Hohe Menge an Nahrungsfetten führt zu raschem Rückgang schützender Immunzellen im Darm

Schon eine zeitlich sehr begrenzte Aufnahme hoher Mengen von Nahrungsfetten kann zu einem raschen und selektiven Verlust angeborener lymphoider Zellen der Gruppe 3 (ILC3s) auf der Darmschleimhaut führen.

Zu dieser Erkenntnis sind Forschende des Mass General Brigham in USA in einer präklinischen Studie gekommen. Sie konstatieren, dass die beobachteten Folgen einer hohen Zufuhr von Fett eine erhöhte Darmpermeabilität und Entzündungen begünstigen.

„Chronische Erkrankungen wie Adipositas, Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen, Darmkrebs und neuroinflammatorische Erkrankungen nehmen weltweit zu und stehen in engem Zusammenhang mit Ernährung und Darmentzündungen“, erklärt Seniorautorin Selma Boulenouar vom Mass General Brigham Neuroscience Institute zum Hintergrund der Studie. „Die frühesten Immunreaktionen, die durch Nahrungsfette ausgelöst werden, sind jedoch noch unzureichend erforscht.“ Insbesondere wisse man noch wenig darüber, wie die Ernährung die Immunaktivität im Darm kurzfristig verändert. „Die meisten Studien konzentrieren sich auf Langzeitauswirkungen, doch Patienten sind täglich Ernährungsumstellungen ausgesetzt“, unterstreicht die Forscherin. Die unmittelbaren Auswirkungen einer westlichen Ernährungsweise auf die Darmimmunität zu verstehen, sei deshalb essenziell, wenn es darum gehe, frühe Ursachen von Erkrankungen und potenzielle Interventionspunkte zu identifizieren.

ILC3s: Entscheidend für die Aufrechterhaltung der Darmbarriere

Die Autoren der aktuellen Studie untersuchten, ob eine kurze Exposition gegenüber fettreicher Nahrung wichtige Immunzellpopulationen im Darm direkt verändern kann. Sollte dies der Fall sein, wollten die Forschenden als nächstes klären, durch welchen Mechanismus dies geschieht. „Konkret konzentrierten wir uns auf die angeborenen lymphoiden Zellen der Gruppe 3 (ILC3s), die sich früh im Leben etablieren und eine entscheidende Rolle für die Aufrechterhaltung der Darmbarriere und die Prävention von Entzündungen spielen“, berichtet Boulenouar. „Wir untersuchten auch, warum diese Zellen möglicherweise anders reagieren als eng verwandte Immunzellen, wie beispielsweise Th17-Zellen.“

Für ihre Untersuchung kombinierten die Studienautoren Mausmodelle einer ernährungsbedingten Adipositas mit Analysen menschlicher Darmproben. Ziel dabei war es, Veränderungen der Immunzellen nach einer Exposition gegenüber fettreicher Nahrung zu untersuchen. Mithilfe verschiedener Verfahren wie Durchflusszytometrie, Transkriptomik und metabolischen Analysen charakterisierten Boulenouar et al. die Funktion und das Überleben der Immunzellen. „Zusätzlich setzten wir Lebendzell-Imaging-Verfahren ein, um den Lipidstoffwechsel und die mitochondriale Funktion in Immunzellen zu verfolgen“, erläutert Boulenouar. „Durch den Einsatz keimfreier und gentechnisch veränderter Mausmodelle konnten wir den Beitrag der Darmmikrobiota und entzündlicher Signalwege bestimmen.“

Rasche und selektive Reduktion von ILC3s nach Konsum fettreicher Nahrung

Die Wissenschaftler stellten fest, dass bereits eine kurzfristige fettreiche Ernährung die Anzahl der ILC3-Zellen im Darm rasch und selektiv reduziert. Dieser Effekt wird laut Boulenouar durch von der Darmmikrobiota induzierte Entzündungssignale hervorgerufen, die die Fähigkeit der Zellen zur Lipidverarbeitung beeinträchtigen und so zu mitochondrialer Dysfunktion und Zelltod führen. Im Gegensatz dazu bleiben Th17-Zellen offenbar weitgehend unbeeinträchtigt.

Besonders heben die Forschenden hervor, dass der Verlust von ILC3s die Produktion von Interleukin-22 (das normalerweise die Darmschleimhaut schützt) reduziert, die Darmpermeabilität erhöht und Entzündungen fördert. Boulenouar zufolge illustriert all dies einen „raschen Zusammenbruch eines Immunsystems, das sich früh im Leben als Reaktion auf Nahrungsfette entwickelt.“

Prozess scheint durch Ernährungsumstellung reversibel zu sein

Und welche Auswirkungen könnten die neu gewonnenen Erkenntnisse in der Praxis haben? Boulenouar macht deutlich, dass man nun einen frühen und bisher unbekannten Mechanismus identifiziert habe, durch den die Ernährung die Darmimmunität schon innerhalb kurzer Zeit beeinträchtigen kann. „Der Verlust von ILC3s beeinträchtigt die Darmbarrierefunktion und kann zu einer Vielzahl chronischer, mit Entzündungen verbundener Erkrankungen beitragen“, unterstreicht die Forscherin.

„Wichtig ist, dass dieser Prozess durch Ernährungsumstellung reversibel zu sein scheint, was darauf hindeutet, dass frühzeitige Interventionen zur Wiederherstellung des Immungleichgewichts beitragen könnten.“ Darüber hinaus mache die Studie deutlich, dass der Immunstoffwechsel ein potenzielles therapeutisches Ziel darstellt.

„Wir waren besonders von der Geschwindigkeit und Spezifität der Reaktion überrascht“, hebt die Seniorautorin noch hervor. „ILC3s werden früh im Leben angelegt und gelten normalerweise als widerstandsfähige Zellen. Die Beobachtung ihres raschen Rückgangs innerhalb weniger Tage nach der Aufnahme des entsprechenden Lebensmittels war unerwartet. Ebenso auffällig war die selektive Anfälligkeit der ILC3-Zellen im Vergleich zu den Th17-Zellen, was einen bisher unbekannten Unterschied in der Art und Weise offenbart, wie Immunzellen mit metabolischem Stress umgehen.“

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