Herzinsuffizienz und Darmmikrobiom: Höhere Konzentrationen eines von Darmmikroben produzierten Stoffwechselproduktes erhöhen das Risiko

Neue Forschungsergebisse beleuchten den Zusammenhang zwischen dem, was man isst, und wie das Darmmikrobiom die Anfälligkeit für die Entwicklung verschiedener Krankheiten beeinflusst, genauer. Bei der aktuellen Studie geht es, genauer gesagt, darum, wie ein bestimmtes von Darmmikroben erzeugtes Nebenprodukt mit dem Risiko für eine Herzinsuffizienz zusammenhängt.

Demnach können erhöhte Werte von Phenylacetylglutamin (PAG) – ein Nebenprodukt, das entsteht, wenn Mikroben im Darm Nahrungsprotein abbauen – direkt mit einem erhöhten Risiko und dem Schweregrad einer Herzinsuffizienz in Verbindung gebracht werden. Die Erkenntnisse aus der Untersuchung, die gerade in „Circulation: Heart Failure“ publiziert wurde, verbessern das Verständnis des Zusammenhangs von Darmmikrobiom mit dem Risiko für Herzerkrankungen durch den PAG-Spiegel und eröffnen potenzielle Ansätze für die Modifikation PAG-assoziierter Risiken durch Interventionen wie Ernährung und den Einsatz von Betablockern.

Die Forschenden konnten in ihrer Untersuchung auch zeigen, dass erhöhte PAG-Spiegel mit unterschiedlichen Arten einer Herzinsuffizienz korrespondieren. Beispielsweise wurde ein erhöhter PAG-Spiegel im Blut bei Patienten mit Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion beobachtet. „Die Messung der PAG-Blutspiegel könnte von erheblichem Wert dabei sein, vorherzusagen, wer ein Risiko für eine Herzinsuffizienz besitzt“, sagt Dr. Stanley Hazen, Leiter der Abteilung für kardiovaskuläre und Stoffwechselforschung am Lerner Research Institute der Cleveland Clinic (USA) sowie Co-Sektionsleiter für präventive Kardiologie. „Die Daten sind ein starkes Argument dafür, dass die Durchführung entsprechender Untersuchungen das ärztliche Arsenal an diagnostischen Tests für die Herzinsuffizienz erweitern würde.“

Ein Team unter Hazens Leitung hatte zuvor in einer Studie aus dem Jahr 2020 den Zusammenhang zwischen PAG und Herz-Kreislauf-Erkrankungen entdeckt, einschließlich Herzinfarkt, Schlaganfall und Tod. In dieser älteren Studie hatten die Wissenschaftler dargelegt, dass PAG die Funktion adrenerger Rezeptoren auf Thrombozyten beeinflusst.

Die neue Studie befasste sich eingehender mit anderen potenziellen Funktionen von PAG mit dem Fokus auf Herzinsuffizienz. Das Forscherteam stellte anhand der Daten von Tausenden von Patienten in zwei unabhängigen Studienkohorten (eine aus Europa und eine aus den USA) fest, dass die PAG-Spiegel mit Herzinsuffizienzrisiken in Verbindung stehen. In anderen Laboruntersuchungen ermöglichte die Exposition kardialer Zellen gegenüber PAG in Herzzellen es den Wissenschaftlern, den Mechanismus besser zu verstehen, der hinter der Assoziation von PAG mit Herzinsuffizienz steckt – und liefert eine Grundlage, um den Auswirkungen dieses Mechanismus entgegenzuwirken.

„Diese Studie erweitert die Bandbreite möglicher Zusammenhänge zwischen der Ernährung und der Art und Weise, wie das Darmmikrobiom als Filter unserer Ernährung dient und unsere Anfälligkeit für die Entwicklung verschiedener Krankheiten beeinflusst, erheblich“, unterstreicht Hazen. „In diesem Fall bilden Darmmikroben aus der Aminosäure Phenylalanin im Nahrungsprotein einen Metaboliten, der die Funktion einer aktiven Herzmuskelzelle beeinträchtigt.“

„Trotz der neuesten Fortschritte in der Arzneimittel- und Gerätetherapie ist die Herzinsuffizienz weiterhin eine der Hauptursachen für Todesfälle und Krankenhauseinweisungen in den Vereinigten Staaten und weltweit“, erklärt Dr. W. H. Wilson Tang, Forschungsleiter für Herzinsuffizienz und Transplantation in der Abteilung für Herz-Kreislauf-Medizin und Co-Autor der aktuellen Arbeit. „Diese Studie deutet darauf hin, dass näher untersucht werden sollte, wie wir die PAG-Spiegel modifizieren und das Herzinsuffizienzrisiko senken können.

In den ersten Studien zu PAG im Jahr 2020 hatten Hazen, Tang und Kollegen gezeigt, wie PAG mehrere adrenerge Rezeptoren in Zellen beeinflusst – einschließlich des beta-adrenergen Rezeptors, auf den Betablocker abzielen. Diese Studien lieferten Evidenz für den Einsatz von Medikamenten wie Carvedilol, um PAG-Effekten entgegenzuwirken.

Einer der nächsten Schritte, auf die sich Hazens Team konzentriert, ist die Identifizierung der Bakterien und ihrer Enzyme, die zur Produktion von PAG beitragen, sowie die Entwicklung therapeutischer Ansätze zur Reduzierung von PAG. Ernährungsinterventionen könnten möglicherweise auch dazu beitragen, das Risiko zu verringern, sagt Hazen.