M. Crohn: Metagenom-Analyse hilft Rolle bakterieller Spezies zu verstehen

Untersuchungen zum Darmmetagenom bei Patienten mit Morbus Crohn zeigen, wie die Erkrankung die taxonomische und funktionelle Zusammensetzung von Darmmikrobiota beeinflusst. Zu den häufigsten Veränderungen gehört, dass die Diversität der nützlichen Mikroben abnimmt und die Häufigkeit von Escherichia coli und anderen mit Entzündungen in Zusammenhang stehenden Mikroben zunimmt. Die Ergebnisse einer neuen Studien könnten dazu beitragen, die Ursachen und den Verlauf der Erkrankung besser zu verstehen und Behandlungspläne zu optimieren. 

Zu den möglichen ursächlichen Faktoren eines M. Crohn gehören den Wissenschaftlern zufolge die genetische Veranlagung des Patienten, die Umwelt und seine Lebensweise. Die Krankheit ist mit einer abnormen Reaktion des Immunsystems auf die eigenen Darmmikroben verbunden. Eine Darm-Dysbiose ist typisch. Um deren Voranschreiten zu untersuchen und Methoden für eine effiziente Diagnose und Behandlung zu finden, untersuchen Wissenschaftler die Rolle von Bakterien im pathologischen Prozess.

Zu den vielversprechendsten Ansätzen gehört die Metagenomanalyse. Ein Team aus Wissenschaftlern der ITMO University in St. Petersburg und Spezialisten des Federal Research and Clinical Center of Physical-Chemical Medicine in Zusammenarbeit mit Medizinern aus verschiedenen Zentren hat kürzlich das Darmmetagenom von Patienten mit M. Crohn untersucht. Man fand heraus, dass sich die Zusammensetzung der Mikrobiota bei solchen Patienten im Vergleich zu gesunden Probanden signifikant unterscheidet: Wenn der Anteil normaler Mikroben abnimmt, beginnen pathogene Spezies zu dominieren, die beim Menschen nicht prävalent sind.

Obwohl die Art der Dysbiose von Patient zu Patient unterschiedlich war, manifestierten sich die meisten von ihnen in einer mehrfachen Häufigkeit von Escherichia coli. Die Wissenschaftler machten sich daran, die spezifischen Gene zu identifizieren, die die Subtypen von E. coli im Darm von Patienten mit M. Crohn und gewöhnlichen E. coli unterscheiden, die bei gesunden Menschen vorkommen. Der Vergleich, der an russischen Patienten durchgeführt wurde, offenbarte, dass es solchen universellen Unterschiede nicht gab. Diese Beobachtungen wurden bei der Analyse öffentlich verfügbarer Datensätze zu gesunden Probanden und Patienten mit M. Crohn aus der ganzen Welt bestätigt.

“Escherichia coli zählt zu den am besten untersuchten Darmmikroben und war auch einer der ersten, der entdeckt wurde. Eine Zunahme seiner Häufigkeit wird bei einer Reihe von Krankheiten beobachtet. Unsere Metagenom-Analyse zeigte, dass die genetische Konstitution von E. coli im Zusammenhang mit einem M. Crohn stark variiert, trotz der bestehenden Auffassung, dass es nur einige spezifische Varianten gibt. Die Ergebnisse stützen das Konzept von M. Crohn als Syndrom – als eine Erkrankung also, bei der ähnliche Manifestationen in mehreren Fällen durch unterschiedliche Faktoren verursacht werden”, kommentiert Alexander Tyakht, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der ITMO University.

Die Forschung zeigte, dass mehrere Stämme von E. coli im menschlichen Darm koexistieren können. Da Stämme mit unterschiedlichen Genomen signifikant unterschiedliche ökologische Rollen spielen können, ist es möglich, dass dieselben Behandlungsschemata unterschiedliche Stämme beeinflussen. Diese Entdeckung bietet die Möglichkeit, das Gleichgewicht der Darmmikrobiota bei Patienten mit M. Crohn zu verbessern, während die personalisierte Analyse des bakteriellen Genotyps die Möglichkeit bietet, für jeden Patienten die effizientesten Medikamente, Probiotika und sogar Spender für eine Stuhltransplantation (FMT) auszuwählen.

Diese Ergebnisse bestätigen auch ältere Arbeiten der Wissenschaftler, die die Genomanalyse isolierter E.-coli-Stämme betrafen. Die neuen Ergebnisse geben Aufschluss darüber, wie sich Mikrobiota bei Patienten mit M. Crohn verändern und welche Arten und Bakterienstämme an ihrer Entwicklung beteiligt sind. Dies kann wiederum helfen, den Beginn und den Verlauf der Krankheit besser zu verstehen und die Behandlungsmethoden zu optimieren.