Neue Einblicke in die Interaktion von Darm-Mikrobiom und Wirtstieren

Mikrobiome von Lebewesen sind ein Paradebeispiel für symbiotische Beziehungen, da Gast und Wirt gleichermaßen profitieren, wie Forschende in einer aktuellen Studie bei Mäusen zeigen konnten.

Dem Mikrobiom bietet sich als Gast (Symbiont) eine geschützte Lebensumgebung, während dem Wirt gesundheitsförderliche Effekte zugutekommen – so sind beispielsweise bei Tieren wie auch dem Menschen viele Stoffwechselprozesse ohne Mikroorganismen nicht möglich. Eine aktuelle österreichisch-deutsche Studie unter Leitung der Veterinärmedizinischen Universität Wien sowie des Max-Delbrück-Centers for Molecular Medicine in the Helmholtz Association (MDC) untersuchte nun die ökoevolutionäre Dynamik der Wirt-Mikrobiom-Interaktionen anhand von Mäusen.

Nahe verwandte Wirtsarten haben ähnliche Symbionten, aber die Auswirkungen der genetischen Vermischung der Wirte (Hybridisierung) und der Umweltbedingungen auf diese Gemeinschaften sind noch weitgehend unbekannt. „Wir untersuchten deshalb den Einfluss der genetischen Vermischung des Wirts und der Umweltfaktoren auf die prokaryotischen und eukaryotischen Gemeinschaften – Pilze und Parasiten – im Darm der beiden Hausmaus-Unterarten Mus musculus domesticus und M. m. musculus und ihren Hybriden“, erklärt Studienautorin Susana C. M. Ferreira vom Institut für Wildtierkunde und Ökologie der Vetmeduni.

Infektionen und ihre Wirkung auf das Darm-Mikrobiom

Die Forschenden verglichen dazu wild lebende, gefangene Mäuse mit gezüchteten Mäusen aus einer kontrollierten Laborumgebung vor und während einer Störung des Mikrobioms durch eine Infektion. Bei wild gefangenen Mäusen sagten Umweltfaktoren die Gesamtzusammensetzung des Mikrobioms sehr deutlich voraus. Der genetische Abstand zwischen den Unterarten beeinflusste die Gesamtzusammensetzung des Mikrobioms und die einzelnen Komponenten – Bakterien, Parasiten und Pilze – erheblich. Zwar hatte die Hybridisierung nur einen schwachen Effekt, sie wirkte sich aber signifikant auf die Zusammensetzung der Pilze aus. „Ähnliche Muster beobachteten wir bei wildlebenden Mäusen, bei denen der genetische Abstand und die Hybridisierung die Zusammensetzung des Mikrobioms beeinflussten, wobei Pilze gegenüber infektionsbedingten Störungen stabiler waren als andere Komponenten des Mikrobioms“, so Ferreira.

Genetische Unterschiede spiegeln sich in der Beziehung von Wirt und Mikrobiom wider

Der genetische Abstand zwischen den Unterarten hat laut Ferreira einen stärkeren und konsistenten Effekt auf die Mikrobiom-Komponenten als die Unterschiede in der erwarteten Heterozygotie – also der Mischerbigkeit in Bezug auf genetische Merkmale – zwischen den Hybriden. „Das deutet darauf hin, dass die Wirtsdivergenz und die Wirtsfilterung eine Schlüsselrolle bei der Mikrobiom-Divergenz spielen, die von Umweltfaktoren beeinflusst wird. Insgesamt lassen unsere Ergebnisse vermuten, dass sich genetische Unterschiede zwischen den Wirten auf die Symbionten-Gemeinschaften im Darm der beiden Hausmaus-Unterarten auswirken und in den Interaktionen zwischen Wirt und Symbionten widerspiegeln“, erklärt Ferreira.