Wie Darmbakterien Ballaststoffe zu einer Anti-Allergie-Waffe verarbeiten können

Wenn wir Nahrungsfasern aufnehmen, werden sie von unseren Darmbakterien in kurzkettige Fettsäuren (SCFA), aufgespalten. Kurzkettige Fettsäuren können die Immunantwort modulieren und ebnen damit den Weg für potenzielle Allergiebehandlungen.

Eine der Möglichkeiten, wie SCFAs mit unserem Immunsystem interagieren, besteht darin, die Aktivierung von Mastzellen (MCs) zu vermitteln. Wenn eine MC ein Antigen erkennt, wird sie aktiv und degranuliert, wobei sie Enzyme und Signalmoleküle wie Histamin an das umliegende Gewebe abgibt und eine schnelle Immunreaktion auslöst. Es gibt zwar zahlreiche Hinweise darauf, dass SCFAs antiallergische Eigenschaften haben, doch die genauen Mechanismen, mit denen sie die Funktion der MCs regulieren, sind nach wie vor unklar.

In einer kürzlich durchgeführten Studie beschloss ein Team unter der Leitung von Prof. Chiharu Nishiyama von der Tokyo University of Science, Japan, diese Wissenslücke durch Experimente an Mäuse-MCs und SCFAs zu schließen.

Die Forschenden fanden zunächst heraus, dass die Fütterung von Mäusen mit Buttersäure und Valeriansäure, zwei SCFAs, die passive kutane Anaphylaxie (eine gut untersuchte allergische Reaktion, die im Labor künstlich ausgelöst wird) deutlich unterdrückte. Anhand von MC-Kulturen zeigte das Team dann, dass die Behandlung von MCs mit verschiedenen SCFAs die durch Immunglobulin E (IgE) vermittelte Aktivierung unterdrückte.

Durch anschließende Experimente mit genetisch veränderten Zellen und RNA-Inhibitoren gelang es ihnen, das Puzzle weiter zusammenzusetzen. Die Forschenden fanden heraus, dass SCFAs die MC-Aktivierung hauptsächlich auf zwei Wegen vermitteln. Der erste Weg führte über die Erkennung und Interaktion mit dem GPR109A-Rezeptor. Nach der Bindung an SCFA wird eine chemische Kaskade in Gang gesetzt, an deren Ende die Synthese und Sekretion von Prostaglandinen steht. Diese Substanzen interagieren mit EP3-Rezeptoren in MCs und verhindern die Degranulation, wodurch die Freisetzung von Histamin begrenzt und die allergische Reaktion minimiert wird.

Der zweite Weg führte über die Epigenetik (oder die reversible Veränderung bestimmter Gene). Die Forschenden bestätigten, dass die SCFAs die hemmende Aktivität der Histon-Deacetylase beeinflussen, die epigenetische Veränderungen reguliert. Dies führte zu Veränderungen in der Expression des IgE-Rezeptors, was letztlich die Degranulation in MCs hemmte. Weitere Experimente zeigten, dass nicht-steroidale entzündungshemmende Medikamente die antiallergische Wirkung von SCFAs unterdrückten und dass Vitamin B3, das mit dem GPR109A-Rezeptor interagiert, ebenfalls die Degranulation von MCs hemmte.

Zusammengenommen können die Ergebnisse dieser Studie helfen, die Feinheiten der körpereigenen Regulierung des Immunsystems mithilfe von Darmbakterien zu verstehen. Aber auch Menschen mit Allergien können von diesen Erkenntnissen profitieren, wie Nishiyama hervorhebt: „Die Aktivierung von Mastzellen ist eine häufige Ursache für verschiedene allergische Erkrankungen und nicht nur für Anaphylaxie. Darüber hinaus denke ich, dass die zunehmende Häufigkeit von Allergiepatienten mit den Veränderungen in der Ernährung in diesen Jahrzehnten zusammenhängt. Allergien sind so weit verbreitet, dass jeder zweite Japaner an einer allergischen Erkrankung leidet, und die Ergebnisse unserer Studie zeigen, dass Ballaststoffe ein wirksames Mittel zur Behandlung von Allergien sind.“