Darmflora: So kommunizieren Darmbakterien mit anderen Organen

Wie Darmbakterien Signale durch den Körper schleusen

Das unser Darmmikrobiom, also die Gemeinschaft aller im Darm lebender Mikroorganismen, eine entscheidende Rolle für unsere Gesundheit spielt, haben zahlreiche Studien in den letzten Jahren belegt. Wie genau die Darmflora mit dem Rest des Körpers kommuniziert, war bislang jedoch unklar. Ein deutsch-amerikanisches Forschungsteam konnte nun neue Erkenntnisse über die Kommunikationswege von Darmbakterien gewinnen.

Forschende der Goethe-Universität Frankfurt, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg sowie der University of California in San Francisco (USA) haben gezeigt, wie Darmbakterien mit anderen Organen kommunizieren, indem sie Biomoleküle in kleine Kapseln verpacken, die dann über den Blutkreislauf transportiert werden. Diese Biomoleküle werden sogar vom Gehirn empfangen und verarbeitet. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in dem „Journal of Extracellular Vesicles“ publiziert.

Die Kommunikationswege der Darmbakterien

Erst kürzlich wiesen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nach, dass Darmbakterien über die sogenannte Darm-Hirn-Schranke mit dem Gehirn kommunizieren. Sogar in Gelenken wurde der Einfluss von Darmbakterien nachgewiesen. Wie genau diese Kommunikation abläuft, galt als nicht ausreichend verstanden. Die deutsch-amerikanische Arbeitsgruppe konnte im Rahmen der aktuellen Studien nun erstmals tiefere Einblicke in die Kommunikationsmethoden der Darmbakterien gewinnen.

Im menschlichen Darm wurden bislang rund 1.400 verschiedene Arten von Mikroorganismen identifiziert. Ein einzelner Mensch beherbergt mindestens 160 verschiedene Arten. Die Stoffwechselprodukte dieser Darmbakterien wirken sich in vielfältiger Weise auf unseren Körper aus. Die Forschung beginnt gerade erst die komplexen Wechselwirkungen der Darmflora und der Gesundheit zu verstehen.

Darmflora hat weitreichenden Einfluss auf unsere Gesundheit

Bislang weiß man beispielsweise, dass die Darmbakterien unsere Immunzellen trainieren und zu deren Reifung beitragen. Zudem steuern sie Stoffwechselprozesse im Körper und beeinflussen, wie häufig sich Zellen der Darmschleimhaut erneuern. Kommt es zu Änderungen in der Zusammensetzung der Darmflora kann dies weitreichende Folgen auf die Gesundheit haben. Studien der letzten Jahren haben immer wieder angedeutet, dass ein Zusammenhang zwischen dem Darmmikrobiom und zahlreichen Krankheiten besteht, darunter neurologische Erkrankungen oder Krebs.

Der Einfluss auf die Darmschleimhaut lässt sich leicht erklären, da die Darmbakterien im direkten Kontakt mit diesen Zellen stehen. Bislang unbekannt war jedoch, wie es den Mikroorganismen gelingt, weit entfernte Organe wie Leber, Niere und Gehirn zu erreichen.

Paketversand im Darm

Die internationale Forschungsgruppe um Dr. Stefan Momma vom Neuroscience Center der Goethe-Universität Frankfurt, Professorin Claudia Günther von der Universität Erlangen-Nürnberg und Professor Robert Raffai von der University of California hat jetzt erstmals an Mäusen nachgewiesen, wie Darmbakterien ihre Stoffwechselprodukte in kleine Kapseln, sogenannte Vesikel, verpacken und diese über die Blutbahn an verschiedene Organe versenden.

Kommunikationswege der Darmbakterien erstmals nachvollzogen

Die Wege der Stoffwechselprodukte konnten über eine spezielle Form der Genmanipulation sichtbar gemacht werden, die ein bestimmtes Protein rot leuchten ließen. Auf diese Weise konnten die Forschenden dokumentieren, wie die bakteriellen Stoffe von einzelnen Zellen des Darms, der Leber, der Milz, des Herzen, der Nieren, des Gehirns sowie von Immunzellen aufgenommen wurden.

Vesikel können Blut-Hirn-Schranke überwinden

„Besonders beeindruckend ist, dass die Vesikel der Bakterien auch die Blut-Hirn-Schranke überwinden und auf diese Weise in das ansonsten sehr gut abgeschottete Gehirn gelangen können“, betont Dr. Momma. Zudem fanden die Forschenden heraus, dass die bioaktiven Bakterienstoffe sogar von Stammzellen der Darmschleimhaut aufgenommen werden. Das lasse darauf schließen, dass die Darmbakterien „womöglich dauerhaft die Eigenschaften der Darmschleimhaut verändern können“, so Momma.

Erforschung der Darmflora hat großes Potenzial für die Medizin

Die Leuchtspuren auf den Fluoreszenzbildern deuten den Forschenden zufolge darauf hin, dass die Vesikel über den Blutstrom verteilt werden. „Die weitere Erforschung dieser Kommunikationswege vom Reich der Bakterien ins Reich der Säugetiere wird nicht nur unser Verständnis von Leiden wie Autoimmunerkrankungen oder Krebs verbessern, bei dem das Mikrobiom ganz offensichtlich eine wichtige Rolle spielt“, resümiert Momma. Solchen Vesikel seien auch äußerst interessant als neue Methode, um Medikamente zu verabreichen, oder zur Entwicklung von Impfstoffen oder als Biomarker die auf eine pathologische Veränderung des Mikrobioms hinweisen. (vb)

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