Laut einer Studie hat die Ernährung einen größeren Einfluss auf die Darmmikroben als auf die Abwehrmoleküle des Darms

Forscher der Universität Umeå haben herausgefunden, dass unter den vielen Faktoren, die die Zusammensetzung der Darmmikrobiota prägen, die Ernährung einen viel stärkeren Einfluss hat als die Defensine, die vom Körper produzierte Abwehrmoleküle des Darms sind. Stattdessen identifizierten sie eine mögliche Rolle dieser Moleküle bei der Verhinderung erhöhter Blutzuckerspiegel nach dem Verzehr einer kalorienreichen „westlichen Diät“.

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift veröffentlicht Mikrobiologisches Spektrum.

„Während die Wirkung von Defensinen auf die Zusammensetzung der erwachsenen Mikrobiota im Vergleich zur Ernährung eher gering ist, spielen Defensine immer noch eine sehr wichtige Rolle beim Schutz vor mikrobiellen Infektionen; und unsere Forschung unterstreicht ihre schützende Rolle gegen die metabolischen Komplikationen, die danach auftreten können Aufnahme einer fett- und zuckerreichen Ernährung nach westlichem Vorbild“, sagt Fabiola Puértolas Balint, Ph.D. Student am Institut für Molekularbiologie der Universität Umeå.

Sie arbeitet in der Forschungsgruppe von Björn Schröder, die auch dem Umeå Center of Microbial Research, UCMR, und The Laboratory for Molecular Infection Medicine Sweden, MIMS, an der Universität Umeå angegliedert ist.

Die Darmmikrobiota bezieht sich auf die Gemeinschaft von Billionen von Mikroorganismen, die im Darm eines jeden Menschen leben. In den letzten Jahrzehnten wurde die Fülle spezifischer Bakterien in dieser Gemeinschaft aufgrund ihres Zusammenhangs mit vielen Krankheiten, darunter entzündlichen Darmerkrankungen, Fettleibigkeit und Diabetes, und sogar psychischen Störungen, ausgiebig untersucht. Die mikrobielle Gemeinschaft wird während der Geburt ausgesät, wonach mehrere interne und externe Faktoren dazu beitragen, die Gemeinschaft zu ihrer endgültigen Zusammensetzung zu formen. Zu diesen Faktoren gehören unter anderem Ernährung (insbesondere Ballaststoffe), Genetik, Medikamente, Bewegung und Abwehrmoleküle, die sogenannten antimikrobiellen Peptide.

Antimikrobielle Peptide können als körpereigene, natürlich produzierte antibiotische Moleküle angesehen werden. Insbesondere die größte Gruppe antimikrobieller Peptide – die Defensine – wird von allen Körperoberflächen produziert, einschließlich der Haut, der Lunge und des Magen-Darm-Trakts. Defensine gelten als erste Verteidigungslinie des Immunsystems gegen Infektionen, gleichzeitig wird ihnen aber auch eine wesentliche Rolle bei der Gestaltung der Zusammensetzung der Mikrobiota im Dünndarm zugeschrieben. Allerdings war bisher unklar, wie groß ihre Wirkung im Vergleich zur Ernährung ist, die bekanntermaßen einen großen Einfluss hat.

Um dies zu untersuchen, verwendeten die Forscher aus dem Labor von Björn Schröder normale gesunde Mäuse und verglichen ihre Mikrobiota-Zusammensetzung im Dünndarm mit Mäusen, die keine funktionellen Defensine im Darm produzieren konnten, und dann wurden beide Mausgruppen entweder mit einer gesunden Ernährung oder einer niedrigen ballaststoffreiche Ernährung nach westlichem Vorbild.

„Als wir die Zusammensetzung der Mikrobiota im Darm und an der Darmwand zweier verschiedener Regionen im Dünndarm analysierten, waren wir überrascht – und leicht enttäuscht –, dass Defensine nur einen sehr geringen Einfluss auf die Zusammensetzung der gesamten Mikrobiota hatten“, sagt Björn Schröder.

Allerdings wirkten die intestinalen Defensine noch teilweise direkt an der Darmwand, wo die Defensine produziert und ausgeschieden werden. Hier schienen einige unterschiedliche Bakterien von der Anwesenheit von Defensinen betroffen zu sein, darunter Dubosiella und Bifidobakterien, wahrscheinlich aufgrund der selektiven antimikrobiellen Aktivität der Defensine.

„Überraschenderweise fanden wir auch heraus, dass die Kombination aus westlicher Ernährung und Mangel an funktionellen Defensinen zu erhöhten Nüchtern-Blutzuckerwerten führte, was darauf hindeutet, dass Defensine bei ungesunder Ernährung zum Schutz vor Stoffwechselstörungen beitragen können“, sagt Björn Schröder.

Die Ergebnisse legen nahe, dass Strategien, die darauf abzielen, die Zusammensetzung der Mikrobiota positiv zu modulieren, sich eher auf die Ernährung konzentrieren sollten, da die Modulation der Zusammensetzung über eine erhöhte Produktion von eigenen Wirtsabwehrmolekülen, wie Defensinen, möglicherweise nur einen geringen Einfluss auf die Gesamtzusammensetzung hat. Es ist jedoch möglich, dass gerade in jungen Jahren, wenn die Mikrobiotagemeinschaft noch nicht vollständig ausgereift ist, Defensine einen stärkeren Einfluss auf die mikrobielle Zusammensetzung haben. Dennoch kann die Erhöhung der Produktion von Defensinen eine wertvolle Option sein, um der Entwicklung von Stoffwechselstörungen vorzubeugen.