Zucker und Antibiotika: 100 Gramm mehr senken die Darmvielfalt um 24,1 Prozent

Forschungsergebnisse des chinesischen Zentrums für Krankheitskontrolle und -prävention (China CDC) weisen auf einen neu entdeckten Regulationsweg zwischen Darm und Lunge hin.

In einer im Juli im Fachjournal npj Biofilms and Microbiomes veröffentlichten Studie identifizierten Wissenschaftler das Probiotikum Leuconostoc mesenteroides MY2024 als potenziellen therapeutischen Ansatz zur Linderung von allergischem Asthma.

Die Untersuchungen am Mausmodell belegen, dass dieser spezifische Bakterienstamm die Ausprägung der Erkrankung über Stoffwechselprozesse positiv beeinflusst.

Wirkmechanismus und Unabhängigkeit vom Mikrobiom

Der identifizierte Wirkmechanismus basiert laut den Studienergebnissen auf der Produktion von Cinnamonsäure durch das Probiotikum. Diese löst eine Signalkaskade über STAT1-SAT1 aus, die zu einem verstärkten Abbau von Spermidin führt. In der Folge sinkt die sogenannte eIF5A-Hypusinierung, was wiederum die Anzahl der entzündungsfördernden M2-Makrophagen in der Lunge reduziert.

Ein wesentlicher Aspekt der Untersuchung des China CDC ist die Feststellung, dass die Wirkung des Stammes MY2024 unabhängig von der bestehenden Darmflora eintritt.

Die Forscher beobachteten den lindernden Effekt auf das allergische Asthma auch dann, wenn das ursprüngliche Mikrobiom zuvor durch die Gabe von Breitbandantibiotika weitgehend eliminiert worden war. Dies deutet darauf hin, dass die vom Probiotikum produzierten Metaboliten direkt mit dem Immunsystem des Wirts interagieren.

Einflüsse von Ernährung und Medikation auf die mikrobielle Diversität

Ergänzende Erkenntnisse zur systemischen Bedeutung des Darm-Mikrobioms lieferte eine aktuelle Untersuchung von Forschungseinrichtungen in Kalifornien und New York, darunter das City of Hope National Medical Center. In der im Fachmagazin Nature publizierten Studie wurde analysiert, wie eine zuckerreiche Ernährung die durch Antibiotika verursachte Schädigung der Darmflora verstärkt.

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Die Auswertung von Daten von 173 Patienten nach einer hämatopoetischen Stammzelltransplantation ergab, dass pro 100 Gramm zusätzlichem Zuckerkonsum während einer Antibiotikabehandlung die mikrobielle Vielfalt (?-Diversität) um 24,1 Prozent sank. Besonders auffällig war die Ausbreitung von Enterococcus faecium.

Ein hoher Zuckerkonsum an Tagen mit Antibiotikagabe war zudem mit einem um 12 Prozent erhöhten Sterberisiko assoziiert. Im Mausmodell führte die Gabe von Saccharose unter Antibiotikaeinfluss zu einer bis zu 33,4-fachen Vermehrung von Enterokokken, während Zucker allein oder Antibiotika allein deutlich geringere Auswirkungen auf das Mikrobiom zeigten.

Parallel dazu untersuchten Forscher der Northwestern University den Wirkmechanismus des Diabetes-Medikaments Metformin. Entgegen der bisherigen Annahme einer rein renalen Ausscheidung ohne Verstoffwechselung zeigt die Forschung, dass Metformin die mitochondriale Aktivität im Darm hemmt. Dies zwingt die Zellen zur verstärkten Glykolyse, wodurch die Glukoseaufnahme aus dem Blut erhöht und der Blutzuckerspiegel gesenkt wird.

Mikrobielle Metaboliten als Indikatoren für den Therapieerfolg

Auch in der Onkologie gewinnen mikrobielle Stoffwechselprodukte an Bedeutung. Eine multizentrische Studie unter Beteiligung der Universitätskliniken München, Heidelberg und Regensburg untersuchte 129 Patienten, die eine CAR-T-Zell-Therapie erhielten. Die in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass bestimmte Metaboliten den Behandlungserfolg vorhersagen können.

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Niedrige Spiegel an Valeriansäure vor Therapiebeginn korrelierten demnach mit einem erhöhten Risiko für ein Fortschreiten der Erkrankung. Umgekehrt konnten erhöhte Indol-Metaboliten mit ungünstigen klinischen Verläufen in Verbindung gebracht werden.

Die Forscher entwickelten auf Basis dieser Daten einen metabolitgestützten Risiko-Score, um das Ansprechen auf die Immuntherapie besser einschätzen zu können. Eine klinische Folgestudie zum gezielten Mikrobiota-Transfer ist bereits in Vorbereitung.

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