Darmflora wie eine zusätzliche Leber – neue Therapieansätze in Sicht?

Die Darmflora ist in der Lage, den Aminosäuren- und Glukosestoffwechsel deutlich zu verändern und wirkt damit quasi wie eine zusätzliche Leber. Diese Erkenntnis könnte neue Möglichkeiten für die Behandlung von entzündlichen Darmerkrankungen und Diabetes eröffnen.

In einer neuen Studie haben Fachleute der Cornell University in den USA untersucht, wie die Mikroben der Darmflora die Aufnahme von Nährstoffen aus der verzehrten Nahrung beeinflussen. Die Ergebnisse sind in der englischsprachigen Fachzeitschrift „Cell Host & Microbe“ nachzulesen.

Wie Mikroben die Physiologie beeinflussen

Auf und im menschlichen Körper leben Milliarden von Mikroben, die einen tiefgreifenden Einfluss auf die Physiologie haben, berichtet das Team. Diese Mikroben decken zunächst ihren eigenen Nährstoffbedarf aus den Nährstoffen der aufgenommenen Nahrung, bevor sie den Rest dem Körper überlassen, erläutert Studienautor Dr. Chun-Jun Guo.

Um diesen Prozess besser zu verstehen, untersuchte das Team, wie effizient verschiedene Bakterien im Darm Aminosäuren, die Bausteine von Proteinen, abbauen.

Da die Stoffwechselfunktionen vieler Darmbakterien nur unzureichend beschrieben sind, experimentierten die Fachleute mit verschiedenen Einstellungen, um die optimalen Bedingungen für die Studie zu finden.

Bestimmte Mikroben sehr effizient

Nach dem Screening von mehr als 100 verschiedenen menschlichen Darmmikroben gelang es dem Team, einige Mikroben zu identifizieren, die verschiedene Aminosäuren aus der Nahrung besonders effizient verstoffwechseln können.

Wurde der Magen-Darm-Trakt von keimfreien Mäusen mit diesen Mikroben besiedelt, reduzierte sich der Gehalt dieser Aminosäuren im Darm und im Blut der Mäuse deutlich. Auf diese Weise konnten die Forschenden eine Vielzahl spezifischer bakterieller Stoffwechselgene identifizieren, die Aminosäuren abbauen.

„Wir fanden heraus, dass es in einem einzigen Bakterium über 20 verschiedene Gene gibt, die für eine ähnliche enzymatische Funktion kodieren“, berichtet Dr. Guo in einer aktuellen Pressemitteilung.

„Wir können nun einzelne Gene für den Abbau von Aminosäuren im Darm präzise manipulieren. Dadurch können wir die individuelle Funktion dieser Gene bewerten und sehen, wie sie sich tatsächlich auf die Aminosäuren-Homöostase des Wirts auswirken, fügt der Mediziner hinzu.

Die neuen Erkenntnisse zeigen nach Ansicht des Teams, dass die Aufnahme einer bestimmten Klasse von Aminosäuren die Darmmikroben dazu bringen kann, die sogenannte Glukosehomöostase des Wirtes zu verändern.

Wie eine zweite Leber

„Viele dieser Stoffwechselfunktionen können von der Leber übernommen werden, aber jetzt haben wir herausgefunden, dass es funktionell vergleichbare Enzyme gibt, die von der Darmmikrobiota kodiert werden und die gleichen oder ähnliche Dinge tun können. Es ist, als gäbe es eine zweite Leber, die im Darm arbeitet“, erklärt Dr. Guo.

Nach Ansicht der Forschenden deuten die Ergebnisse darauf hin, dass einige der in der Studie identifizierten Gene auch in der Darmflora von Menschen mit Verdauungs- und Stoffwechselerkrankungen fehlreguliert sind. Dies könnte neue Möglichkeiten für die Behandlung solcher Erkrankungen eröffnen.

Neue mögliche Angriffspunkte für Diabetes

Diese Stoffwechselgene könnten potenzielle Biomarker für Krankheiten wie Typ-2-Diabetes oder entzündliche Darmerkrankungen sein und auch als mögliche Behandlungsziele dienen, erläutern die Forschenden. Die Studie zeige, dass die Darmflora gezielt manipuliert werden kann, um den Stoffwechsel des Wirts zu regulieren und seine Stoffwechselfunktionen zu verbessern.

Hier werde nicht nur deutlich, wie stark die Darmflora die Physiologie im Allgemeinen beeinflusst, sondern es könnten sich auch neue Strategien für die Behandlung von Krankheiten wie entzündlichen Darmerkrankungen und Diabetes ableiten lassen. (as)