Typ-2-Diabetes: Erhöhtes Risiko durch Veränderungen im Darmmikrobiom möglich

US-Forscher haben herausgefunden, dass bestimmte Bakterienarten und -stämme mit Veränderungen in der Funktion des Darmmikrobioms und dem Risiko für Typ-2-Diabetes in Verbindung stehen.

Die bisher größte und ethnisch und geografisch umfassendste Untersuchung des Darmmikrobioms von Menschen mit Typ-2-Diabetes (T2D), Prädiabetes und gesundem Glukosestatus hat ergeben, dass bestimmte Viren und genetische Varianten innerhalb der Bakterien mit Veränderungen der Darmmikrobiomfunktion und dem T2D-Risiko korrespondieren. Die Untersuchung war eine Zusammenarbeit zwischen US-Wissenschaftlern des Brigham and Women’s Hospital, dem Broad Institute des MIT und der Harvard T.H. Chan School of Public Health. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift „Nature Medicine“ veröffentlicht.

„Das Mikrobiom ist an verschiedenen geografischen Standorten und zwischen verschiedenen ethnischen Gruppen sehr unterschiedlich. Wenn man nur eine kleine, homogene Population untersucht, wird man wahrscheinlich etwas übersehen“, kommentiert der Koautor Daniel (Dong) Wang. „Unsere Studie ist bei weitem die größte und vielfältigste Studie ihrer Art“, fügt er hinzu. „Die Beziehung des Darmmikrobioms zu komplexen, chronischen, heterogenen Krankheiten wie T2D ist ziemlich subtil“, erklärt der Mitautor Curtis Huttenhower und fährt fort: „Ähnlich wie Studien an großen menschlichen Populationen für das Verständnis der menschlichen genetischen Variation entscheidend waren, sind große und vielfältige Populationen notwendig – und zunehmend möglich – für detaillierte Studien zur Variation des Mikrobioms.“

Untersuchung von 8117 Darm-Mikrobiom-Metagenomen

Die Untersuchung umfasste neu generierte Daten und solche, die ursprünglich in mehreren anderen Experimenten erfasst worden waren, und umfasste insgesamt 8117 Darm-Mikrobiom-Metagenome von ethnisch und geografisch vielfältigen Teilnehmern. Die Studienteilnehmer hatten T2D, Prädiabetes oder keine Veränderungen ihres Blutzuckerspiegels und stammten aus den USA, Israel, Schweden, Finnland, Dänemark, Deutschland, Frankreich und China.

„Als wir diese Daten analysierten, fanden wir eine relativ konsistente Reihe von Mikrobenarten, die mit Typ-2-Diabetes in unseren Studienpopulationen in Verbindung stehen. Viele dieser Spezies wurden noch nie zuvor beschrieben“, berichtet Wang. Um die Rolle dieser Mikroben im Darm zu verstehen, analysierte das Team die funktionellen Fähigkeiten der Arten. Verschiedene Stämme einer Mikrobenart können unterschiedliche Funktionen haben, wie die Fähigkeit, eine bestimmte Aminosäure herzustellen. Das Team fand heraus, dass bestimmte Stämme Funktionen haben, die mit einem unterschiedlichen T2D-Krankheitsrisiko verbunden sein können.

Ein wichtiger funktioneller Unterschied war, dass ein Stamm von Prevotella copri häufiger im Darmmikrobiom von Diabetes-Patienten zu finden war. Frühere Studien haben gezeigt, dass Menschen mit chronisch hohen BCAA-Werten im Blut ein höheres Risiko für Fettleibigkeit und T2D haben. Die Forscher fanden auch Hinweise darauf, dass Bakteriophagen für einige der Veränderungen verantwortlich sein könnten, die sie bei bestimmten Stämmen von Darmbakterien feststellten. „Unsere Ergebnisse in Bezug auf Bakteriophagen waren sehr überraschend“, so Wang. „Das könnte bedeuten, dass das Virus die Bakterien infiziert und ihre Funktion so verändert, dass das Risiko für Typ-2-Diabetes steigt oder sinkt, aber es sind weitere Arbeiten erforderlich, um diesen Zusammenhang zu verstehen“, erklärt er.

In einer weiteren Analyse untersuchte das Team eine kleine Untergruppe von Proben von Patienten, bei denen T2D neu diagnostiziert wurde, um Mikrobiome zu bewerten, die weniger wahrscheinlich durch den Einsatz von Medikamenten oder einen langfristigen hohen Glukosestatus beeinträchtigt wurden. Ihre Ergebnisse waren ähnlich wie die der größeren Studie, so Wang. „Wir glauben, dass Veränderungen im Darmmikrobiom Typ-2-Diabetes verursachen“, so Wang. „Die Veränderungen im Mikrobiom könnten zuerst auftreten und der Diabetes entwickelt sich später, nicht umgekehrt – obwohl zukünftige prospektive oder interventionelle Studien erforderlich sind, um diesen Zusammenhang eindeutig zu belegen“, sagt er weiter. „Wenn diese mikrobiellen Merkmale kausal sind, können wir einen Weg finden, das Mikrobiom zu verändern und das Risiko für Typ-2-Diabetes zu senken“, erklärt er und fährt fort: “Das Mikrobiom ist interventionsfähig, das heißt, man kann sein Mikrobiom verändern, zum Beispiel durch eine veränderte Ernährung, Probiotika oder Fäkaltransplantationen.“

Einschränkungen der Studie

Eine wesentliche Einschränkung der Studie besteht darin, dass sie das Mikrobiom der Patienten größtenteils zu einem bestimmten Zeitpunkt untersuchte. Veränderungen des Darmmikrobioms oder des Krankheitsstatus im Laufe der Zeit wurden nicht untersucht. Zukünftige Studien, die auf dieser Arbeit aufbauen, sollten die Untersuchung dieser Verbindung über einen längeren Zeitraum und die Untersuchung der stammspezifischen Funktionen umfassen, um besser zu verstehen, wie sie zu T2D führen, so die Autoren.