Wie Umweltmikroben die Reproduktion von Fruchtfliegen fördern

Wenn wir an Mikrobiome denken, denken viele von uns wahrscheinlich zuerst an die nützlichen Mikroorganismen, die in unserem Darm leben. Doch nun haben Forscher aus Japan und den USA herausgefunden, wie die in Fruchtfliegen lebenden Mikroben ihre Fortpflanzung verbessern können.

In einem kürzlich veröffentlichten Studie In Kommunikationsbiologiehat die Forschungsgruppe herausgefunden, dass Mikroben im Mikrobiom der Fruchtfliege an der Kontrolle der Keimbahnstammzellen beteiligt sind, die Eier bilden, und an der anschließenden Eireifung bei weiblichen Fruchtfliegen.

Das Mikrobiom – die Gemeinschaft von Mikroorganismen, die in und auf einem Wirt zusammenleben – spielt eine wichtige Rolle bei der Ermöglichung überlebensnotwendiger Funktionen. Dazu gehören die Regulierung des Stoffwechsels, die Aufnahme von Nährstoffen und die Fortpflanzung, einschließlich der Verbesserung der Fruchtbarkeit bei unzureichender Ernährung.

Allerdings sind die spezifischen molekularen Mechanismen, die es Mikroben ermöglichen, die Reifung der Keimbahn (der Zelllinie innerhalb eines Organismus, aus der Eizellen und Spermien entstehen) zu steuern, immer noch ein Rätsel.

„Wir schlagen vor, dass Mikroben verschiedene Stadien der Oogenese steuern, die zur Produktion von Eiern im Eierstock führen“, sagt die Hauptautorin der Studie, Ritsuko Suyama. „Sie können dies tun, indem sie den Hormonspiegel und ihre aufeinanderfolgenden Signalwege verändern und so die Fruchtbarkeit des Wirts bei schlechter Ernährung fördern.“

Die Forscher untersuchten die Auswirkungen von Mikroben auf die Oogenese bei Fruchtfliegen, Drosophila melanogaster. Mithilfe einer genetischen Analyse konnte das Team zeigen, dass Mikroben die Oogenese fördern, indem sie die Teilung von Eierstockzellen beschleunigen, den programmierten Zelltod unterdrücken und die Produktion von Keimbahnstammzellen (GSC) steigern, indem sie die Zellteilung beschleunigen und schließlich die Anzahl reifer Eizellen bei Weibchen erhöhen.

„Wir haben herausgefunden, dass die Verbesserung der Fortpflanzungsfunktion der Mikroben durch die Aktivierung der Hormonbahnen für Ecdyson und Juvenilhormone in den Keimbahnstammzellen – den Zellen, die sich zu Eiern entwickeln – gesteuert wird“, erklärt Toshie Kai, leitender Autor.

Ecdyson ist ein Steroidhormon, das die Häutung von Insekten reguliert. Die Forscher fanden heraus, dass der Ecdyson-Signalweg ein wichtiger Mediator für einen mikrobeninduzierten Anstieg der GSCs und der Eizellreifung sein könnte. Mittlerweile ist der Juvenilhormonweg nur an der GSC-Proliferation beteiligt, was darauf hindeutet, dass die Hormonwege in verschiedenen Stadien der Oogenese aktiviert werden.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Umweltmikroben die Fortpflanzung des Wirts verbessern können, indem sie die Hormonausschüttung kontrollieren und die Oogenese in ihren Wirten steigern“, sagt Suyama.

Diese neuen Entdeckungen über Wirt-Mikroben-Interaktionen könnten neue Wege zur Verbesserung der reproduktiven Gesundheit eröffnen, beispielsweise durch neue Behandlungen mit Probiotika. Insbesondere werden die Ergebnisse dieser Studie zum Verständnis beitragen, wie Mikroben die Fortpflanzungsprozesse ihres Wirts ankurbeln, was die Tür für neue Methoden zur Verbesserung der Fruchtbarkeit und der Behandlung von Unfruchtbarkeit öffnen wird.