Nahrungsmittelallergie: Butyrat stärkt die Darmflora und verhindert schwere allergische Reaktionen

Verbesserte Behandlung von Nahrungsmittelallergien in Aussicht

Die Einnahme eines durch das Darmmikrobiom produzierten Stoffwechselprodukts stärkt die Darmflora und stellt die Schutzbarriere des Darms wieder her, wodurch potenziell lebensbedrohliche anaphylaktische Reaktionen bei Lebensmittelallergien verhindert werden. Eine solche Modulation der Darmgesundheit kann theoretisch bei allen Nahrungsmittelallergien eingesetzt werden.

Fachleute der University of Chicago haben zwei polymere Mizellensysteme entwickelt, welche das Stoffwechselprodukt Butyrat aus ihrem polymeren Kern freisetzen. In Versuchen an Mäusen haben die Butyrat-haltigen Mizellen Tiere mit einer Erdnussallergie zuverlässig vor einer anaphylaktischen Reaktion geschützt und Beeinträchtigungen der Darmflora behoben.

Die entsprechenden Studienergebnisse wurden auf der diesjährigen Herbsttagung der American Chemical Society (ACS) vorgestellt und auf dem englischsprachigen Preprint-Server „BioRxiv“ veröffentlicht.

Welche Rolle spielt Butyrat?

Es gibt Bakterien im Darmmikrobiom, die ein bestimmtes Stoffwechselprodukt (Butyrat) produzieren. Bei einem kranken Mikrobiom fehlen diese Butyrat produzierenden Bakterien und es können Fragmente von teilweise verdauter Nahrung aus dem Darm austreten und eine Immunreaktion auslösen, die dann zu einer allergischen Reaktion führt, so das Team.

Butyrat fördert das Wachstum nützlicher Bakterien und erhält die Darmschleimhaut, was vor Lebensmittelallergien schützt. Diese haben häufig nur leichte Auswirkungen, sie können aber auch durchaus tödliche Folgen haben, erläutern die Forschenden.

Butyrat unangenehm einzunehmen

Es gibt allerdings das Problem, dass eine orale Einnahme von Butyrat äußerst unangenehm ist. „Butyrat riecht sehr unangenehm, wie Hundekot und ranzige Butter, und es schmeckt auch schlecht“, erläutert Studienautor Dr. Shijie Cao in einer Pressemitteilung der American Chemical Society.

Ein weiteres Problem sei, dass Butyrat nach einer möglichen oralen Aufnahme bereits verdaut würde, bevor es überhaupt sein Ziel im unteren Darm erreicht, so die Forschenden weiter.

Neue Methode schützt Mäuse zuverlässig

Dem Team ist es jetzt gelungen, ein wirksame und nicht so unangenehme Methode zur Verabreichung von Butyrat zu entwickeln. Hierfür polymerisierten die Fachleute sogenanntes Butanoyloxyethylmethacrylamid mit Methacrylsäure oder Hydroxypropylmethacrylamid. Butanoyloxyethylmethacrylamid hat eine Butyratgruppe als Seitenkette, erläutert das Team.

Die so entstandenen Polymere bildeten daraufhin Aggregate oder polymere Mizellen, welche die Butyrat-Seitenketten in ihrem Kern einschlossen und so den üblen Geruch und Geschmack der Verbindung überdeckten, erläutern die Forschenden.

Butyrat gezielt im unteren Teil des Darms freigesetzt

Die Mizellen wurden dann Mäusen verabreicht, denen entweder gesunde Darmbakterien oder eine gut funktionierende Darmschleimhaut fehlten. Nachdem die Verdauungssäfte das Butyrat im unteren Teil des Darms freigesetzt hatten, wurden die Polymere mit dem Kot ausgeschieden.

Durch diese Behandlung war es möglich, die Schutzbarriere und das Mikrobiom des Darms der Tiere wieder herzustellen. Dies war laut dem Team zumindest teilweise auf eine erhöhte Produktion von Peptiden zurückzuführen, die schädliche Bakterien abtöten. Dies schafft Platz für Butyrat produzierende Bakterien, erklären die Forschenden.

Anaphylaktische Reaktion verhindert

Die Verabreichung der Mizellen verhinderte in den allergischen Mäusen eine lebensbedrohliche anaphylaktische Reaktion, wenn die Tiere Erdnüssen ausgesetzt waren. Diese Art der Therapie ist laut den Forschenden nicht antigenspezifisch.

„Theoretisch kann sie also durch die Modulation der Darmgesundheit bei allen Nahrungsmittelallergien eingesetzt werden“, erklärt Studienautor Dr. Cao.

Weitere Untersuchungen folgen

In Zukunft plant das Team Versuche an größeren Tieren, gefolgt von klinischen Studien. Sollten diese erfolgreich ablaufen, könnte die orale Behandlung durch die US-Arzneimittelbehörde genehmigt werden und einer Vermarktung der Mizellen stünde nichts mehr im Wege.

Diese könnte in der Form von kleinen Päckchen geschehen, deren Inhalt lediglich in ein Glas Wasser oder Saft eingerührt werden müsste. Es wird allerdings auch eine Verabreichung per Injektion untersucht.

Aus den bisherigen Versuchen mit Injektionen geht hervor, dass sich die Mizellen und ihre Butyratladung in den Lymphknoten, die Teil des Immunsystems sind, anreichern können. Auch dieser Ansatz war zu Behandlung von Erdnussallergien bei Mäusen wirksam, berichten die Forschenden.

Und der Ansatz könnte zudem genutzt werden, um die Aktivierung des Immunsystems lokal zu unterdrücken. Solche Injektionen könnten beispielsweise für Menschen vorteilhaft sein, die eine Organtransplantation hinter sich haben oder an einer lokal begrenzten Autoimmun- und Entzündungserkrankung wie rheumatoider Arthritis leiden, berichten die Fachleute. (as)