Wie ein Darminfekt zu chronischen Symptomen führen kann

Manchmal ist das Ende einer Darminfektion nur der Beginn von mehr Problemen: So entwickeln beispielsweise manche Patienten mit einer Reisediarrhoe ein Reizdarmsyndrom (RDS). Wissenschaftler sind nicht sicher, wie dies genau geschieht; manche sind jedoch der Ansicht, dass dies auf eine Schädigung des Darmnervensystems durch die Infektion zurückzuführen ist. In einer neuen Studie ist nun untersucht worden, warum Nervenzellen im Darm absterben und wie das Immunsystem sie normalerweise schützt.

Die kürzlich in „Cell“ beschriebenen Versuche an Mäusen bieten laut den Studienautoren einen Einblick in die Entstehung des RDS und könnten auf potenzielle neue Behandlungsansätze hindeuten.

Die Entzündung in Schach halten

In einem gesunden Darm muss das Immunsystem ein ausgewogenes Verhältnis zwischen einer Reaktion auf Bedrohungen und der Kontrolle dieser Reaktion herstellen, um Schäden zu vermeiden. „Eine Entzündung schützt den Darm vor einer Infektion, aber zu viel davon kann bleibenden Schaden anrichten“, sagt Daniel Mucida, Leiter des Labors für Mukosale Immunologie. „Wir untersuchen die komplexen Mechanismen, die verhindern, dass Entzündungsreaktionen Neuronen zerstören.“

Um die Auswirkungen einer Infektion auf das Nervensystem zu verstehen, infizierten Mucida und seine Kollegen Mäusen mit einer abgeschwächten Form von Salmonellen und analysierten Neuronen im Darm. Die Forscher stellten fest, dass die Infektion eine langanhaltende Reduktion der Neuronen induzierte. Dies schrieben die Wissenschaftler der Tatsache zu, dass diese Zellen zwei Gene, Nlrp6 und Caspase 11, exprimieren, die zu einer bestimmten Art von Entzündungsreaktion beitragen können.

Diese Reaktion wiederum kann die Zellen letztendlich dazu veranlassen, eine Form der Apoptose zu durchlaufen. Als die Forscher Mäuse dergestalt manipulierten, dass diese Gene spezifisch in Neuronen eliminiert wurden, stellten sie fest, dass weniger Neuronen abstarben.

„Dieser Mechanismus des Zelltods wurde in anderen Zelltypen dokumentiert, aber noch nie zuvor in Neuronen“, erklärt Fanny Matheis, Doktorandin im Labor für Mukosale Immunologie. „Wir glauben, dass diese Darmneuronen die einzigen sind, die auf diese Weise sterben.“

Makrophagen als Retter

Es ist noch nicht genau geklärt, wie eine Entzündung dazu führt, dass Neuronen Selbstmord begehen, aber die Wissenschaftler haben bereits Hinweise darauf, dass es möglich sein könnte, den Prozess zu stören. Der Schlüssel dazu kann ein spezialisierter Satz von Darmimmunzellen sein, die als Muscularis-Makrophagen bezeichnet werden. Frühere Arbeiten in Mucidas Labor haben gezeigt, dass diese Zellen entzündungshemmende Gene exprimieren und mit den Neuronen zusammenarbeiten, um die Nahrung im Verdauungstrakt in Bewegung zu halten. Wenn diese Neuronen absterben, wie es bei einer Infektion der Fall ist, kann dies zu Obstipation führen – einem von mehreren unangenehmen RDS-Symptomen. In seiner jüngsten Studie demonstrierte das Team, wie Makrophagen den Neuronen während einer Infektion helfen. Die Untersuchungen ergaben, dass Makrophagen eine bestimmte Art von Rezeptormolekülen besitzen, die Stress-Signale empfangen. Diese wiederum werden von einer anderen Gruppe von Neuronen als Reaktion auf eine Infektion freigesetzt. Einmal aktiviert, veranlasst dieser Rezeptor Makrophagen, Polyamine zu produzieren. Von diesen nehmen die Wissenschaftler an, dass sie den Zelltodprozess stören könnten.

Zurück zum Normalzustand

In anderen Versuchen stellten die Forscher fest, dass eine Salmonelleninfektion die Mikrobengemeinschaft im Darm von Mäusen verändert. Als sie die Darmflora der Tiere wieder normalisierten, erholten sich die Neuronen. „Mit dem, was wir über die Makrophagen gelernt haben, könnte man über Möglichkeiten nachdenken, den Entzündungsprozess, der die Neuronen tötet, zu stören“, sagt Paul Müller, Postdoc im Labor für Mukosale Immunologie. Zum Beispiel könnte es möglich sein, bessere Behandlungen für das RDS zu entwickeln, die durch die Steigerung der Polyaminproduktion – möglicherweise über die Ernährung – oder durch die Wiederherstellung von Darmmikrobengemeinschaften wirken. Da kurzfristige Stressreaktionen auch einen schützenden Effekt zu haben scheinen, ist Müller der Ansicht, dass es auch hilfreich sein kann, auf dieses System abzuzielen.