Studie: Molekulare Komponente von Koffein kann eine Rolle bei der Darmgesundheit spielen

Forschende vom Brigham and Women’s Hospital (BWH) in Boston (USA) haben untersucht, wie und warum sich bestimmte Zelltypen im Darm vermehren und dabei herausgefunden, dass die Substanz Xanthin möglicherweise eine Rolle bei der Th17-Differenzierung spielt.

Die neuen Erkenntnisse könnten helfen, die Darmgesundheit und die Entwicklung von Erkrankungen wie entzündlichen Darmerkrankungen besser zu verstehen, glauben die Wissenschaftler.

Es wird angenommen, dass einige Arten von Mikroorganismen im Darm zur Entwicklung von entzündlichen Erkrankungen wie Chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED) beitragen, jedoch ist noch unklar, wie genau dafür verantwortliche Kaskade von Ereignissen aussieht. In ihrer neuen Studie untersuchte die Arbeitsgruppe vom Brigham and Women’s Hospital, was zur Bildung von Th17-Zellen führt. Sie deckt dabei auch einige der bislang wenig berücksichtigten molekularen Akteure auf und beleuchtet Ereignisse, die zur Zelldifferenzierung im Darm führen. Einer der Faktoren, die dabei eine Rolle spielen, ist der Purin-Metabolit Xanthin, der in koffeinhaltigen Lebensmitteln wie Kaffee, Tee und Schokolade in hohen Konzentrationen vorkommt.

„Eines der Konzepte auf unserem Gebiet ist, dass Mikroben für die Th17-Zelldifferenzierung erforderlich sind, aber unsere Studie legt nahe, dass es Ausnahmen geben kann“, erklärt Prof. Jinzhi Duan von der Abteilung für Gastroenterologie, Hepatologie und Endoskopie in der Medizinische Fakultät des BWH, einer der Hauptautoren der Arbeit. „Wir haben die zugrunde liegenden Mechanismen der Bildung von Th17-Zellen im Darm untersucht und sind zu einigen überraschenden Ergebnissen gekommen, die uns helfen könnten, besser zu verstehen, wie und warum Krankheiten wie CED entstehen können.“

Bei der Untersuchung der Schritte, die zur Th17-Zelldifferenzierung führen, machten die Forschenden unerwartet eine Entdeckung zu der Rolle, die Xanthin im Darm spielt. „Manchmal machen wir in der Forschung diese zufälligen Entdeckungen – es ist nicht unbedingt etwas, wonach man gesucht hat, aber es ist ein interessantes Ergebnis, das weitere Untersuchungsbereiche eröffnet“, erklärt Seniorautor Dr. Richard Blumberg von der Abteilung für Gastroenterologie, Hepatologie und Endoskopie. „Es ist noch zu früh, um darüber zu spekulieren, ob die Menge an Xanthin in einer Tasse Kaffee zu hilfreichen oder schädlichen Wirkungen im Darm einer Person führt, aber es gibt uns interessante Hinweise, die wir weiterverfolgen können, während wir nach Wegen suchen, um eine schützende Reaktion und eine stärkere Barriere im Darm zu erzeugen.”

Es wird angenommen, dass Interleukin-17-produzierende T-Helferzellen (Th17) eine Schlüsselrolle im Darm spielen. Die Zellen können helfen, eine Schutzbarriere im Darm aufzubauen; wenn eine Bakterien- oder Pilzinfektion auftritt, können diese Zellen Signale freisetzen, die den Körper veranlassen, mehr Th17-Zellen zu produzieren. Jedoch werden diese Zellen auch mit Erkrankungen wie Multipler Sklerose, Rheumatoider Arthritis, Psoriasis und CED in Verbindung gebracht.

Die Wissenschaftler verwendeten mehrere Mausmodelle, um die molekularen Ereignisse zu untersuchen, die zur Entwicklung von Th17-Zellen führen. Überraschenderweise fanden sie heraus, dass sich Th17-Zellen sogar in keimfreien Mäusen oder Mäusen, denen man Antibiotika verabreicht hatte, vermehren konnten, um Bakterien zu eliminieren. Das Team stellte fest, dass der Stress des endoplasmatischen Retikulums in Darmepithelzellen die Th17-Zelldifferenzierung durch Purinmetabolite wie Xanthin antreibt – selbst bei Mäusen, die keine Mikroben aufwiesen und deren genetische Signaturen auf Zellen mit schützenden Eigenschaften hindeuteten.

Die Autoren merken an, dass ihre Untersuchungen auf Zellen im Darm beschränkt waren: Es seit möglich, dass die Wechselwirkung zwischen Zellen im Darm und anderen Organen wie Haut und Lunge einen wichtigen Einfluss auf die Ergebnisse hat. Die Forschenden räumen außerdem ein, dass sie in ihrer Studie nicht dazu angelegt war festzustellen, was Th17-Zellen dazu veranlasst, pathogen zu werden. Weitere Untersuchungen seien daher nötig – auch Studien, die sich auf menschliche Th17-Zellen bei CED konzentrieren.

„Obwohl wir noch nicht wissen, was die Pathogenese verursacht, können uns die von uns hier entwickelten Tools dem Verständnis, was Krankheiten verursacht, und was helfen könnte, sie erfolgreich zu behandeln oder zu verhindern, einen Schritt näherbringen“, erklärt Blumberg.