Ernährungsforschung: So kommunizieren Darmbakterien mit dem Körper

Unser Darmmikrobiom – die Gesamtheit aller im Darm lebenden Mikroorganismen – wirkt vielfältig auf unseren Körper: Sie trainieren unsere Immunzellen und tragen zu deren Reifung bei, sie steuern Stoffwechselprozesse im Körper und wie häufig sich Zellen der Darmschleimhaut erneuern. Änderungen in der Zusammensetzung des Mikrobioms tragen höchstwahrscheinlich zum Entstehen und Krankheitsverlauf etwa von neurologischen oder Krebserkrankungen bei. Auf die Zellen der Darmschleimhaut wirken die bakteriellen Stoffwechselprodukte über den direkten Kontakt. Wie genau sie jedoch mit dem Rest des Körpers kommunizieren war bislang unklar.
ForscherInnen der Goethe-Universität Frankfurt, der Universität Erlangen-Nürnberg und der University of California untersuchten nun im Mausmodell, wie bakterielle Stoffwechselprodukte des Darms weit entfernte Organe wie Leber, Niere oder das Gehirn erreichen. Dazu besiedelten sie den Darm von Mäusen mit E.-coli-Bakterien.
Hierfür nutzten sie Mäuse, die eine bestimmte Genschere produzierten und diese über Vesikel in die Umgebung abgaben. Die Mäuse besaßen in Körperzellen ein Gen für ein rotes Leuchtprotein, das durch die Genschere aktiviert werden konnte. Sie konnten zeigen, wie Darmbakterien ihre Stoffwechselprodukte in kleine Kapseln, sog. Vesikel, verpacken und diese über diese über die Blutbahn an verschiedene Organe versenden.
Auch einzelne Nervenzellen des Gehirns leuchteten rot. Die Vesikel der Bakterien sind folglich in der Lage die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden und ins Gehirn zu gelangen. Die bioaktiven Bakterienstoffe seien sogar von Stammzellen der Darmschleimhaut aufgenommen worden, was zeigt, dass Darmbakterien womöglich sogar dauerhaft die Eigenschaften der Darmschleimhaut verändern können.

Literatur:
1. Bittel M, Reichert P, Sarfati I, et al.: Visualizing transfer of microbial biomolecules by outer membrane vesicles in microbe-host-communication in vivo. J Extracell Vesicles 2021 Oct;10(12):e12159

Quelle:
Goethe-Universität Frankfurt am Main, Pressemeldung vom 09.11.2021