Ein Universum von Organismen, die in dir leben, kann jeden Teil deines Körpers beeinflussen, von deinem Gehirn bis zu deinen Knochen, und sogar deine Gedanken, Gefühle und deine Versuche, Gewicht zu verlieren.

Dies ist ein Universum aus Billionen von Mikroorganismen – oder wie wir Biologen es nennen microbiota – die in Ihrem Darm leben, dem Teil Ihres Körpers, der für die Verdauung der Nahrung, die Sie essen, und der Flüssigkeiten, die Sie trinken, verantwortlich ist.

Als Forscher untersuchen wir zunehmend die Auswirkungen dieser Bakterien auf den Körper ihres Wirts, von Fettleibigkeit bis hin zu psychischen Erkrankungen und Herzerkrankungen. Bei Fettleibigkeit beispielsweise können diese winzigen Organismen eine große Rolle spielen, indem sie beeinflussen, nach welchen Nahrungsmitteln wir uns sehnen und wie unser Körper Fett speichert.

In einer aktuellen Studie zum Darmmikrobiom, wollten wir herausfinden, ob die Mikrobiota im Darm nicht nur durch unser Nervensystem, sondern auch durch eine unerwartete Quelle – unser Knochenmark – beeinflusst werden kann.

Wir hoffen, dass durch das Verständnis der Wechselwirkungen des Mikrobioms mit anderen Teilen des Körpers eines Tages Behandlungsmöglichkeiten für eine Reihe von Krankheiten entwickelt werden können.

Die Verbindung zwischen Darm, Gehirn und Knochenmark

Der Darm, zu dem Speiseröhre, Magen, Dünn- und Dickdarm, Dickdarm und andere Teile Ihres Verdauungssystems gehören, ist die erste Verteidigungslinie und die größte Schnittstelle zwischen dem Wirt – in diesem Fall dem Menschen – und der Außenwelt.

Nach der Geburt ist der Darm der erste Eintrittspunkt für Umwelt- und Ernährungseinflüsse auf das menschliche Leben. Daher spielen die Mikrobiota im Darm eine entscheidende Rolle während des menschlichen Wachstums, da sie während unseres gesamten Lebens zur Entwicklung und Aufrechterhaltung unseres Immunsystems beitragen.

Während wir die Mikrobiota ursprünglich als relativ einfache Organismen betrachteten, ist es eine Tatsache, dass sie vielleicht gar nicht so einfach sind. Die Darmflora kann so persönlich und komplex sein wie ein Fingerabdruck.

Allein in Ihrem Darm gibt es mehr Bakterien als Zellen in Ihrem gesamten Körper. Dieses riesige Bakterienuniversum enthält Arten, die zusammen bis zu 150-mal mehr Gene haben können als Menschen. Untersuchungen legen nahe, dass die Bakterien in unserem Darm Sie liegen vor dem Erscheinen des Menschen und könnten eine wichtige Rolle bei der evolutionären Trennung zwischen unseren Vorfahren, den Affen, und uns gespielt haben.

Gesunde Bakterien interagieren aktiv mit dem Immunsystem des Wirts im Darm. Sie tragen zur Barriere dazwischen bei krankheitserregende Mikroorganismen oder durch Verschlucken verursachte Infektionen. Sie helfen auch dabei, das Immunsystem des Wirts auf die Verteidigung des Körpers vorzubereiten. Die falsche Mikrobenmischung hingegen kann zu vielen Verdauungs-, Immun- und psychischen Störungen und sogar Fettleibigkeit führen.

Diese winzigen Organismen arbeiten sehr hart an der Verdauung. Sie helfen bei der Verdauung unserer Nahrung und können Nährstoffe und Vitamine freisetzen, die für unser Wohlbefinden wichtig sind – und das alles im Gegenzug für das Privileg, in einer nährstoffreichen Umgebung zu leben.

Forscher erforschen aktiv die vielen Facetten dieser symbiotischen Beziehung. Aktuelle Daten zeigen einen Zusammenhang zwischen Diversität der Darmmikrobiota und Reichtum und die Art und Weise, wie wir Fett speichern, wie wir Verdauungshormone und Blutzuckerspiegel regulieren und sogar welche Arten von Lebensmitteln wir bevorzugen.

Dies könnte auch ein Grund dafür sein, dass es so schwierig ist, unsere Essgewohnheiten zu ändern. Einige Recherchen deutet darauf hin, dass Mikrobiota Heißhunger auf Lebensmittel erzeugen können, auf die sie spezialisiert sind – sogar schokolade – oder solche, die es ihnen ermöglichen, besser mit anderen Bakterien um Ressourcen zu konkurrieren.

Ein Dreiergespräch?

Es gibt zunehmend Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen dem Gehirn und unserer Mikrobiota. Das Gehirn ist das Äquivalent des Hauptprozessors eines Computers und reguliert alle physiologischen Variablen, einschließlich des Immunsystems und der körpereigenen Abwehr gegen Infektionen und Krankheiten.

Alle Immunzellen werden im Knochenmark „geboren“. Das wussten wir aus unseren bisherigen Recherchen verstärkte Entzündung des Knochenmarks, eine der vielen Folgen von Bluthochdruck, wurde durch a direkte Botschaft aus dem Gehirn. Auch der Darm spielt eine wichtige Rolle bei der Vorbereitung des Immunsystems auf den Kampf.

Wir fragten uns also: Könnten die Immunzellen des Knochenmarks eine Rolle bei der Signalübertragung zwischen Gehirn und Darm spielen? Wir wollten es herausfinden.

Mithilfe eines neuartigen experimentellen Mausmodells haben wir das Knochenmark, das natürlicherweise in einer Maus vorkommt, durch Knochenmarkszellen einer anderen, genetisch veränderten Maus ersetzt. Diesem Ersatzmark fehlte ein spezifisches Molekül namens adrenerger Rezeptor Beta, wodurch das Knochenmark weniger auf die neuronalen Signale des Gehirns reagierte.

Auf diese Weise könnten wir untersuchen, wie die Kommunikation zwischen Gehirn und Immunsystem des Wirts die Darmmikrobiota verändert.

Durch die Untersuchung dieses neuen Mausmodells haben wir tatsächlich festgestellt, dass unser Nervensystem – gesteuert durch unser Gehirn – die Zusammensetzung der Darmmikrobiota verändern kann, indem es direkt mit den Immunzellen des Knochenmarks kommuniziert. Das Gehirn kann daher unsere Darmmikrobiota indirekt verändern, indem es mit den Knochen spricht.

Weniger Entzündungszellen im Knochenmark = weniger im Darm

Basierend auf unseren Experimenten beobachteten wir, dass bei Mäusen, die den speziellen Knochenmarkersatz erhielten, weniger Entzündungszellen im Blutkreislauf vorhanden waren als bei Mäusen, die diesen nicht erhielten. Dies bedeutet, dass weniger Immunzellen in den Darm eindringen und das Bakterienmilieu beeinflussen können.

Durch die Unterdrückung der Kommunikation zwischen Gehirn und Knochenmark beobachteten wir eine gedämpfte Entzündungsreaktion im Darm und eine daraus resultierende Verschiebung hin zu einem „gesünderen“, vielfältigeren Mikrobiom.

Dies scheint durch spezifische Veränderungen in Entzündungsgenen im Darm vermittelt zu werden. Diese Interaktion zwischen dem Wirt und der Darmmikrobiota ist jedoch sehr komplex und es bedarf noch weiterer Forschung, um die genauen Mechanismen ihrer engen Kommunikation zu bestimmen.

Aufgrund der sehr wichtigen Rolle, die beide spielen, kann dies auch vor einer Gewichtszunahme schützen Mikrobiota und das Immunsystem spielen bei Fettleibigkeit eine Rolle.

Ein Schlüssel zur Herzgesundheit, psychischen Gesundheit und Gewichtsabnahme?

Dieser Befund kann auch Auswirkungen auf Immunerkrankungen sowie auf Behandlungen haben, die entweder zu einer Immunsuppression führen oder diese anwenden. Letzteres kann die Darmmikrobiota beeinträchtigen, was wiederum unerwünschte Auswirkungen auf den Körper haben kann, einschließlich solcher, die mit Verdauungs- und psychischen Erkrankungen verbunden sind.

Im Kontext der Herz-Kreislauf-ErkrankungenDiese gedämpfte Entzündungsreaktion scheint vorteilhaft zu sein, da sie bei unseren Versuchsmäusen zu einer vorteilhaften Senkung des Blutdrucks führt.

Am interessantesten ist, dass in letzter Zeit ein Zusammenhang zwischen der Darmmikrobiota und unserer psychischen Gesundheit klarer geworden ist. Einige haben dies insbesondere vorgeschlagen Darmmikrobiota beeinflussen Stress und Angst Bahnen im Gehirn auf eine Weise, die Stimmung und Verhalten sowohl positiv als auch negativ verändern können, was dem Begriff „Bauchgefühl“ eine völlig neue Bedeutung verleiht.

Dies könnte bald zu einer neuen Klasse von Medikamenten führen, den sogenannten Psychobiotika.

Ähnlich wie beim „Huhn und Ei“-Szenario erfordert dieses komplexe Zusammenspiel jedoch weitere Untersuchungen, um die Folgen (oder Vorteile) der Störung einer einzelnen Komponente der Darmmikrobiota vollständig zu verstehen. Dieses Verständnis ist unerlässlich, wenn wir die Möglichkeiten der Manipulation der Darmmikrobiota für Gesundheit und Krankheit voll ausschöpfen wollen, ohne negative Nebenwirkungen.

Über den Autor

Jasenka Zubcevic, Assistenzprofessorin, University of Florida und Christopher Martyniuk, außerordentlicher Professor für Toxikologie, University of Florida

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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