Darm-Mikrobiom trägt zu Parkinson bei, Studien zufolge

In den letzten Jahren haben Forscher eine Fülle von Informationen darüber entdeckt, wie das Darmmikrobiom - die Population von Mikroorganismen im Darm - unsere Gesundheit beeinflusst. Wissenschaftler enthüllen jetzt zum ersten Mal, dass Darmmikroben eine Schlüsselrolle bei der Parkinson-Krankheit spielen können.
Forscher vermuten, dass das Darmmikrobiom eine wichtige Rolle bei der Parkinson-Krankheit spielen könnte.

In einer Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Zellezeigen Forscher, wie Veränderungen im Darmmikrobiom eines Parkinson-Mausmodells zu Hirnanomalien und motorischen Defiziten führen, die für die Krankheit charakteristisch sind.

Die Forscher sagen, ihre Erkenntnisse könnten uns näher bringen neue Behandlungen für Parkinson-Krankheit - eine progressive Bewegungsstörung, die geschätzt wird, betreffen bis zu 1 Million Amerikaner.

"Wir haben zum ersten Mal eine biologische Verbindung zwischen dem Darmmikrobiom und der Parkinson-Krankheit entdeckt", sagt Senior-Autor Sarkis Mazmanian vom California Institute of Technology in Pasadena.

"Im Allgemeinen", fügt er hinzu, "zeigt diese Forschung, dass eine neurodegenerative Krankheit ihren Ursprung im Darm haben kann, und nicht nur im Gehirn, wie zuvor angenommen wurde."

Das Darmmikrobiom und die Gesundheit

In unserem Darm leben Zehntausende von Mikroorganismen, die aus mindestens 1.000 Arten bekannter Bakterien und mehr als 3 Millionen Genen bestehen.

Während ein Drittel der Darmmikroben den meisten Individuen gemeinsam sind, sind die restlichen zwei Drittel für jeden von uns spezifisch; Sie entwickeln sich lebenslang, abhängig von der Ernährung und anderen Lebens- und Umweltbelastungen.

Forscher lernen zunehmend, wie sich Veränderungen des Darmmikrobioms auf die allgemeine Gesundheit und das Krankheitsrisiko auswirken. Studien haben Verbindungen zwischen veränderten Darmmikrobiota und Fettleibigkeit und Krebs sowie Bedingungen, die das Gehirn betreffen, einschließlich Autismus, Angst und Depression aufgedeckt.

Mazmanian und Team haben die Darm-Gehirn-Verbindung mit ihren neuen Forschungen gestärkt, nachdem sie aufgedeckt haben, wie das Darmmikrobiom an der Parkinson-Krankheit beteiligt sein könnte.

Frühere Studien haben gezeigt, dass das Darmmikrobiom bei Patienten mit Parkinson-Krankheit verändert ist, und diese Personen leiden häufig unter Verstopfung und anderen gastrointestinalen (GI) Problemen Jahre vor dem Auftreten von motorischen Problemen.

"Bemerkenswerterweise befinden sich 70 Prozent aller Nervenzellen im peripheren Nervensystem - also nicht das Gehirn oder das Rückenmark - im Darm, und das Nervensystem des Darms ist über den Vagusnerv direkt mit dem zentralen Nervensystem verbunden", bemerkt Mazmanian .

"Weil Magen-Darm-Probleme häufig den motorischen Symptomen um Jahre vorausgehen und weil die meisten Parkinson-Fälle durch Umweltfaktoren verursacht werden, stellten wir die Hypothese auf, dass Bakterien im Darm zur PD beitragen können."

Motorische Fähigkeiten besser bei keimfreien Parkinson-Mausmodellen

Um ihre Theorie zu testen, verwendeten Mazmanian und seine Kollegen Mäuse, die genetisch verändert wurden, um ein Protein namens Alpha-Synuclein zu überexprimieren, von dem allgemein angenommen wird, dass es zur Entwicklung von Parkinson beiträgt.

Als Ergebnis zeigten die Nager motorische Symptome und eine Alpha-Synuclein-Aggregation, die für die Krankheit charakteristisch sind.

Einige der Mäuse waren keimfrei; sie waren in einer völlig sterilen Umgebung gezüchtet worden, was dazu führte, dass ihnen Darmmikroben fehlten. Die verbleibenden Mäuse wurden in einer normalen Umgebung gezüchtet, was bedeutet, dass sie eine Fülle von komplexen Darmmikroben aufwiesen.

Wenn beide Gruppen von Mäusen Aufgaben erfüllten, die ihre motorischen Fähigkeiten prüften - wie das Laufen auf einem Laufband und das Überqueren eines Strahls -, stellte das Team fest, dass die keimfreien Mäuse viel besser abschnitten als die Mäuse mit Darmmikroben.

"Dies war der 'Eureka' Moment", sagt Erstautor Timothy Sampson, ein Postdoktorand in Biologie und Bioingenieurwesen am California Institute of Technology.

"Die Mäuse waren genetisch identisch, beide Gruppen produzierten zu viel ?Syn [alpha-Synuclein]. Der einzige Unterschied war das Vorhandensein oder Fehlen von Darm-Mikrobiota. Sobald Sie das Mikrobiom entfernen, haben die Mäuse selbst bei Überproduktion von ?Syn normale motorische Fähigkeiten . "

"Jetzt waren wir ziemlich zuversichtlich, dass Darmbakterien die Symptome von Parkinson regulieren und sogar dafür benötigt werden", fügt Sampson hinzu. "Also wollten wir wissen, wie das passiert."

Darm-Mikroben von Parkinson-Patienten lösten Symptome bei Mäusen aus

Als nächstes transplantierten die Forscher menschliche Darmmikroben von gesunden Erwachsenen oder Erwachsenen mit Parkinson-Krankheit - isoliert aus Stuhlproben - in die keimfreien Mäuse.

Die Mäuse, die mit Darmmikroben von Parkinson-Patienten transplantiert wurden, zeigten Symptome der Krankheit, einschließlich motorischer Probleme, Alpha-Synuclein-Aggregation und Entzündung, während Mäuse, die Darmmikroben von gesunden Erwachsenen erhielten, dies nicht taten.

Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass die keimfreien Mäuse, die Parkinson-Symptome zeigten, auch höhere Konzentrationen an kurzkettigen Fettsäuren (SCFAs) in ihren Fäkalien aufwiesen.

Die Autoren erklären, dass frühere Studien gezeigt haben, dass SCFAs Immunantworten im Gehirn auslösen können. Als solche spekulieren sie, dass ein Ungleichgewicht der SCFA-Spiegel Gehirnentzündung verursacht. Dies kann zu Nervenzellschäden und zum Tod führen und Parkinson-Symptome auslösen.

Alles in allem glauben die Forscher, dass ihre Studie darauf hinweist, dass das Darmmikrobiom wahrscheinlich eine entscheidende Rolle bei der Parkinson-Krankheit spielt und sich von dem weit verbreiteten Glauben abwendet, dass die Krankheit ausschließlich auf Veränderungen im Gehirn zurückzuführen ist.

"Unsere Ergebnisse liefern ein völlig neues Paradigma dafür, wie Umweltfaktoren zur Parkinson-Krankheit und möglicherweise zu anderen neurodegenerativen Erkrankungen beitragen können. Die Vorstellung, dass diese Krankheiten durch die Pathologie im Darm und nicht nur im Gehirn beeinflusst werden können, ist eine radikale Abkehr von der konventionellen Forschung in Neurowissenschaften.

Parkinson-Krankheit ist komplex und es gibt mehrere genetische Prädispositionen und Umweltrisiken, die eine Rolle spielen, aber wir glauben, dass unsere Erkenntnisse Licht auf einen bisher nicht erkannten und potenziell wichtigen Teil dieses Puzzles werfen. "

Sarkis Mazmanian

Erkenntnisse können zu neuen Parkinson-Behandlungen führen

Mazmanian und Kollegen sagen, ihre Ergebnisse könnten uns auch neue Behandlungen für Parkinson näher bringen, möglicherweise in Form von Probiotika oder Präbiotika.

Bevor dies jedoch als Option untersucht werden kann, müssen die Forscher zunächst genau feststellen, welche Darmmikroben möglicherweise zur Parkinson-Krankheit beitragen.

"Darmbakterien bieten immensen physiologischen Nutzen, und wir haben noch nicht die Daten, um zu wissen, welche speziellen Spezies bei der Parkinson-Krankheit problematisch oder nützlich sind", sagt Mazmanian.

"Es ist wichtig anzumerken, dass es derzeit keine Antibiotika oder mikrobiellen Behandlungen für den menschlichen Gebrauch gibt, die den Effekt reproduzieren können, den wir bei Mäusen beobachtet haben", fügt er hinzu.

"Unser nächster Schritt wird jedoch darin bestehen, die spezifischen Darmmikroben zu definieren, die zur Entwicklung der Parkinson-Krankheit beitragen könnten, da dies zu neuen Biomarkern für die Identifizierung gefährdeter Patienten führen könnte. Darüber hinaus könnten diese Ergebnisse zu neuen therapeutischen Ansätzen führen die Komplikationen bei der Abgabe von Medikamenten an das Gehirn und möglicherweise sicherer und effektiver. "

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