Schlaganfall: Darmbakterien-Botenstoff Indol kann Hirnschäden verstärken

Die Signale zwischen dem Magen-Darm-Trakt und dem zentralen Nervensystem rücken zunehmend in den Fokus der neurologischen Forschung. Forschende der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) konnten einen spezifischen Kommunikationsweg dieser sogenannten Darm-Hirn-Achse identifizieren.

Die im Fachjournal Cell veröffentlichte Untersuchung zeigt, dass der mikrobielle Botenstoff Indol die Ausprägung von Hirnschädigungen nach einem Schlaganfall maßgeblich beeinflussen kann.

Der molekulare Signalweg über dendritische Zellen

Ausgangspunkt des Prozesses sind bestimmte Darmbakterien, darunter Stämme von Escherichia coli, die über das Gen tnaA verfügen. Mithilfe dieses Gens bilden die Mikroorganismen aus der Aminosäure Tryptophan den Botenstoff Indol. Im Rahmen von Versuchen im Mausmodell stellte das Forschungsteam fest, dass indolbildende Bakterien zu einer Verschlimmerung von Hirnschäden nach einem Schlaganfall führten.

Verantwortlich dafür ist nach Erkenntnissen der LMU-Wissenschaftler eine Fehlsteuerung im Immunsystem: Das von den Bakterien produzierte Indol aktiviert den Arylhydrocarbon-Rezeptor (AHR) in intestinalen dendritischen Zellen übermäßig. Durch diese Überaktivierung wird die schützende Immunfunktion der dendritischen Zellen empfindlich gestört. In der Folge vergrößerten sich bei den Tieren die Gewebeschäden im Gehirn.

Schutzmechanismen durch Hemmung des Rezeptors

Die Experimente lieferten zugleich Hinweise auf potenzielle therapeutische Ansätze. Wurde der Arylhydrocarbon-Rezeptor gezielt in den dendritischen Zellen ausgeschaltet, zeigte sich bei den Versuchstieren ein deutlicher Schutzeffekt. Die modifizierten dendritischen Zellen wanderten vermehrt aus dem Darm in die Hirnhäute ab. Vor Ort förderten sie schützende T-Zellen, was die Schäden am Nervengewebe spürbar reduzierte.

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Auf Basis dieser Beobachtungen schlussfolgern die Forschenden, dass eine medikamentöse AHR-Hemmung künftig eine Möglichkeit bieten könnte, um das Infarktvolumen sowie neurologische Folgeschäden nach einem Schlaganfall einzudämmen.

Assoziationen bei Patientinnen und Patienten

Ergänzend zu den tierexperimentellen Daten untersuchte das Team der LMU auch klinische Zusammenhänge beim Menschen. Bei Personen mit einem ischämischen Schlaganfall ging ein vermehrtes Vorkommen des bakteriellen tnaA-Gens im Darm mit einem schlechteren funktionellen Ergebnis einher.

Zudem traten die entsprechenden tnaA-tragenden Bakterien bei Menschen mit bekannten Risikofaktoren für Gefäßerkrankungen, insbesondere Adipositas und Typ-2-Diabetes, gehäuft auf.

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Trotz dieser signifikanten Korrelationen betonen die Autorinnen und Autoren der Studie den vorläufigen Charakter der humanen Befunde. Bei den Daten von Patientinnen und Patienten handele es sich bislang um einen rein assoziativen Zusammenhang.

Ob sich der im Mausmodell detailliert nachgewiesene Mechanismus und die damit verbundenen Behandlungsansätze direkt auf den Menschen übertragen lassen, muss in weiteren wissenschaftlichen Untersuchungen erst noch geklärt werden.

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