Schlafmangel stört die Darmmikrobiota und hat Folgen für Verlauf von Darmkrebs

Dass Schlafmangel das Immunsystem schwächt, ist seit Langem bekannt. US-Forscher sind nun darauf gestoßen, was diesen Einfluss vermittelt: Das Darmmikrobiom.

In Untersuchungen an Mausmodellen machten die Wissenschaftler vom Health Cancer Institute der University of Florida eine Entdeckung, die sie überraschte: Die Darmmikrobiota ist offenbar für die durch chronischen Schlafmangel verursachten Veränderungen des Immunsystems verantwortlich. Diese Veränderungen fördern laut den Wissenschaftlern das Voranschreiten von Krebs, stören den zirkadianen Rhythmus und verringern die Wirksamkeit von Chemotherapien.

Untersuchung mittels Stuhltransplantation im Mausmodell

„Schlafmangel ist bei Krebspatienten sehr häufig, wird aber in der Patientenversorgung oft übersehen, und es fehlten molekulare Beweise, die ihn mit dem Krankheitsverlauf in Verbindung bringen“, erklärte Maria Hernandez, Doktorandin im Labor von Dr. Christian Jobin, kürzlich auf der Jahrestagung der American Association for Cancer Research in San Diego (USA). „Diese Studie unterstreicht die Bedeutung eines gesunden Mikrobioms durch ausreichend Schlaf und eine gesunde Ernährung. Unser Ergebnis ist bahnbrechend, da es die Notwendigkeit betont, den Patienten ganzheitlich zu betrachten und herauszufinden, wie wir diese Systeme besser unterstützen können, um die Behandlungsergebnisse zu verbessern.“

Das Forscherteam um Jobin hatte Mausmodelle eingesetzt, um die Auswirkungen von langfristigem Schlafentzug beim Menschen zu simulieren. Dadurch wollten sie herausfinden, ob das Darmmikrobiom durch Schlafmangel so beeinflusst wird, dass sie das Voranschreiten von Darmkrebs begünstigt und das Ansprechen auf Therapien verringert.

Die Wissenschaftler sammelten Stuhlproben von Mäusen mit Schlafentzug und transplantierten diese in gesunde Mäuse, die durch Manipulation aber nicht mehr über ein eigenes Darmmikrobiom verfügten. Man untersuchte in der Folge das Tumorwachstum und das Ansprechen auf das Zytostatikum 5-Fluorouracil. Die Forschenden vergleichen die Populationen von Immunzellen in der Tumormikroumgebung sowie Gene, die den zirkadianen Rhythmus regulieren, und andere Immunmarker bei Tieren mit und ohne Schlafentzug.

Stärkeres Tumorwachstum bei zu wenig Schlaf

Die Forscher stellten fest, dass Mäuse mit Schlafentzug nicht nur ein stärkeres Tumorwachstum (gemessen am Tumorvolumen) aufwiesen, sondern dass das Chemotherapeutikum auch weniger wirksam und die Anzahl der an der Antitumor-Immunität beteiligten Immunzellen reduziert war. Auch Gene, die den zirkadianen Rhythmus regulieren, waren betroffen.

„Schlafentzug verändert die Zusammensetzung des Darmmikrobioms und darüber hinaus, so vermuten wir, auch das Verhalten der Bakterien“, erklärte Hernandez. „Wir konnten zeigen, dass diese Veränderungen funktionelle Auswirkungen sowohl auf das Tumorwachstum als auch auf Krebstherapien haben. Offenbar findet im Mikrobiom eine Veränderung statt, die die Wirksamkeit der Behandlung verringert.“

Entwicklung von Methoden zur Wiederherstellung des Mikrobioms

Das Team arbeitet nun daran, den Mechanismus zu identifizieren und das beteiligte Molekül genau zu bestimmen. Die Studie unterstreiche die Bedeutung der Erfassung von Schlafdaten in großen Patientengruppen, um Veränderungen der Darmflora im Zeitverlauf vergleichen zu können, erklärte Jobin. Er ist Co-Leiter des Forschungsprogramms für Immunonkologie und Mikrobiologie am UF Health Cancer Institute.

Langfristig ebnen die neuen Erkenntnisse den Weg für die Entwicklung von Methoden zur Wiederherstellung des Mikrobioms, beispielsweise durch die Ansiedlung „guter Bakterien“ oder die Entwicklung gezielter Medikamente. In Jobins Labor wurde kürzlich ein Molekül identifiziert, das die Wirksamkeit von Krebstherapien steigert und zu einem Medikament weiterentwickelt werden könnte. Ein ähnliches Verfahren könnte angewendet werden, um Veränderungen zu behandeln, die durch Schlafstörungen verursacht werden, glauben die Forschenden. (ac)