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Medizin

Mikrobiom beeinflusst Frühgeburten, Darm­er­krank­ungen und eventuell Typ-2-Diabetes

Dienstag, 4. Juni 2019

Nahaufnahme 3D Darmflora /Alex, adobe.stock.com
/Alex, adobe.stock.com

Seattle/Boston/Stanford  Die zahllosen Bakterien und Pilze, die Darm, Vagina, Mundhöhle und die Körperoberfläche besiedeln, sind für die Gesundheit des Menschen unentbehrlich. Störungen des Mibrobioms könnten eine Reihe von Krankheiten beeinflussen, zu denen nach ersten Ergebnissen aus der 2. Phase des Human Microbiome Project in Nature (2019; doi: 10.1038/s41586-019-1238-8) Frühgeburten, entzündliche Darm­er­krank­ungen und eventuell der Typ 2-Diabetes gehören. 

Das US-National Institute of Health hatte das Human Microbiome Project 2007 begonnen. In der ersten Phase war das Ziel vor allem eine Bestandsaufnahme der natürlichen Flora in den inneren und äußeren Oberflächen des menschlichen Körpers. Dabei war bereits aufgefallen, dass es bei bestimmten Krankheiten zu Veränderungen im Mikrobiom kommt.

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In der 2. „integrativen“ Phase wurden die Veränderungen erfasst, zu denen es bei gesunden und kranken Menschen im Verlauf des Lebens kommt. Zu den Schwerpunkten gehörten Typ 2-Diabetes, entzündliche Darm­er­krank­ungen und Frühgeburten.

Die „Multi-Omic Microbiome Study: Pregnancy Initiative“ (MOMS-PI) begleitete 1.527 Frauen während der Schwangerschaft. Dabei wurden 206.437 Proben aus Vagina, Rektum, Wangen, Nase und Haut, Blut und Urin der Mütter sowie die Plazenta, Nabelschnurgewebe und Nabelschnurblut und schließlich Mekonium und Stuhl sowie Abstriche von Mundschleimhaut und Haut des Neugeborenen untersucht. 

Vorhersage einer Frühgeburt anhand des Mikrobioms noch fraglich

Eine erste Studie hat an 12.039 Proben von 597 Schwangerschaften den Einfluss des Mikrobioms auf die Dauer der Schwangerschaft untersucht. Wie ein Team um Gregory Buck von der Universität von Washington in Seattle jetzt in Nature Medicine (2019; doi: 10.1038/s41591-019-0450-2) berichtet, wiesen Frauen, deren Kinder vor der 37. Woche geboren wurden, häufiger eine Störung des vaginalen Mikrobioms auf. Der Anteil von Lactobacillus crispatus war vermindert, während BVAB1, Sneathia amnii, TM7-H1, eine Gruppe von Prevotella-Arten und 9 zusätzlichen Taxa häufiger gefunden wurden als bei Frauen mit einer normalen Schwangerschaftsdauer. Einige Taxa korrelierten mit entzündungsfördernden Zytokinen in der Vaginalflüssigkeit. 

Offen ist derzeit noch, wie die Veränderungen des vaginalen Mikrobioms die Entwicklung einer Frühgeburt fördern. Zur Diskussion stehen aufsteigende Infektionen oder auch ein Vitamin D-Mangel, da die Bakterien in der Vagina an der Produktion des Hormons beteiligt sind. Zu den medizinischen Perspektiven könnte eine gezielte probiotische Korrektur des vaginalen Mikrobioms gehören, was jedoch noch in klinischen Studien untersucht werden müsste. Fraglich ist derzeit auch, ob eine Untersuchung des vaginalen Mikrobioms die Vorhersage einer Frühgeburt ermöglichen könnte.

Erst der Krankheitsschub verändert das Mikrobiom bei Morbus Crohn und Colitis ulcerosa

Auch entzündliche Darm­er­krank­ungen, deren Häufigkeit in den hochentwickelten Ländern in den letzten 50 Jahren stark zugenommen hat, werden mit Veränderungen im Mikrobiom in Verbindung gebracht. Ein Team um Curtis Huttenhower von der T. H. Chan School of Public Health in Boston hat für die „Inflammatory Bowel Disease Multi'omics Database“ (IBDMDB) 132 Patienten mit Morbus Crohn oder Colitis ulcerosa über ein Jahr beobachtet. Die Teilnehmer stellten alle 2 Wochen Stuhlproben zur Verfügung. Etwa vierteljährlich wurden Blutproben und zu Beginn der Studie eine Reihe von Dickdarmbiopsien entnommen. Insgesamt kamen 2.965 Stuhl-, Gewebe- und Blutproben zusammen, die einen deutlichen Einfluss des Mikrobioms auf den Erkrankungsverlauf anzeigen.

Die Ergebnisse in Nature (2019; doi: 10.1038/s41586-019-1237-9) bestätigen laut Huttenhower, was bereits in früheren Studien aufgefallen war. Patienten mit Morbus Crohn und Colitis ulcerosa haben eine Darmflora, die sich in den beschwerdefreien Phasen kaum von der Darmflora gesunder Menschen unterscheidet. Bei einem Krankheitsschub kommt es zu einer deutlichen Veränderung mit einer Zunahme von fakultativen Anaerobiern auf Kosten obligater Anaerobier, für die Huttenhower einen „Dysbiose-Score“ entwickelt hat. 

Die Veränderungen im Mikrobiom und auch im Transkriptom (also einer veränderten Aktivierung von Genen in den Bakterien) geht mit biochemischen Veränderungen einher. Es kommt zu einer verminderten Produktion von kurzkettigen Fettsäuren wie Buttersäure, Propionsäure und Valeriansäure. Die Konzentration von mehrfach ungesättigten Fettsäuren wie Adrensäure und Arachidonsäure war dagegen erhöht. Die Forscher entdeckten ferner, dass Nikotinursäure (ein Abbauprodukt von B-Vitaminen) fast ausschließlich im Stuhl von Patienten mit entzündlichen Darm­er­krank­ungen gefunden wurde, während die Konzentration von Vitamin B5 und B3 im Darm vermindert war.

Außerdem kam es zu Störungen der Gallensäuren, die vom Menschen synthetisiert, aber von den Darmmikroben chemisch modifiziert werden. Diese Störungen gingen mit einem Mangel an verschiedenen Bakterien einher, etwa aus der Gattung Subdoligranulum, die erst kürzlich entdeckt wurde.

Die Studie bestätigte zudem, dass Störungen des Mikrobioms von zentraler Bedeutung für entzündliche Darm­er­krank­ungen sind, wobei offen bleibt, ob sie die Ursache oder eine Folge der Erkrankungen sind. Die Ergebnisse der bislang detailliertesten Momentaufnahme des Mikrobioms bei Menschen mit entzündlichen Darm­er­krank­ungen könnte laut Huttenhower zu neuen Therapieansätzen führen, in denen versucht werden könnte, die Dysbiose oder seine metabolischen Folgen zu korrigieren.

Darmflora kündigt Diabetes-Typ-2 an

Der Typ 2-Diabetes ist eine ernährungsbedingte Erkrankung (von Personen mit genetischer Prädisposition), bei deren Entwicklung die Darmflora eine Rolle spielen könnte. Das „Integrated Personal ’Omics Project“ (IPOP) hat 106 gesunde oder prädiabetische Erwachsene über 4 Jahre begleitet. Bei den Teilnehmern wurde eine Vielzahl von Untersuchungen durchgeführt. Dazu gehörte eine komplette Exom-Sequenzierung und eine ausführliche Transkriptom-Analyse, also die Analyse der gerade aktiven Gene. Im Blut wurde die Konzentration von 722 Stoffwechselprodukten, 302 Proteinen und 62 Zytokinen bestimmt. Ein weiterer Schwerpunkt war die Analyse des Mikrobioms im Darm und in der Nasenschleimhaut.

Bei der Menge der Analysen ist es nicht verwunderlich, dass das Team um Michael Snyder von der Stanford Universität bei vielen Patienten Hinweise für verschiedene Krankheiten fand. Einige Parameter wiesen auch auf einen bevorstehenden Ausbruch des Typ 2-Diabetes hin. In der Darmflora war dies eine Zunahme von Blautia, während Odoribacter und Oscillibacter zurückgegangen waren. Interessanterweise reagierte der Darm bei den Teilnehmern mit Prädiabetes empfindlicher auf Atemwegsinfektionen als der Darm von Gesunden. © rme/aerzteblatt.de

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