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Ein Forschungsteam des Centrums für Thrombose und Hämostase (CTH) der Universitätsmedizin Mainz hat erstmals gezeigt, dass Darmbakterien die sogenannte Darmbarriere schwächen können. Dabei hemmen sie den sogenannten Hedgehog-Signalweg. Dieser ist maßgeblich dafür verantwortlich, dass sich eine funktionierende Darmbarriere bildet. Die Darmbarriere steuert die Nährstoffaufnahme und verhindert, dass schädigende Substanzen aufgenommen werden. Ist sie gestört, können chronisch-entzündliche Darmerkrankungen und Darmkrebs entstehen. Die in der Zeitschrift Nature Metabolism veröffentlichten Forschungsergebnisse sind grundlegend, um neue Therapien für Darmerkrankungen entwickeln zu können.
Forschende der Universitätsmedizin Mainz untersuchen Rolle des Mikrobioms bei der Entstehung von Darmerkrankungen
Ein Forschungsteam des Centrums für Thrombose und Hämostase (CTH) der Universitätsmedizin Mainz hat erstmals gezeigt, dass Darmbakterien die sogenannte Darmbarriere schwächen können. Dabei hemmen sie den sogenannten Hedgehog-Signalweg. Dieser ist maßgeblich dafür verantwortlich, dass sich eine funktionierende Darmbarriere bildet. Die Darmbarriere steuert die Nährstoffaufnahme und verhindert, dass schädigende Substanzen aufgenommen werden. Ist sie gestört, können chronisch-entzündliche Darmerkrankungen und Darmkrebs entstehen. Die in der Zeitschrift Nature Metabolism veröffentlichten Forschungsergebnisse sind grundlegend, um neue Therapien für Darmerkrankungen entwickeln zu können.
Der Darm beherbergt über 100 Billionen Bakterien – das sind mehr als ein Mensch aus Körperzellen besteht. Die Gesamtheit der Mikroorganismen im Darm wird auch als Mikrobiom oder Darmflora bezeichnet. Die Aufgaben der Darmbakterien sind vielfältig: Sie helfen zum Beispiel bei der Verdauung, verhindern, dass sich Krankheitserreger ansiedeln und trainieren das Immunsystem. Es gibt jedoch auch Bakterien, die zum Beispiel Blähungen oder Verdauungsprobleme verursachen können. Bislang ist nicht bekannt, über welche Mechanismen das Mikrobiom den Darm und seine Gesundheit beeinflussen kann.
„Wir konnten erstmals identifizieren, welcher Signalweg für eine stabile Darmbarriere relevant ist und wie das Darmmikrobiom diese beeinflussen kann. Wie stark sich die Darmbarriere ausprägt, bestimmt ein Mechanismus im Darmepithel, der als Hedgehog-Signalweg bezeichnet wird. Die Darmbakterien können diesen wichtigen Hedgehog-Signalweg hemmen und so die Darmbarriere schwächen“, erläutert Dr. Giulia Pontarollo, die Erstautorin der Publikation und wissenschaftliche Mitarbeiterin am CTH.
Um unter den Billionen Darmbakterien die Zusammenhänge einer Bakterienart im Detail erkennen zu können, haben die Mainzer Forschenden eine besondere Methode angewendet: die so-genannte Gnotobiotik. „Mit dieser Methode können wir die Wechselwirkung der Bakterien mit dem Organismus entschlüsseln, indem wir unter keimfreien Bedingungen im Tiermodell eine einzelne Interaktion spezifisch untersuchen. Nur so lassen sich die nützlichen von den schädigenden Bakterien unterscheiden“, erklärt Univ.-Prof. Dr. Christoph Reinhardt, Arbeitsgruppenleiter am Centrum für Thrombose und Hämostase (CTH) der Universitätsmedizin Mainz und Mitglied im Gutenberg Forschungskolleg (GFK).
Die Forschenden stellten fest, dass die Interaktion der Bakterien mit der Darmbarriere einen Mechanismus auslöst, durch den das Protein Neuropilin-1 im Darmepithel abgebaut wird. Ohne dieses wichtige Protein sinkt die Aktivität des Hedgehog-Signalwegs. Dies führt dazu, dass die Zellentwicklung gestört ist und weniger stabilisierende Bestandteile im Darmepithel gebildet wer-den. Die Folge: eine geschwächte und durchlässige Darmbarriere.
Darüber hinaus entdeckte das Forschungsteam, dass ein Mangel an Neuropilin-1 die Bildung von Gefäßen in den Darmzotten beeinträchtigt. Diese Kapillargefäße sind besonders wichtig, um Nährstoffe effektiv aufnehmen zu können.
„Diese neuen Erkenntnisse sind essentiell, um zu verstehen, wie durch das Mikrobiom Entzün-dungsreaktionen im Darm und die Entstehung von Darmkrebs gefördert werden. Unser Ziel ist es, dieses Wissen in die klinische Forschung zu überführen, um gezielt neue therapeutische Strategien ableiten zu können“, so Professor Reinhardt.
Das Forschungsteam des CTH kooperierte in seinem Forschungsprojekt unter anderem mit dem Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK), dem Translational Animal Research Center (TARC) der Universitätsmedizin Mainz sowie mit dem Universitätsklinikum Frankfurt (Priv. Doz. Dr. Christoph Welsch).
Originalpublikation:
Pontarollo, G., Kollar, B., Mann, A. et al. Commensal bacteria weaken the intestinal barrier by suppressing epithelial neuropilin-1 and Hedgehog signaling. Nat Metab (2023).
DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00828-5
Bildunterschrift: Forschende am CTH der Universitätsmedizin Mainz haben gezeigt, dass Darmbakterien die Darmbarriere schwächen und dadurch die Entstehung von Darmerkrankun-gen beeinflussen können. Das Bild zeigt eine mikroskopische Aufnahme von Dünndarmzotten mit Kapillargefäßen (grün) und Zellkernen (blau).
Bildquelle: © Universitätsmedizin Mainz / Christoph Reinhardt
Kontakt:
Univ.-Prof. Dr. Christoph Reinhardt, Centrum für Thrombose und Hämostase (CTH), Universitätsmedizin Mainz, Telefon 06131 17-8280,
E-Mail Christoph.Reinhardt@unimedizin-mainz.de
Pressekontakt:
Dr. Natkritta Hüppe, Stabsstelle Unternehmenskommunikation, Universitätsmedizin Mainz,
Telefon 06131 17-7771, E-Mail pr@unimedizin-mainz.de
Über die Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Die Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz ist die einzige medizinische Einrichtung der Supramaximalversorgung in Rheinland-Pfalz und ein international anerkannter Wissenschaftsstandort. Sie umfasst mehr als 60 Kliniken, Institute und Abteilungen, die fächerübergreifend zusammenarbeiten und jährlich mehr als 320.000 Menschen stationär und ambulant versorgen. Hochspezialisierte Patientenversorgung, Forschung und Lehre bilden in der Universitätsmedizin Mainz eine untrennbare Einheit. Mehr als 3.500 Studierende der Medizin und Zahnmedizin sowie rund 700 Fachkräfte in den verschiedensten Gesundheitsfachberufen, kaufmännischen und technischen Berufen werden hier ausgebildet. Mit rund 8.700 Mitarbeitenden ist die Universitätsmedizin Mainz zudem einer der größten Arbeitgeber der Region und ein wichtiger Wachstums- und Innovationsmotor. Weitere Informationen im Internet unter https://www.unimedizin-mainz.de.
Das Bild zeigt eine mikroskopische Aufnahme von Dünndarmzotten mit Kapillargefäßen (grün) und Zellke ...
© Universitätsmedizin Mainz / Christoph Reinhardt
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students
Biology, Chemistry, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
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Das Bild zeigt eine mikroskopische Aufnahme von Dünndarmzotten mit Kapillargefäßen (grün) und Zellke ...
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