Darmbakterien können dem Darm schaden

Ein Mainzer Forschungsteam hat erstmals gezeigt, dass Darmbakterien die Darmbarriere schwächen können. Dabei hemmen sie den Hedgehog-Signalweg. Die Forschungsergebnisse sind grundlegend, um neue Therapien für Darmerkrankungen entwickeln zu können.

„Wir konnten erstmals identifizieren, welcher Signalweg für eine stabile Darmbarriere relevant ist und wie das Darmmikrobiom diese beeinflussen kann”, erläutert Dr. Giulia Pontarollo, die Erstautorin der Publikation und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Centrum für Thrombose und Hämostase (CTH) der Universitätsmedizin Mainz. „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.“

Um unter den Billionen Darmbakterien die Zusammenhänge einer Bakterienart im Detail erkennen zu können, haben die Mainzer Forschenden eine besondere Methode angewendet: die 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 Universität-Prof. Christoph Reinhardt, Arbeitsgruppenleiter am CTH 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 werden. 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 neuen Erkenntnisse sind essenziell, 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“, sagt 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).