelle würde auch dafür sorgen, dass wir die Blutsauger früher entdecken und entfernen könnten.

Referenz:
Yale University School of Medicine
mRNA vaccination induces tick resistance and prevents transmission of the Lyme disease agent, Science Trans Med 2021; https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abj9827

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Antikörper gegen harmlose Coronaviren helfen gegen SARS-CoV-2

Manche Menschen scheinen trotz einer akuten Infektion mit SARS-CoV-2 besser als andere geschützt zu sein. Könnte das daran liegen, dass diese aufgrund einer zurückliegenden Immunreaktionen gegen andere menschliche Coronaviren, die meist nur zu harmlosen Erkältungen führen, einen gewissen Schutz vor SARS-CoV-2 haben? Dieser Frage sind nun Forschende der Universität Zürich nachgegangen

Die Antwort darauf: „Personen, die ausgeprägte Immunantworten gegen menschliche Coronaviren haben, sind bis zu einem gewissen Grad auch vor einer Infektion mit SARS-CoV-2 geschützt», so Alexandra Trkola, UZH. Die Forschenden analysierten mit einem eigens entwickelten Testverfahren die Menge an unterschiedlichen Antikörpern gegen die vier anderen gegenwärtig zirkulierenden menschlichen Coronaviren im Blutserum von 825 Spendern aus der Zeit vor dem Auftreten von SARS-CoV-2 und untersuchten auch 389 Proben von Spendern, die sich mit SARS-CoV-2 infiziert hatten. Kombiniert mit computergestützten Modellierungen ermöglicht diese Analyse präzise Vorhersagen, wie gut die Antikörper an eindringende Viren binden und sie neutralisieren.
Die Forschenden konnten zeigen, dass Personen, die sich mit SARS-CoV-2 infiziert hatten, geringere Mengen an Antikörpern gegen die Erkältungs-Coronaviren hatten. Zudem mussten SARS-CoV-2-Infizierte mit hohen Antikörperwerten gegen die harmlosen Coronaviren weniger häufig hospitalisiert werden.

Offen ist, ob die Kreuzreaktivität auch umgekehrt funktioniert. Ob also eine Immunität gegen SARS-CoV-2 auch vor anderen menschlichen Coronaviren schützt. Ist dies der Fall, würden wir einem umfassenden Schutz gegen Coronaviren, also auch neu auftretenden Varianten, einen großen Schritt näherkommen, so die Wissenschaftler.

Referenz:
UZH
Multifactorial seroprofiling dissects the contribution of pre-existing human coronaviruses responses to SARS-CoV-2 immunity; Nature Comm 2021; https://www.nature.com/articles/s41467-021-27040-x

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43 österreichische Wissenschaftler unter den „Who is Who“

Das zum Datenkonzern Clarivate gehörende „Institute for Scientific Information“ hat auch heuer die Liste der „Highly Cited Researchers 2021“ veröffentlicht. Das „Who is Who“ der Wissenschaft inkludiert 6.602 Personen aus mehr als 70 Ländern, die das oberste Prozent der am meisten zitierten WissenschaftlerInnen repräsentieren. Auf dieser Liste der weltweit einflussreichsten Forscher finden sich auch 43 in Österreich tätige Forscher, deutlich mehr als im Jahr davor, da waren es nur 37. Einziger Wermutstropfen: unter den österreichischen ForscherInnen finden sich nur zwei Frauen, die Biotechnologin Angela Sessitsch (Austrian Institute of Technology) und die Biologin Sophie Zechmeister-Boltenstern (Universität für Bodenkultur, Wien).

Zwei Forscher des Internationalen Instituts für angewandte Systemanalyse in Laxenburg haben es geschafft, gleich in mehreren Kategorien zu punkten: Keywan Riahi zählt zu den nur 23 Forschern, die in drei oder mehr Gebieten zu den weltweit einflussreichsten Forschern gehören (Erdwissenschaften, Umwelt, Ökologie, Sozialwissenschaften) sowie Petr Havlik (Umwelt, Ökologie, Sozialwissenschaften). Im Bereich Medizin wurden folgende Forscher zitiert: Franz Fazekas, Medizin-Uni Graz; Michael Gnant, Hans Lassmann, Josef Smolen, Medizin-Uni Wien; Kurt Huber, Wilhelminenspital/Sigmund Freud Privat-Uni; Werner Poewe, Herbert Tilg, Medizin-Uni Innsbruck.

Die meisten der einflussreichsten WissenschaftlerInnen arbeiten nach wie vor in den USA (39,7%), allerdings mit sinkendem Anteil. China holt dagegen auf und hat seinen Anteil auf 14,2% Prozent fast verdoppelt. Auf den weiteren Rängen folgen: Großbritannien (492 Zitierungen), Australien (332), Deutschland (331), Niederlande (207), Kanada (196), Frankreich (146), Spanien (109) und die Schweiz (102).

Quelle: Pressemeldung Science.Apa 16.11.2021, 43 in Österreich tätige Forscher unter meistzitierten Wissenschaftern; https://science.apa.at/power-search/920465618408739153

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Motorische Fähigkeiten verbessern das Sprachverständnis

2019 hatten Forscher bereits gezeigt, dass Personen, die im Umgang mit Werkzeugen besonders geübt sind, im Allgemeinen auch besser mit den Feinheiten der Sprache (der Syntax) umgehen können. Um das Thema tiefer zu erforschen, entwickelte dasselbe Team eine Reihe von Experimenten, die sich auf bildgebende Verfahren des Gehirns (funktionelle Magnetresonanztomographie) und Verhaltensmessungen stützten. Die Teilnehmer wurden gebeten, mehrere Tests zu absolvieren, die aus einem motorischen Training und Syntaxübungen in Französisch bestanden. Dies ermöglichte es den Wissenschaftlern, die für jede Aufgabe spezifischen, aber auch für beide Aufgaben gemeinsamen Gehirnnetzwerke zu identifizieren.

Sie entdeckten zum ersten Mal, dass der Umgang mit dem Werkzeug und die Syntaxübungen die gleichen Gehirnareale aktivieren. Im zweiten Teil der Studie konnten sie auch belegen, dass ein motorisches Training das Verständnis komplexer Phrasen verbessert und umgekehrt: Übungen, die zum Verstehen von Sätzen mit komplexer Struktur beitrugen, verbesserten auch die motorischen Leistungen. Bei der Kontrollgruppe, die die gleichen sprachlichen Aufgaben erfüllten, jedoch kein motorisches Training erhielten, zeigten sich keine Verbesserungen.

Die Ergebnisse könnten klinisch angewendet werden, etwa um die Rehabilitation von Patienten zu unterstützen, die einen Teil ihrer Sprachkenntnisse verloren haben. Plus, die Erkenntnisse geben uns darüber hinaus auch einen Einblick in die Entwicklung der Sprache im Laufe der Geschichte. Als unsere Vorfahren begannen, Werkzeuge zu konstruieren und zu verwenden, veränderte diese Fähigkeit offenbar auch das Gehirn in einer Weise, die es ermöglichte, eine differenziertere Sprache zu entwickeln, meinen die ForscherInnen.

Referenz:
Université de Lyon
Tool use and language share syntactic processes and neural patterns in the basal ganglia, Science 2021; https://www.science.org/doi/10.1126/science.abe0874

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Wie Darmbakterien Biomoleküle verschicken

Die Stoffwechselprodukte der Darmbakterien wirken in vielfältiger Weise: Sie trainieren etwa unsere Immunzellen, steuern Stoffwechselprozesse im Körper und tragen höchstwahrscheinlich zur Entstehung von neurologischen- oder Krebserkrankungen bei. Wie Bakterienstoffe jedoch in entfernte Organe wie der Leber oder das Gehirn gelangen, war bislang nicht geklärt. Vermutet wird, dass als Transportmittel kleine Kapseln (Membranbläschen oder Vesikel) verwendet werden, die mit bakteriellen Enzymen, Proteinen oder auch RNA-Erbmolekülen gefüllt sind.

Ein internationales Wissenschaftsteam hat jetzt an Mäusen untersucht, wie Bakterien ihre Stoffwechselprodukte in solchen Vesikeln verteilen. Dazu besiedelten die ForscherInnen den Darm von Mäusen mit E.-coli-Bakterien, die eine bestimmte Genschere produzierten (Cre) und diese über Vesikel in die Umgebung abgaben. Die Mäuse besaßen in Körperzellen ein Gen für ein rotes Leuchtprotein, das durch die Genschere aktiviert werden konnte (Cre/LoxP-System). So konnte das Ziel der Vesikel, die von einzelnen Zellen des Darms, der Leber, der Milz, des Herzens, der Nieren sowie von Immunzellen aufgenommen wurden, nachverfolgt werden. Sogar einzelne Nervenzellen des Gehirns leuchteten rot auf.
Die Fluoreszenzbilder wiesen auch darauf hin, dass die Vesikel wahrscheinlich über den Blutstrom im Körper verteilt werden.

Bioaktive Bakterienstoffe wurden auch von den Stammzellen der Darmschleimhaut aufgenommen, was bedeutet, dass Darmbakterien womöglich sogar dauerhaft die Eigenschaften der Darmschleimhaut verändern können. Der neue Ansatz könnte jetzt helfen, den Einfluss von Darmbakterien auf Krankheiten besser zu verstehen und die Entwicklung von neuartigen Verabreichungsformen von Medikamenten oder Impfstoffen zu fördern.

Referenz:
Universität Frankfurt, Universität Erlangen-Nürnberg, University of California
Visualizing transfer of microbial biomolecules by outer membrane vesicles in microbe-host-communication in vivo, J Extracell Vesicles 2021; https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jev2.12159?af=R

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