Gut Microbiome-Forschung schreitet durch Sprünge und Grenzen voran

Zwei neue Studien erweitern unser Wissen über die Darmflora und ihre Funktionsweise.

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Die erste Bevölkerungsstudie zur Korrelation zwischen psychischer Gesundheit und Darmmikrobiom – basierend auf Daten von über tausend Personen, die am flämischen Gut Flora-Projekt (FGFP) teilnehmen – ist heute online verfügbar. FGFP ist eine der weltweit größten Studien zur Darmflora und bietet möglicherweise bahnbrechende empirische Beweise für menschliche Darmmikrobiota und -mikrobiome.

Kürzlich haben Forscher der niederländischen VIB-KU Leuven (die das FGFP beaufsichtigen) bestimmte Darmbakterien gefunden, die positiv oder negativ mit der psychischen Gesundheit und der Lebensqualität korrelieren.

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Der Artikel „Das neuroaktive Potenzial des menschlichen Darms Microbiota in Lebensqualität und Depression“ wurde online am 4. Februar in der Fachzeitschrift Nature Microbiology veröffentlicht . Diese Studie liefert wertvolle Hinweise auf bestimmte Darmmikrobiomkolonien, die neuroaktive Verbindungen produzieren können.

Für diese bahnbrechende Forschung analysierten die niederländischen Mikrobiologen des VIB-KU Leuven Centre for Microbiology die Fähigkeit von über 500 Darmbakterien, die aus dem menschlichen Magen-Darm-Trakt isoliert wurden, um neuroaktive Verbindungen herzustellen. Meines Wissens nach stellen diese Ergebnisse des Jeroen Raes Labs einen der ersten Darmmikrobiomkataloge dar, die sich auf die Neuroaktivität beziehen.

Raes und Kollegen stellten vor allem fest, dass zwei Bakteriengattungen, Coprococcus spp. und Dialister , waren bei Patienten mit klinischer Depression ständig eingeschränkt , unabhängig davon, ob der Studienteilnehmer Antidepressiva einnahm . Auf der anderen Seite sagten die Autoren: “Butyrat-produzierende Fäkalibakterium- und Coprococcus- Bakterien waren durchgängig mit Indikatoren für eine bessere Lebensqualität verbunden.”

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Die Ergebnisse dieser Forschung wurden durch eine unabhängige Gruppe von 1.063 Personen von Dutch LifeLines DEEP und eine weitere Gruppe von klinisch depressiven Patienten in den belgischen Universitätskliniken Leuven bestätigt.

„Viele neuroaktive Verbindungen werden im menschlichen Darm produziert. Wir wollten sehen, welche Darmmikroben diese Moleküle produzieren, abbauen oder modifizieren können. Unsere Toolbox ermöglicht nicht nur die Identifizierung der verschiedenen Bakterien, die bei psychischen Erkrankungen eine Rolle spielen könnten, sondern auch die Mechanismen, die möglicherweise mit dieser Interaktion mit dem Wirt zusammenhängen, “sagte die erste Autorin Mireia Valles-Colomer in einer Erklärung. “Wir haben zum Beispiel festgestellt, dass die Fähigkeit von Mikroorganismen, DOPAC, einen Metaboliten des menschlichen Neurotransmitters Dopamin, zu produzieren, mit einer besseren psychischen Lebensqualität verbunden ist.”

Gehen Sie mit Vorsicht vor: Konsumierende kommerzielle Probiotika können nach hinten losgehen

Bevor wir weiter lesen, gibt es einen wichtigen Vorbehalt gegen Probiotika und das Missverständnis, dass die Einnahme von rezeptfreien Nahrungsergänzungsmitteln, die eine bestimmte Belastung mit sogenannten „guten“ Darmbakterien haben, eine Art Allheilmittel sein könnte. Interpretieren Sie zum Beispiel den vorläufigen Befund von Valles-Colomer et al. (2019), dass der Abbau von Dialister-Spiegeln mit Depressionen korreliert ist, als eine Art verordnender Rat, ein generisches Probiotikum mit diesem Bakterium als hypothetischen Mikrobiom-basierten Weg zu suchen, um Depressionen in Schach zu halten. Das wäre rücksichtslos – ein schlechter Rat!

Quelle: Metamorworks / Shutterstock

Das Ökosystem Darmmikrobiom ist außerordentlich komplex und wird von unzähligen Faktoren beeinflusst, die Wissenschaftler gerade erst zu verstehen beginnen. Darüber hinaus kann es für manche Menschen nachteilig sein, kommerziell in Serie produzierte Probiotika zu konsumieren. (Siehe “Unerwartete Erkenntnisse veranlassen Wissenschaftler, Probiotika neu zu überdenken”, “In einem Brain Fog? Probiotika könnten der Schuldige sein” und “Rücken an Rücken-Studien mit Probiotika lösen Alarmglocken aus.”)

Vor einigen Tagen veröffentlichte die New York Times einen Artikel von Carl Zimmer: „Keime in Ihrem Bauch sprechen mit Ihrem Gehirn. Wissenschaftler wollen wissen, was sie sagen. “Dies steht die ganze Woche auf ihrer Liste mit den meisten E-Mails. In den letzten Jahren habe ich ausführlich über die bidirektionale Mikrobiom-Darm-Gehirn-Achse und den Vagusnerv berichtet. (siehe hier, hier, hier, hier.)

In seinem kürzlich in der Times erschienenen Artikel über die Darm-Hirn-Achse und die Mikrobiomforschung schreibt Zimmer:

„Die Forschung zeigt weiterhin bemerkenswerte Verbindungen zwischen dem Mikrobiom und dem Gehirn. Wissenschaftler finden Beweise dafür, dass Mikrobiome nicht nur eine Rolle bei der Alzheimer-Krankheit spielen können, sondern auch bei der Parkinson-Krankheit, Depressionen, Schizophrenie, Autismus und anderen Erkrankungen. So faszinierend diese Art der Forschung auch sein mag, sie hat eine große Einschränkung. Da Forscher Hunderte von Bakterienarten auf einmal übertragen, können die Experimente nicht feststellen, welche Faktoren insbesondere für die Veränderung des Gehirns verantwortlich sind. Jetzt ermitteln die Forscher einzelne Stämme, die scheinbar eine Wirkung haben. “

Der Artikel in der Times vom 28. Januar 2019 bezieht sich nicht auf die heute veröffentlichte neue Studie in Nature Microbiology , in der das oben erwähnte Darmmikrobiom mit neuroaktivem Potenzial identifiziert wurde. Die neuesten Erkenntnisse aus dem Raes Lab der VIB-KU Leuven dienen als Exponat A von „Forschern, die einzelne Stämme identifizieren, die scheinbar einen Effekt haben“ und Teil einer „Mikrobiom- und Gehirn“ -Zeitlinie sind, um die ich mich bemühen möchte in Echtzeit als Blogger aktualisiert.

Quelle: Flämisches Gut-Flora-Projekt (FGFP) / Raes Lab (VIB-KU Leuven)

“Die Beziehung zwischen dem mikrobiellen Stoffwechsel des Darms und der psychischen Gesundheit ist ein umstrittenes Thema in der Mikrobiomforschung”, sagte Raes in einer Erklärung. „Die Vorstellung, dass mikrobielle Metaboliten mit unserem Gehirn interagieren können – und damit Verhalten und Gefühle – ist faszinierend. Die Kommunikation zwischen Mikrobiom und Gehirn im Bauchraum wurde jedoch vor allem in Tiermodellen untersucht, wobei die menschliche Forschung hinterherhinkte. In unserer Studie auf Populationsebene haben wir mehrere Gruppen von Bakterien identifiziert, die mit der Depression und der Lebensqualität des Menschen in allen Bevölkerungsgruppen zusammenkamen. “

Für die nächste Phase dieser Forschung bereiten sich Jeroen Raes und sein Team auf eine weitere Probelaufrunde des flämischen Gut Flora-Projekts vor, die in Kürze beginnen wird. Das FGFP ist derzeit auf belgische Teilnehmer beschränkt. Wenn Sie jedoch nicht in Belgien wohnen und Interesse haben, an dieser Studie teilzunehmen, wenn diese international ist, senden Sie bitte Ihre Kontaktinformationen an [email protected].

Eine bahnbrechende Studie identifiziert über 100 bisher unbekannte Arten von humanen Darmbakterien

Neben der jüngsten Studie von Valles-Colomer et al. (2019), eine andere Studie eines anderen internationalen Forscherteams (heute veröffentlicht) hat 105 neuartige Spezies von menschlichen Darmbakterien identifiziert und isoliert. Dieses Papier, „Eine Sammlung bakterieller Genome und Kulturen von Humandarm für verbesserte Metagenomik-Analysen“, wurde online am 4. Februar in Nature Biotechnology veröffentlicht .

„Diese Studie hat zur Schaffung der größten und umfassendsten öffentlichen Datenbank für Darmbakterien im Zusammenhang mit der menschlichen Gesundheit geführt. Das Darmmikrobiom spielt eine wichtige Rolle bei Gesundheit und Krankheit. Diese wichtige Ressource wird die Art und Weise, wie Forscher das Mikrobiom untersuchen, grundlegend verändern “, sagte der erste Autor Samuel Forster vom Wellcome Sanger Institute und dem Hudson Institute of Medical Research in Australien in einer Erklärung.

Diese Ergebnisse sind Anlage B von “Forschern [, die einzelne Stämme identifizieren, die scheinbar eine Wirkung zu haben scheinen”.

Die Autoren (Forster et al., 2019) erklären die Bedeutung dieser Entdeckung: „Wir präsentieren die Sammlung humaner gastrointestinaler Bakterienkulturen (HBC), einen umfassenden Satz von 737 Ganz-Genom-sequenzierten Bakterienisolaten, die 273 Arten repräsentieren (105 neuartige Arten) ) von 31 Familien, die in der menschlichen Magen-Darm-Mikrobiota gefunden wurden. Die HBC erhöht die Anzahl der bakteriellen Genome, die von menschlichen Magen-Darm-Mikrobiota stammen, um 37%. Die daraus resultierende globale gastrointestinale Bakteriengenom-Sammlung (HGG) klassifiziert 83% der Gattungen durch Abundanz in 13.490 mit Metallsequenzen versehenen metagenomischen Proben, verbessert die taxonomische Klassifizierung um 61% im Vergleich zur Genom-Sammlung des Human Microbiome Project (HMP) und erreicht eine Einstufung auf Subspezies-Ebene fast 50% der Sequenzen. ”

Der leitende Autor Trevor Lawley, ebenfalls vom Wellcome Sanger Institute, sagte: „Diese Kultursammlung einzelner Bakterien wird einen entscheidenden Einfluss auf die Grundlagen- und Translationsforschung von Mikrobiomen haben. Durch die Kultivierung des Unkultivierbaren haben wir eine Ressource geschaffen, die die Mikrobiom-Analyse schneller, billiger und genauer macht und die weitere Untersuchung ihrer Biologie und ihrer Funktionen ermöglicht. Dies wird uns letztendlich dazu führen, neue Diagnostika und Therapien für Erkrankungen wie Magen-Darm-Erkrankungen, Infektionen und Immunerkrankungen zu entwickeln. “

Verweise

Mireia Valles-Colomer, Gwen Falony, Youssef Darzi, Ettje F. Tigchelaar, Jun. Wang, Raul Y. Tito, Carmen Schiweck, Alexander Kurilshikov, Marie Joossens, Cisca Wijmenga, Stephan Claes, Lukas Van Oudenhove, Alexandra Schernakova, Sara Vieira-Silva und Jeroen Raes. “Das neuroaktive Potenzial der menschlichen Darmflora in Lebensqualität und Depression.” Nature Microbiology (Erstveröffentlichung: 4. Februar 2019) DOI: 10.1038 / s41564-018-0337-x

Samuel C. Forster, Nitin Kumar, O. Anonye, ​​Alexandre Almeida, Elisa Viciani, Mark D. Stares, Matthew Dunn, Tapoka T. Mkandawire, Ana Zhu, Yan Shao, Lindsay J. Pike, Thomas Louie und Hilary P. Browne Alex L. Mitchell, B. Anne Neville, Robert D. Finn und Trevor D. Lawley. “Eine Sammlung bakterieller Genome und Kulturen des Humandarms für verbesserte metagenomische Analysen.” Nature Biotechnology (Erstveröffentlichung: 4. Februar 2019) DOI: 10.1038 / s41587-018-0009-7