Wie sich Probiotika im Körper entwickeln können

Probiotika können sich im Körper entwickeln und haben das Potenzial, weniger wirksam und manchmal sogar schädlich, neue Forschungsergebnisse zu finden.

Forscher untersuchen eine Belastung von Escherichia coli (E. coliBakterien, die in Europa als Anti-Durchfall-Probiotikum zum Verkauf angeboten werden, stellten fest, dass sich die DNA der Bakterien verändert hatte und sie entwickelten neue Fähigkeiten, nachdem sie einige Wochen im Darm von Mäusen lebten.

"Es gibt keine Mikrobe, die gegen die Evolution immun ist."

Unter bestimmten Bedingungen drehten die Probiotika sogar ihre Wirte an und bekamen die Fähigkeit, die Schutzschicht des Darms zu sich zu nehmen. Die Zerstörung dieser Schicht wurde mit dem Reizdarmsyndrom in Verbindung gebracht. Die Ernährung der Mäuse und die Zusammensetzung ihrer Darmbakterien beeinflussten, wie sehr sich das Probiotikum entwickelt hat und auf welche Weise.

Die Ergebnisse, veröffentlicht in Zellwirt und Mikrobeweisen darauf hin, dass Probiotika keine einheitliche Therapie sind. Ein Probiotikum, das einer Person Erleichterung verschafft, könnte sich in einer anderen als unwirksam oder sogar schädlich erweisen. Probiotika wurden bei manchen Menschen mit schweren Infektionen in Verbindung gebracht.

"Lebewesen als Arzneimittel"

"Wenn wir Lebewesen als Arzneimittel verwenden, müssen wir erkennen, dass sie sich anpassen werden. Das bedeutet, dass das, was Sie in Ihren Körper stecken, nicht unbedingt das ist, was auch ein paar Stunden später da sein wird." sagt Gautam Dantas, Professor für Pathologie und Immunologie, für molekulare Mikrobiologie und für biomedizinische Technik an der Washington University School of Medicine in St. Louis.

„Es gibt keine Mikrobe, die gegen die Evolution immun ist. Dies ist kein Grund, keine probiotika-basierten Therapien zu entwickeln, aber es ist ein Grund, dafür zu sorgen, dass wir verstehen, wie sie sich verändern und unter welchen Bedingungen. “

Jeder beherbergt eine große Gemeinschaft von Bakterien, Viren und Pilzen, die in ihrem Verdauungstrakt als Darmmikrobiom bezeichnet werden. Ein ausgewogenes Mikrobiom versorgt uns mit Vitaminen, hilft bei der Verdauung von Nahrungsmitteln, reguliert Entzündungen und hält krankheitsverursachende Mikroben in Schach. Probiotika in Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln werden als Mittel vermarktet, um gesunde Bakterien reichlich zu halten und die Verdauung reibungslos zu gestalten.

Sie sind auch in der Entwicklung als Behandlungen für schwere Erkrankungen wie entzündliche Darmerkrankungen; Phenylketonurie (PKU), eine Stoffwechselstörung, die neurologische Schäden verursacht; und nekrotisierende Enterokolitis, eine lebensbedrohliche Darminfektion, die Frühgeborene betrifft. Wie jedes andere Medikament muss sich eine probiotische Behandlung als sicher und wirksam erweisen, bevor die FDA es für den Einsatz bei Menschen zulässt. Wenn die Therapie jedoch eine lebende Sache ist, die sich nach der Verabreichung ändern kann, stellt der Nachweis der Sicherheit und Wirksamkeit besondere Probleme.

Bakterien aus dem Ersten Weltkrieg

Das Verständnis der Prinzipien, die die Evolution im Verdauungstrakt bestimmen, ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu sicheren und wirksamen probiotischen Therapeutika. Dantas und seine Kollegen, darunter die Erstautoren Aura Ferreiro, ein Doktorand, und Nathan Crook, ein ehemaliger Postdoc-Forscher in Dantas 'Labor, wandten sich einem Probiotikum an E. coli Nissle 1917. Der Stamm wurde vor mehr als einem Jahrhundert von einem Soldaten aus dem Ersten Weltkrieg isoliert, der unbeschadet aus einer Epidemie schwerer Durchfallerkrankungen hervorging, die seine Kameraden krank machte.

Um zu untersuchen, wie das Probiotikum auf verschiedene mikrobielle Gemeinschaften reagiert, verwendeten die Forscher Mäuse, die vier Arten von Darmmikrobiomen beherbergten: eine ohne vorher existierende Bakterien. ein anderer mit einer begrenzten Anzahl von Bakterien, charakteristisch für einen ungesunden Darm; ein normales Mikrobiom; und ein normales Mikrobiom nach Antibiotika-Behandlung.

Die Forscher gaben den Mäusen das Probiotikum und variierten dann die Nahrung, die die Mäuse aßen, und gaben ihnen entweder Mäusefutter oder ballaststoffreiche Pellets, die die natürliche Mäusediät nachahmen; Pellets mit hohem Fettgehalt, hohem Zuckergehalt und wenig Ballaststoffen, um typische westliche Essgewohnheiten zu modellieren; und westliche Pellets plus Faser. Nach fünf Wochen erhielten die Forscher die Bakterien aus dem Darm der Mäuse und analysierten die DNA der Mikroben.

„In einem gesunden, abwechslungsreichen Hintergrund haben wir nicht viele Anpassungen eingefangen, vielleicht weil dies der Hintergrund ist, an den Nissle gewöhnt ist“, sagt Ferreiro. „Aber man muss bedenken, dass wir bei Menschen mit einem gesunden Mikrobiom oftmals keine Probiotika verwenden. Wir würden sie bei kranken Menschen einsetzen, die ein schlecht abweichendes, ungesundes Mikrobiom haben. Und das scheint der Zustand zu sein, in dem sich das Probiotikum am wahrscheinlichsten entwickelt. “

Mögliche gute Nachrichten

Dantas und seine Kollegen verwendeten diese Erkenntnisse, um eine mögliche probiotische Therapie für die PKU zu entwerfen. Menschen mit PKU sind nicht in der Lage, Phenylalanin abzubauen, ein Proteinbaustein, der in vielen Lebensmitteln vorkommt. Hohe Phenylalaninspiegel verursachen Hirnschäden, daher müssen Menschen mit PKU sich strikt an eine proteinarme Diät halten.

"Dies ist eine Chance, kein Problem."

Die Forscher fügten ein Gen in Nissle ein, das den Bakterien die Möglichkeit gab, Phenylalanin in eine Verbindung abzubauen, die sicher im Urin ausgeschieden wird. Dann gaben sie die biotechnologisch hergestellten Bakterien an Mäuse, denen die Fähigkeit fehlte, Phenylalanin zu metabolisieren. Am nächsten Tag waren die Phenylalaninspiegel einiger Mäuse um die Hälfte gesunken.

Darüber hinaus fanden die Forscher nach einer einwöchigen Behandlung keine signifikanten Veränderungen an der DNA der konstruierten Sorte, was darauf hindeutet, dass Nissle als Chassis für probiotische Therapien über kurze Zeiträume hinweg sicher verwendet werden könnte.

Die Feststellung, dass sich Probiotika bei Individuen mit unterschiedlichen Mikrobiomen und Diäten unterschiedlich entwickeln und verhalten, eröffnet Möglichkeiten für die Personalisierung der probiotika-basierten Medizin.

„Evolution ist eine Selbstverständlichkeit. Alles wird sich weiterentwickeln “, sagt Dantas. „Wir müssen keine Angst davor haben. Wir können die Prinzipien der Evolution nutzen, um ein besseres Therapeutikum zu entwickeln, das sorgfältig auf die Menschen zugeschnitten ist, die es brauchen. Dies ist eine Chance, kein Problem. “

Über die Autoren

Die Arbeit wurde von den National Institutes of Health, der National Science Foundation, der Kenneth Rainin Foundation und Stipendien an der Washington University in St. Louis unterstützt.

Quelle: Washington Universität in St. Louis

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