Die Studie, die am 25. Juli online in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde, zeigt, dass gesunde Mäuse reichlich Clostridien haben – eine Klasse von 20 bis 30 Bakterien -, aber Mäuse mit einem geschwächten Immunsystem verlieren diese Mikroben mit zunehmendem Alter aus ihrem Darm. Selbst wenn sie sich gesund ernähren, werden die Mäuse unweigerlich fettleibig. Indem man den Tieren diese Klasse von Mikroben zurückgab, konnten sie schlank bleiben.
June Round, Ph.D., außerordentliche Professorin für Pathologie an der U of U Health, ist Co-Autorin der Studie zusammen mit U of U Health Forschungsassistenzprofessor W. Zac Stephens, Ph.D. Charisse Petersen, Ph.D.,
„Jetzt, da wir die minimalen Bakterien gefunden haben, die für diesen Schlankheitseffekt verantwortlich sind, haben wir das Potenzial, wirklich zu verstehen, was die Organismen tun und ob sie einen therapeutischen Wert haben“, sagt Round.
Die Ergebnisse dieser Studie weisen bereits in diese Richtung. Petersen und Kollegen fanden heraus, dass Clostridien die Gewichtszunahme verhindern, indem sie die Fähigkeit des Darms, Fett zu absorbieren, blockieren. Mäuse, die experimentell so behandelt wurden, dass nur Clostridien in ihrem Darm lebten, waren schlanker und hatten weniger Fett als Mäuse, die überhaupt kein Mikrobiom hatten. Sie wiesen auch niedrigere Werte eines Gens, CD36, auf, das die Aufnahme von Fettsäuren durch den Körper reguliert.
Diese Erkenntnisse könnten laut Round zu einem therapeutischen Ansatz führen, der Vorteile gegenüber Fäkaltransplantationen und Probiotika bietet, die derzeit als Mittel zur Wiederherstellung einer gesunden Mikrobiota untersucht werden. Therapeutika wie diese, die auf der Übertragung des lebenden Mikrobioms in den Darm beruhen, werden aufgrund der unterschiedlichen Ernährung und anderer Faktoren, die beeinflussen, welche Bakterien überleben und gedeihen können, nicht bei jedem Menschen funktionieren.
Die aktuelle Studie ergab, dass ein oder mehrere von Clostridien produzierte Moleküle den Darm an der Fettaufnahme hindern. Der nächste Schritt besteht darin, diese Moleküle zu isolieren und ihre Wirkungsweise weiter zu charakterisieren, um festzustellen, ob sie zu gezielten Behandlungen von Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes und anderen damit verbundenen Stoffwechselstörungen führen könnten.
„Diese Bakterien haben sich so entwickelt, dass sie mit uns leben und uns nützen“, sagt Petersen. „Wir können viel von ihnen lernen.“
Eine gute Verteidigung ist der beste Angriff
Die Entdeckung, dass Mäuse mit einem geschwächten Immunsystem gar nicht anders konnten, als fettleibig zu werden, war eine Entdeckung, die beinahe nicht gemacht worden wäre. Durch einen glücklichen Zufall kam Petersen zum richtigen Zeitpunkt ins Labor, um zu sehen, dass Mäuse, denen das Gen myd88, ein zentrales Gen für die Immunantwort, genetisch verändert wurde, „fett wie Pfannkuchen“ waren. Sie hatte die Nagetiere länger als üblich altern lassen und dabei einen bisher unbekannten Zusammenhang zwischen Immunität und Fettleibigkeit aufgedeckt.
Die Beobachtung beantwortete jedoch nicht die Frage, warum die Tiere übergewichtig wurden.
Auf der Grundlage früherer Forschungen, die sie im Round-Labor durchgeführt hatte, vermutete sie, dass das Mikrobiom eine Rolle spielte. Sie hatte dazu beigetragen zu zeigen, dass eine Aufgabe des Immunsystems darin besteht, das Gleichgewicht zwischen den verschiedenen Bakterien im Darm aufrechtzuerhalten. Eine Beeinträchtigung der körpereigenen Abwehrkräfte kann dazu führen, dass bestimmte Bakterienarten gegenüber anderen dominieren. Manchmal wirkt sich diese Verschiebung negativ auf die Gesundheit aus.
Nach einer ähnlichen Logik stellten Petersen und Kollegen fest, dass die bei immungeschwächten Mäusen beobachtete Fettleibigkeit darauf zurückzuführen ist, dass das körpereigene Abwehrsystem nicht in der Lage ist, Bakterien angemessen zu erkennen. Diese Mäuse produzierten weniger der Antikörper, die sich normalerweise wie zielsuchende Raketen an das Mikrobiom heften. Diese Veränderung machte den Darm weniger gastfreundlich für Clostridien, was zu mehr Fettaufnahme und übermäßiger Gewichtszunahme führte. Im Laufe der Zeit entwickelten die Mäuse auch Anzeichen von Typ-2-Diabetes.
Round weist darauf hin, dass Untersuchungen anderer Forscher gezeigt haben, dass Menschen, die fettleibig sind, ebenfalls einen Mangel an Clostridien aufweisen, was die Situation bei diesen Mäusen widerspiegelt. Es gibt auch Hinweise darauf, dass Menschen, die fettleibig sind oder an Typ-2-Diabetes leiden, eine suboptimale Immunantwort haben. Die Hoffnung ist, dass das Verständnis dieser Zusammenhänge neue Erkenntnisse zur Vorbeugung und Behandlung dieser weit verbreiteten Gesundheitszustände liefern wird.
„Wir sind auf einen relativ unerforschten Aspekt von Typ-2-Diabetes und Fettleibigkeit gestoßen“, sagt Round. „Diese Arbeit wird neue Untersuchungen darüber eröffnen, wie die Immunantwort das Mikrobiom und Stoffwechselkrankheiten reguliert.“