Von Obstipation geprägtes Reizdarmsyndrom: Mikrobiom-Signalübertragungssystem ermöglicht neue Therapieansätze

Gerade veröffentlichte Forschungsergebnisse könnten zu neuen Strategien führen, um Patienten zu helfen, die an einem Obstipations-prädominanten Reizdarmsyndrom (RDS-O) leiden. Im Zentrum des Interesses: enterochromaffine Zellen.

Wissenschaftler aus den USA und Großbritannien haben entdeckt, dass von Darmbakterien ausgesendete chemische Signale zusammenwirken und gemeinsam an der Steuerung der Darmperistaltik beteiligt sind. Demnach setzt ein bakterielles Signal den Darm in Bewegung, während ein anderes die Darmzellen darauf vorbereitet, stärker zu reagieren, wodurch der Effekt verstärkt wird.

Die in den „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlichten Ergebnisse weisen nach Ansicht der Forschenden auf einen möglichen neuen Ansatz für Mikrobiom-basierte Therapien hin: die Wiederherstellung von Kombinationen mikrobieller Signale, anstatt gezielt auf eine einzelne Mikrobe oder ein einzelnes Molekül einzuwirken. Ein solches Vorgehen könnte für das RDS-O von Bedeutung sein, glauben sie.

„Das Darmmikrobiom besteht aus Billionen von Mikroben, die eine Vielzahl chemischer Botschaften produzieren, welche mit Zellen im gesamten Verdauungstrakt interagieren“, erläutert Purna Kashyap, Gastroenterologe an der Mayo Clinic in Rochester (USA), Leiter des Mayo Clinic Microbiomics Program und einer der Seniorautoren der Studie. „Die Entschlüsselung des Zusammenspiels dieser Signale vermittelt uns ein viel genaueres Bild davon, was bei einer Erkrankung gestört ist und was wiederhergestellt werden müsste, um die normale Funktion zu gewährleisten.“

Wie bakterielle Signale zusammenwirken

Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf zwei bakterielle Moleküle: Hypoxanthin und Butyrat. Frühere Untersuchungen an der Mayo Clinic hatten ergeben, dass der Spiegel beider Stoffe bei Patienten mit RDS-O niedriger ist. Diese Erkenntnis führte zu einer weiterführenden Frage: Wie beeinflussen diese Moleküle die Darmbewegung?

In der neuen Studie stellten die Forscher fest, dass Hypoxanthin spezialisierte Zellen der Darmschleimhaut dazu anregt, Serotonin freizusetzen – einen chemischen Botenstoff, der den Transport der Nahrung durch den Verdauungstrakt unterstützt. Butyrat wirkt anders: Es versetzt die Zellen in die Lage, stärker auf Hypoxanthin zu reagieren, und verstärkt so dessen Wirkung.

Diese spezialisierten Zellen (enterochromaffine Zellen) fungieren als Knotenpunkte, an denen verschiedene mikrobielle Signale zusammenlaufen. Sie ermöglichen es dem Darm, mehrere chemische Botschaften gleichzeitig zu empfangen und darauf zu reagieren.

Die Forscher verfolgten die Ereigniskette von den Vorgängen in einer einzelnen Darmzelle bis hin zur Passage des Darminhalts durch das Organ. Um die einzelnen Schritte des Prozesses zu rekonstruieren, nutzten sie im Labor gezüchtete Darmzellen, Darm-Organoide, Darmgewebe sowie genetisch veränderte Bakterien.

„Wir haben die Chance, über die bloße Behandlung der Krankheitsfolgen hinauszugehen und stattdessen die Wiederherstellung der Funktion für die Patienten in den Mittelpunkt zu rücken“, sagt Koautor Dr. Gianrico Farrugia. Der Gastroenterologe ist Präsident sowie CEO der Mayo Clinic, sein Forschungsschwerpunkt liegt auf den Mechanismen, die die Funktion des Magen-Darm-Trakts steuern. „Dies beginnt damit, dass wir uns den offenen Fragen unserer Patienten widmen und den biologischen Zusammenhängen so lange nachgehen, bis wir den zugrundeliegenden Mechanismus verstehen. Mit diesem tiefen Verständnis können wir neue Behandlungsmöglichkeiten erschließen und letztlich neue Heilmethoden voranbringen.“

Für die Zukunft geplante weiterführende Forschung

Als Nächstes wollen die Forscher untersuchen, ob die Identifizierung von Kombinationen mikrobieller Signale, die bei einzelnen Patienten verändert sind, künftig bei der Wahl der Behandlung helfen kann. Zukünftige Forschungsarbeiten werden prüfen, ob die Wiederherstellung komplementärer Signale die Darmmotilität verbessern kann – mit dem langfristigen Ziel, präziser ausgerichtete, auf dem Mikrobiom basierende Therapien zu entwickeln. (ac/BIERMANN)