Epigenom bei der Geburt beeinflusst die neurologische Entwicklung

Darmmikrobiom und Epigenom sind eng miteinander verflochten und tragen beide zur neurologischen Entwicklung bei, wie eine Studie in „Cell Press Blue“ zeigt. Danach beeinflussen epigenetische Veränderungen, die bei der Geburt vorhanden sind, wie sich das Darmmikrobiom eines Säuglings im ersten Lebensjahr entwickelt. 

Die ersten Lebensjahre sind entscheidend für die Gehirnentwicklung und die Reifung des Immunsystems. Obwohl frühere Studien gezeigt haben, dass sowohl frühe epigenetische Veränderungen als auch die Entwicklung des Darmmikrobioms die Gesundheit im späteren Leben beeinflussen können, ist wenig darüber bekannt, wie diese beiden Systeme miteinander interagieren.

„Wir wollten untersuchen, wie das Epigenom und das Mikrobiom in den ersten Lebensjahren interagieren und ob ihre Wechselwirkung das Risiko eines Kindes beeinflussen könnte, neurologische Entwicklungsstörungen wie Autismus-Spektrum-Störungen und ADHS zu entwickeln“, erklärte der Co-Erstautor und Gesundheitsforscher Hein Min Tun von der Chinese University of Hong Kong (China). „Wir haben eine Art Dialog entdeckt: Die epigenetische Veranlagung eines Babys bei der Geburt kann sein Risiko für neurologische Entwicklungsstörungen beeinflussen, aber das Vorhandensein bestimmter ‚guter‘ Bakterien in seinem Darm kann eingreifen und das Risiko verändern.“

Welche Faktoren beeinflussen das Epigenom, welche das Mikrobiom?

Die Forscher charakterisierten DNA-Methylierungsmuster aus dem Nabelschnurblut von 571 Säuglingen. Diese Informationen verglichen sie mit Daten zum Darmmikrobiom, die bei 969 Säuglingen im Alter von zwei, sechs und zwölf Monaten sowie bei deren Eltern im dritten Schwangerschaftstrimester erhoben wurden. Als die Kinder 36 Monate alt waren, nutzten die Forscher einen Verhaltensfragebogen, um ihre neurologische Entwicklung zu bewerten und Zusammenhänge zwischen Mikrobiom, Epigenom und frühen Anzeichen von Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) und ADHS zu untersuchen.

Sie stellten fest, dass das Epigenom eines Säuglings bei der Geburt mit der Art der Entbindung, der Schwangerschaftsdauer, dem Vorhandensein älterer Geschwister und mütterlichen Allergien assoziiert war, jedoch nicht durch das Darmmikrobiom der Eltern beeinflusst wurde. Die Entwicklung des Mikrobioms hingegen war mit der Art der Entbindung, der Einnahme von Antibiotika, dem Vorhandensein älterer Geschwister und dem Stillen assoziiert. Säuglinge, die per Kaiserschnitt geboren wurden, wiesen unterschiedliche Muster der DNA-Methylierung für mehrere Gene auf, die an Immunreaktionen und der Gehirnentwicklung beteiligt sind.

Darmbakterien können epigenetisches Risiko für Autismus und ADHS abschwächen

Das Team zeigte zudem, dass das Epigenom eines Säuglings bei der Geburt Einfluss darauf hatte, wie sich sein Mikrobiom im ersten Lebensjahr entwickelte. Konkret entwickelten Säuglinge im Alter von zwölf Monaten weniger vielfältige Darmmikrobiome, wenn sie höhere Raten der DNA-Methylierung in Immungenen aufwiesen, die an der Erkennung von Krankheitserregern beteiligt sind.

Die Verhaltensstudie ergab, dass Anzeichen von ASD und ADHS bei Dreijährigen mit spezifischen epigenetischen Mustern und dem Vorhandensein bestimmter Darmmikroben assoziiert waren. Andere mikrobielle Arten schienen diese Effekte jedoch abzuschwächen: Säuglinge mit epigenetischen Mustern, die mit ASD oder ADHS assoziiert waren, zeigten seltener Anzeichen der Störungen, wenn sie im ersten Lebensjahr Lachnospira pectinoschiza bzw. Parabacteroides distasonis erworben hatten.

Ziel: Neurologische Entwicklung durch Probiotika unterstützen

„Die Grundlagen für die Gesundheit des Gehirns werden sehr früh gelegt, noch vor der Geburt“, erklärte Tun. „Wir möchten jedoch nicht, dass die Menschen glauben, dies bedeute, dass der Entwicklungsweg eines Kindes bereits bei der Geburt festgelegt sei. Es handelt sich um komplexe Erkrankungen mit vielen Ursachen, und wir haben erst einen kleinen Teil eines sehr großen Puzzles aufgedeckt.“

Die Forscher beobachten die an der Studie teilnehmenden Kinder weiterhin, um zu untersuchen, wie sich diese Faktoren aus der frühen Kindheit auf ihre Gesundheit im Laufe ihres Heranwachsens auswirken. Sie weisen darauf hin, dass Laborexperimente erforderlich sind, um die Zusammenhänge zwischen Darmmikroben und der neurologischen Entwicklung zu bestätigen.

„Bestimmte Bakterien scheinen einen Schutz zu bieten, was spannend ist, da dies darauf hindeutet, dass es in Zukunft Möglichkeiten geben könnte, die Entwicklung eines Kindes durch Ernährung oder Probiotika zu unterstützen“, erklärte der leitende Autor und Gastroenterologe Francis Ka Leung Chan von der Chinese University of Hong Kong. (ej/BIERMANN)