Darmflora: Wie Bakterien im Darm den Stoffwechsel beeinflussen

Neue Erkenntnisse zur Interaktion zwischen Darmflora und Wirt

Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze und Viren bevölkern den menschlichen Darm und beeinflussen unsere gesamte Gesundheit, inklusive unserem Stoffwechsel und Immunsystem. Ein deutsches Forschungsteam stellt neuste Erkenntnisse darüber vor, wie Darmbakterien über Stoffwechselprodukte auf zahlreiche Prozesse im Körper einwirken.

Forschende des Max-Planck-Instituts für Biologie in Tübingen berichten von neuen Erkenntnissen zur Interaktion zwischen Darmbakterien und ihrem Wirt. Die Arbeitsgruppe konnte erstmals nachvollziehen, wie Bakterien bestimmte Lipide produzieren, die aktiv am Stoffwechsel teilnehmen. Die Studienergebnisse wurden kürzlich in dem renommierten Fachjournal „Nature Microbiology“ vorgestellt.

Komplexes Zusammenspiel zwischen Darmbakterien und Wirt

Darmbakterien haben einen weitreichenden Einfluss auf unsere Gesundheit, wie zahlreiche Studien der letzten Jahre gezeigt haben. Das Zusammenspiel zwischen den Mikroben und dem menschlichen Körper ist jedoch äußerst komplex, weshalb es schwierig ist, die Vorteile einer gesunden Darmflora medizinisch nutzbar zu machen.

Das Team der aktuellen Studie konnte nun grundlegende Erkenntnisse über die Interaktion zwischen Darmbakterien und ihrem Wirt gewinnen und legt somit auch den Grundstein für eine mögliche medizinische Beeinflussung des Mikrobioms.

Stoffwechselprodukte der Darmbakterien

Ein zentrales Augenmerk der Arbeit galt sogenannten Inositol-Lipiden. Dabei handelt es sich um chemische Stoffe, die von den Darmbakterien produzieren werden und die an vielen zellulären Prozessen im Körper beteiligt sind.

Die Inositol-Lipide regulieren bei Menschen sowie bei vielen anderen nicht-bakteriellen Lebewesen zahlreiche Prozesse im Körper. Unter anderem sind sie an der Kommunikation zwischen Zellen beteiligt, wirken auf Entzündungsprozesse ein und helfen Proteinen zum Zielort innerhalb von Zellen zu gelangen.

Gestörte Darmflora als Ursache für Erkrankungen

Störungen in diesem Prozess stehen in Verbindung mit Stoffwechsel- und Hormonerkrankungen wie beispielsweise dem polyzystischen Ovar-Syndrom, der häufigsten Hormonstörung bei Frauen im gebärfähigen Alter.

Inositol-Lipide sind wichtig für das Gedeihen der Darmflora

Bislang wurde nur selten beobachtet, dass Bakterien solche Inositol-Lipide produzieren. Die Arbeitsgruppe um Ruth Ley konnte nun erstmals dokumentieren, wie die Synthese dieser Lipide bei dem weitverbreiteten Darmbakterium Bacteroides thetaiotaomicron abläuft.

„Wir verstehen zwar noch nicht ganz die genaue Rolle der Inositol-Lipide für die Bakterien, aber wir konnten beobachten, dass sie für das erfolgreiche Gedeihen im Darm des Wirts nötig sind“, bestätigt Studienerstautorin Stacey Heaver.

Zu den zentralen Erkenntnissen zählt unter anderem, dass der untersuchte Bacteroides-Stamm Inositol in die Bakterien-Kapsel einbaut. Auf diese Weise schützen sich die Kleinstlebewesen davor, vom Immunsystem verschlungen zu werden.

Neuer Stoffwechselweg entdeckt

Darüber hinaus konnten die Forschenden die Stoffwechselwege der Inositol-Lipid-Synthese nachvollziehen – also die Kette der chemischen Reaktionen, die zur Produktion von Inositol-Lipiden führt. Dabei identifizierten sie einen weiteren mutmaßlichen Stoffwechselweg, den Bakterien für die Synthese von Inositol-Lipiden nutzen könnten.

„Die Stoffwechselwege herauszufinden ist interessant, weil wir so vorhersagen können, welche anderen Mikroben auf dieselbe Weise wie unser Modellorganismus Inositol-Lipide herstellen könnten“, erläutert Heaver.

Ein großer Schritt für das Verständnis der Darmflora

„Mit diesem Wissen können wir vielleicht sogar Inositol-Lipid-Produktion in die Wege leiten oder beeinflussen“, resümiert die Wissenschaftlerin. In kommenden Untersuchungen sollen mögliche Wechselwirkungen zwischen den Lipiden der Bakterien und denen des Wirt genauer untersucht werden.

„Wir sind einen großen Schritt weitergekommen im Unterfangen, das Ausmaß solcher Interaktionen zu verstehen“, betont Heaver abschließend. (vb)