Darmmikrobiomforschung: Mikrobiota folgen im Zuge der Urbanisierung in ganz Südasien spezifischen Entwicklungspfaden

Die Forschung hat gezeigt, dass Urbanisierung das Darmmikrobiom verändern kann. Unklar war jedoch bislang, ob dieser Wandel bei verschiedenen Bevölkerungsgruppen weltweit einem einheitlichen Muster folgt.

Laut den Verfassern einer aktuellen Arbeit dazu eignet sich Südasien besonders für die Untersuchung dieser Frage. Der Grund: Die Region verbinde eine außergewöhnliche kulturelle, ernährungsbezogene und ökologische Vielfalt mit einer der weltweit höchsten Urbanisierungsraten, erläutern die Autoren. Mit dem Wandel der Lebensweise nehme in Südasien auch die Häufigkeit kardiometabolischer Erkrankungen wie Typ-2-Diabetes, Herzkrankheiten und Adipositas rasch zu. Daher sei es zunehmend wichtig zu verstehen, wie die Urbanisierung das Darmmikrobiom prägt. Trotz der Bedeutung der Region in diesem Kontext seien aber südasiatische Bevölkerungsgruppen in der weltweiten Mikrobiomforschung nach wie vor unterrepräsentiert, betonen die Wissenschaftler.

SAMBARA-Studie: Vielfältiges Bild

Mit ihrer im Journal „Gut Microbes“ veröffentlichten Studie wollen die Forschenden diese Lücke schließen: Ihre SAMBAR-Studie (South Asian MicroBiome ARray) sei eine der bisher geografisch und kulturell vielfältigsten Untersuchungen des Darmmikrobioms von Menschen in Südasien bisher, erklären sie. Das internationale Team von Wissenschaftlern aus Indien, den USA und Sri Lanka betrachtete dafür eine bevölkerungsbezogene Kohorte von 575 Erwachsenen aus zehn Gemeinschaften in Indien und Sri Lanka: Spiti (aus dem indischen Himalaya), Gond, Kolam und Koya (aus Zentralindien), Kani (aus Südindien), Mizo und Pochury Naga (aus Nordostindien) sowie Adivasi und in Städten lebende Singhalesen und sri-lankische Tamilen (aus Sri Lanka).

Indem sie Probanden sowohl aus ländlichen als auch städtischen Gebieten dieser Gemeinschaften einschlossen, konnten die Forschenden untersuchen, ob die mit der Urbanisierung einhergehenden Veränderungen des Darmmikrobioms in ganz Südasien ähnlichen oder unterschiedlichen Mustern folgen – und wie sich diese Muster wiederum zu den Veränderungen des Darmmikrobioms verhalten, die im Zusammenhang mit Urbanisierung in anderen Teilen der Welt beobachtet wurden.

Die Betroffenen wurden dabei aktiv in die Forschung einbezogen. „Der Aufbau von SAMBAR erforderte umfangreiche Feldarbeit in Indien und Sri Lanka und brachte Forschende, lokale Partner sowie die teilnehmenden Gemeinschaften zusammen – insgesamt zehn geografisch und kulturell unterschiedliche Bevölkerungsgruppen“, erläutert Dr. Nagarjuna Pasupuleti vom Birbal Sahni Institute of Palaeosciences in Lakhnau (Uttar Pradesh/Indien), einer der Erstautoren der Studie. Er leitete die Feldforschung und Datenerhebung. „Diese Zusammenarbeit war nicht nur entscheidend dafür, die Studie überhaupt zu ermöglichen, sondern auch dafür, sicherzustellen, dass die Ergebnisse durch verständliche Präsentationen und Diskussionen an die teilnehmenden Gemeinschaften zurückvermittelt wurden.“

Einfluss lokaler Ernährung, Umweltbedingungen und Kultur

Die Studienautoren stellten fest, dass die geografische Lage und die Gruppenzugehörigkeit einen größeren Teil der Unterschiede in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms erklärten als der ländliche oder städtische Lebensstil allein. Obwohl die Urbanisierung das Darmmikrobiom durchweg beeinflusste, unterschieden sich Ausmaß und Art dieser Veränderungen je nach Gemeinschaft. Dies wiederum bilde Unterschiede in der Ernährung der lokalen Bevölkerung sowie in den Umweltbedingungen und den kulturellen Gepflogenheiten ab, erklären die Forschenden.

„Durch die Untersuchung von Teilnehmenden aus ländlichen und städtischen Gebieten verschiedener Gemeinschaften konnten wir nicht nur der Frage nachgehen, ob Urbanisierung das Darmmikrobiom verändert, sondern auch, ob dieser Wandel in verschiedenen Bevölkerungsgruppen ähnlich verläuft“, verdeutlicht Dr. Shreya Ramachandran, Postdoktorandin an der University of Chicago und eine der Erstautorinnen der Studie. Sie leitete die Datenanalysen. „Wir haben festgestellt, dass südasiatische Gemeinschaften heterogen sind: Verschiedene Gemeinschaften weisen einzigartige mikrobielle Signaturen auf, die ihre Kultur und Ernährung widerspiegeln und unterschiedlich auf die Urbanisierung reagieren.“

Die Wissenschaftler identifizierten Zusammenhänge zwischen Darmbakterien und Ernährungsgewohnheiten. So standen beispielsweise Bakterien der Gattung Bifidobacterium mit dem Verzehr von Weizen und Joghurt in Verbindung. In einigen Gemeinschaften war diese Bakteriengattung im Mikrobiom sowohl ländlicher als auch städtischer Gruppen stark vertreten. Die Forschenden werteten dies als Folge der Tradition der Viehhaltung und des Milchkonsums. In anderen Gruppen war die Gattung Bifidobacterium in der städtischen Bevölkerung deutlich häufiger anzutreffen, was nach Auffassung der Studienautoren den dort gestiegenen Konsum widerspiegelt.

Durch die vielfältige Studienpopulation war es außerdem möglich, kulturspezifische Verbindungen zwischen Ernährung und Bakterien zu identifizieren. Dazu gehörte etwa ein deutlich höheres Vorkommen der Gattung Bacillus bei Probanden der Volksgruppe der Pochury, die regelmäßig Akhuni verzehren – ein Produkt aus fermentierten Sojabohnen, das reich an Bacillus-Bakterien ist.

Nach Berücksichtigung der kulturellen Heterogenität konnten die Forschenden durch das Studiendesign allgemeine Muster mikrobieller Veränderungen erkennen, die mit einer Urbanisierung einhergehen. So zeigten beispielsweise mehrere Gemeinschaften in städtischen Gruppen eine verringerte Vielfalt des Mikrobioms sowie eine Zunahme der Gattung Megamonas. Letztere wird mit dem Fettstoffwechsel und metabolischen Folgen wie Adipositas in Verbindung gebracht.

Ausweitung der Mikrobiomforschung auf globaler Ebene

Die Forschenden verglichen die SAMBAR-Daten zudem mit bereits veröffentlichten Mikrobiom-Datensätzen aus anderen Regionen der Welt. Südasiatische Bevölkerungsgruppen nahmen innerhalb der weltweiten Vielfalt des Darmmikrobioms eine eigenständige Stellung ein, wie die Autoren der SAMBAR-Studie berichten. Dies mache deutlich, wie wichtig es ist, die Mikrobiomforschung über jene Bevölkerungsgruppen hinaus auszuweiten, die bislang den Schwerpunkt biomedizinischer Studien bildeten.

„Südasien erlebt eine rasante und heterogene Urbanisierung, die mit einer zunehmenden Belastung durch kardiometabolische Erkrankungen einhergeht“, erklärt Dr. Niraj Rai, Gruppenleiter am Birbal Sahni Institute of Palaeosciences und einer der Seniorautoren der SAMBAR-Studie. „Zu verstehen, wie sich das Darmmikrobiom im Zuge dieser Veränderungen wandelt, ist entscheidend, um künftige Zusammenhänge zwischen Lebensstil, Stoffwechsel und Gesundheit in dieser Region interpretieren zu können.“

Dr. Maanasa Raghavan, Assistenzprofessorin für Humangenetik an der University of Chicago (USA) und ebenfalls Seniorautorin, ergänzt: „Mit der Weiterentwicklung mikrobiombasierter Diagnostik- und Therapieverfahren müssen auch die zugrunde liegenden Daten die Vielfalt menschlicher Populationen sowie die unterschiedlichen Wege des Lebensstilwandels widerspiegeln. Ressourcen wie SAMBAR tragen dazu bei, diese Perspektive zu erweitern, indem sie historisch unterrepräsentierte Bevölkerungsgruppen in die globale Mikrobiomforschung einbeziehen.“

Die Autoren hoffen, dass die SAMBAR-Studie als grundlegende Ressource für künftige Studien dienen wird, in denen man untersucht, wie sich verändernde Ernährungsgewohnheiten, Umweltbedingungen und Lebensstile auf das Darmmikrobiom und die Gesundheit in Südasien auswirken. Sie haben zudem die Hoffnung, dass die Datenbank einen Rahmen für Mikrobiomstudien bei anderen unterrepräsentierten Bevölkerungsgruppen bietet. (ac)