Wieso Lebensmittelvergiftungen zu Übelkeit und Erbrechen führen

Signalisierung von bakteriellen Giftstoffen

Bei einer Lebensmittelvergiftung reagiert der Körper mit Übelkeit und Erbrechen, um vorhandene Giftstoffe loszuwerden. Jetzt wurde erstmals der genaue neuronale Weg der Abwehrreaktionen vom Darm zum Gehirn aufgezeigt, der diese Reaktion auslöst.

In einer neuen Studie unter Beteiligung von Fachleuten der Tsinghua University in China wurde an Mäusen untersucht, wie das Gehirn aufgenommene Toxine aus kontaminierten Lebensmitteln erkennt und dann verschiedene Abwehrreaktionen auslöst. Die Studienergebnisse sind in dem englischsprachigen Fachblatt „Cell“ publiziert.

Toxine im Körper lösen Abwehrreaktionen aus

Wenn durch Nahrungsmittel übertragene Bakterien in den Körper gelangen, produzieren sie häufig Toxine. Das Gehirn nimmt die Anwesenheit dieser Toxine wahr und löst dann verschiedene biologische Reaktionen aus, wie beispielsweise Übelkeit und Erbrechen, erläutern die Forschenden.

Bisher sei allerdings unklar geblieben, wie dabei die Übertragung der Signale vom Darm zum Gehirn von statten geht. Ein Grund hierfür ist laut Studienautor Peng Cao, dass Nagetiere biologisch bedingt nicht erbrechen können und daher keine entsprechenden Studien an Mäusen durchgeführt werden konnten.

Untersuchung des Würgereizes

Zwar können Mäuse nicht erbrechen, sie sind aber in der Lage zu würgen, so das Team weiter. Anders ausgedrückt: Mäuse haben durchaus einen Drang sich zu übergeben, sind dazu aber nicht in der Lage.

Wurde den Tieren das bakterielle Toxin Staphylokokken-Enterotoxin A (SEA) verabreicht, öffneten sie den Mund ungewöhnlich oft. Staphylokokken-Enterotoxin A wird von Staphylococcus aureus produziert, einem Bakterium, dass beim Menschen zu Lebensmittelinfektionen führen kann.

Den Forschenden fiel auf, dass Mäuse, denen Staphylokokken-Enterotoxin A verabreicht wurde, den Mund in einem größeren Winkel öffneten, als es bei Tieren aus der Kontrollgruppe der Fall war.

Auch haben sich während dieser Episoden das Zwerchfell und die Bauchmuskeln der Tiere mit Staphylokokken-Enterotoxin A gleichzeitig zusammenzogen und genau dieses Muster tritt zum Beispiel bei Hunden auf, wenn diese sich erbrechen, berichtet das Team.

„In diesem Experiment ist es uns gelungen, ein Paradigma für die Untersuchung von toxininduziertem Würgen bei Mäusen zu entwickeln, mit dem wir die Abwehrreaktionen des Gehirns auf Toxine auf molekularer und zellulärer Ebene untersuchen können“, erläutert Cao in einer Pressemitteilung.

Toxin löste Freisetzung von Serotonin aus

Wurden Mäuse Staphylokokken-Enterotoxin A ausgesetzt, aktivierte das Toxin im Darm die Freisetzung von Serotonin. Dies geschieht durch die Aktivierung der enterochromaffinen Zellen an der Auskleidung des sogenannten Darmlumens, also dem normalerweise mit Speisebrei oder Stuhl ausgefüllte Raum innerhalb der Darmschlingen.

Das freigesetzte Serotonin bindet sich dann an die Rezeptoren der vagalen sensorischen Neuronen im Darm, berichtet das Team. Diese leiten die Signale entlang des Vagusnervs vom Darm an eine bestimmte Art von Neuronen im dorsalen Vaguskomplex (Tac1+DVC-Neuronen) im Hirnstamm weiter.

Nachdem die Forschenden diese Neuronen inaktivierten, würgten die Mäuse mit Staphylokokken-Enterotoxin A weniger als Tiere mit normaler Tac1+DVC-Neuronenaktivität.

Auswirkungen auf die Chemotherapie

Die Fachleute untersuchten außerdem, ob während einer Chemotherapie verabreichte Medikamente, welche dafür bekannt sind, ebenfalls Abwehrreaktionen wie Übelkeit und Erbrechen auszulösen, denselben neuronalen Pfad aktivieren.

Dafür wurde den Tieren Doxorubicin verabreicht. Bei Doxorubicin handelt es sich um ein häufig eingesetztes Chemotherapeutikum. Nachdem vorhandene Tac1+ DVC-Neuronen oder die Serotoninsynthese in den enterochromaffinen Zellen der Mäuse ausgeschaltet wurden, reduzierte sich das Würgeverhalten der Tiere deutlich, so das Team.

Dies hilft laut Cao auch, zu erklären, wie und warum das Arzneimittel Granisetron, welches während einer Chemotherapie zur Behandlung von Übelkeit verwendet wird, durch die Blockierung der Serotoninrezeptoren wirkt.

Zelluläre Mechanismen von Übelkeit verstehen

„Mit dieser Studie können wir nun die molekularen und zellulären Mechanismen von Übelkeit und Erbrechen besser verstehen, was uns helfen wird, bessere Medikamente zu entwickeln“, erläutert der Mediziner.

Zukünftig plant das Team zu untersuchen, wie Toxine auf enterochromaffine Zellen wirken. Bisherige Forschung habe gezeigt, dass enterochromaffine Zellen nicht direkt wahrnehmen können, ob Toxine vorhanden sind. Daher umfasse dieser Prozess wahrscheinlich komplexe Immunreaktionen geschädigter Zellen im Darm.

„Neben Keimen aus der Nahrung kommt der Mensch mit vielen Krankheitserregern in Berührung, und unser Körper ist mit ähnlichen Mechanismen ausgestattet, um diese toxischen Substanzen auszuscheiden“, betont Cao.

Zukünftige Forschung auf diesem Gebiet könne es ermöglichen, neue und verbesserte Angriffspunkte für Therapien aufzuzeigen, darunter auch Wirkstoffe gegen Übelkeit und Erbrechen. (as)