Darm-Bakterien helfen, den Blutdruck zu regulieren

In einer neuen Studie vermuten US-Wissenschaftler, dass Darmbakterien Teil eines komplexen Systems sind, das den Blutdruck des Körpers aufrechterhält. Sie haben entdeckt, dass ein spezieller Geruch wahrnehmender Rezeptor, der normalerweise in der Nase vorhanden ist, auch in Blutgefäßen im ganzen Körper gefunden werden kann. Im Darm reagiert der Rezeptor auf kleine Moleküle, die von Bakterien erzeugt werden, indem er den Blutdruck erhöht. Die Studie könnte helfen zu verstehen, wie Antibiotika, Probiotika und Änderungen in der Ernährung den Blutdruck beeinflussen.
Das Team, das von Forschern der Johns Hopkins University und der Yale University geleitet wird, schreibt in seiner Online - Ausgabe vom 11. Februar über ihre Arbeit, die sie in Mäusen und Laborkulturen durchgeführt haben Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
Erstautorin Jennifer Pluznick, Assistenzprofessorin für Physiologie an der Medizinischen Fakultät der Johns Hopkins University, sagte, sie seien überrascht gewesen, dass Darmbakterien zur Blutdruckregulierung und Gesundheit beitragen:
"Es gibt noch viel zu lernen über diesen Mechanismus, aber wir kennen jetzt einige der Spieler und wie sie interagieren", erklärt sie in einer Erklärung.

Olfaktorischer Rezeptor 78 Im ganzen Körper präsent

Rezeptoren sind Proteine, die normalerweise auf den Oberflächen von Zellen gefunden werden. Sie binden und reagieren auf selektive Moleküle, ähnlich wie ein Schloss nur durch einen spezifischen Schlüssel geöffnet werden kann. Die spezifischen Moleküle sind chemische Signale, die die Zelle veranlassen, etwas zu tun, z. B. teilen, sterben oder bestimmte Materialien in die Zelle eintreten oder aus ihr austreten lassen.

Vor einigen Jahren fand Pluznick in den Nieren geruchsempfindliche Rezeptoren (die man nur in der Nase vermutet), ein Ereignis, das sie als "glücklichen Zufall" bezeichnet.
Sie und ihr Team fanden, dass einer von ihnen, der olfaktorische Rezeptor 78 (Olfr78), um die Hauptäste der Nierenarterie und auch in die kleinen Gefäße oder Arteriolen, die in die Filter der Niere führen, punktiert war.
Als sie weiter guckten, fanden sie Olfr78 überall im Körper, in den Wänden von kleinen Blutgefäßen sitzend, mit mehr von ihnen in Herz, Zwerchfell, Skelettmuskel und Haut.

Kurzkettige Fettsäuren, die von Darmbakterien produziert werden, beeinflussen den Blutdruck

Fasziniert von ihrem Fund machten sich Pluznick und seine Kollegen daran, herauszufinden, welche Moleküle an Olfr78 binden. Sie programmierten Zellen, um den Rezeptor auf ihren Oberflächen zu exprimieren, und richteten sie so aus, dass ein Molekül, das daran gebunden war, die Reaktion einer lichtemittierenden Chemikalie auslöst. Jedes Mal, wenn die Zelle "aufleuchtete", bedeutete dies, dass ein bestimmtes Molekül erfolgreich an Olfr78 gebunden hatte.
Eine Reihe von Tests mit verschiedenen molekularen Cocktails ergab, dass Olfr78 nur an Essigsäure gebunden war, besser bekannt als Essig.
Weitere Tests zeigten, dass Propionat auch an Olfr78 bindet.

Essigsäure, ihr Derivat Acetat und Propionat, sind Teil einer Familie von Molekülen, die kurzkettige Fettsäuren (SCFAs) genannt werden. SCFAs werden im Dickdarm als Ergebnis der bakteriellen Fermentation von löslichen Ballaststoffen produziert. Sie werden dann in den Blutkreislauf aufgenommen, wo sie mit Olfr78 interagieren können.
Wenn Mäusen, denen das Olfr78-Gen fehlte, SCFAs verabreicht wurden, beobachteten die Wissenschaftler, dass ihr Blutdruck sank, was darauf hindeutet, dass SCFAs normalerweise dazu führen, dass es hochgeht. Aber als sie den normalen Mäusen, die das Olfr78-Gen hatten, SCFAs verabreichten, waren sie überrascht, dass dies auch den Blutdruck senken ließ, wenn auch nicht so weit wie bei den anderen Mäusen.

Komplexe, widersprüchliche Beziehungen zwischen SCFAs und Rezeptoren

Das Team entschied, herauszufinden, was passieren würde, wenn sie alle verfügbaren Quellen von SCFAs Olfr78 in den Mäusen reduzieren würde, einschließlich der von den Darmbakterien produzierten.
Also wischten sie die Darmbakterien in den Mäusen aus, indem sie sie auf einen dreiwöchigen Antibiotika-Kurs setzten und ihren Blutdruck überwachten. Die normalen Mäuse zeigten wenig Veränderung, aber der Blutdruck in den Mäusen ohne Olfr78 stieg an. Dies legte nahe, dass die Beziehung zwischen Olfr78, SCFAs, und Blutdruck etwas komplizierter war, als es zuerst aussah: waren andere Faktoren beteiligt?
Das Team entdeckte schließlich einen nicht geruchsbezogenen Rezeptor, Gpr41, spielt ebenfalls eine Rolle. Gpr41 bindet auch an SCFAs, und wenn dies der Fall ist, sinkt der Blutdruck.
Es gab also zwei widersprüchliche Effekte: Wenn sie an Olfr78 binden, erhöhen SCFAs den Blutdruck, aber wenn sie an Gpr41 binden, sinkt der Blutdruck. Der Effekt von Gpr41 ist jedoch stärker, so dass ein Anstieg der SCFAs insgesamt zu einer Blutdrucksenkung führt.
Pluznick sagt, es gibt "viele Spieler, die an der Aufrechterhaltung eines stabilen Blutdrucks beteiligt sind", und sie haben nur einige von ihnen gefunden.
"Wir wissen nicht, warum es vorteilhaft wäre, wenn der Blutdruck nach dem Essen abnimmt oder warum Darmmikroben eine Rolle bei der Signalisierung dieser Veränderung spielen. Aber unsere Arbeit öffnet die Tür, um die Auswirkungen von Antibiotika-Behandlungen, Probiotika und anderen Ernährungsumstellungen auf den Blutdruck bei Mäusen und vielleicht auch bei Menschen zu untersuchen ", fügt sie hinzu.
Zuschüsse vom Nationalen Institut für Diabetes und Verdauungs- und Nierenkrankheiten und der Leducq-Stiftung finanzierten die Studie.
Eine Tierstudie veröffentlicht in der Zeitschrift für Proteomforschung im Jahr 2012, schlägt vor, dass Bakterien im Dickdarm spielen auch eine Rolle bei der Fettleibigkeit spielen, indem sie die Aktivität von Energie verbrennenden braunen Fett verlangsamen.
Geschrieben von Catharine Paddock