Den direkten Dialog zwischen der Darmflora und dem Gehirn entschlüsseln

Nebenprodukte der Darmmikrobiota zirkulieren im Blutkreislauf und regulieren physiologische Prozesse im Wirt, einschließlich Immunität, Stoffwechsel und Gehirnfunktion. Wissenschaftler des Pasteur-Instituts (Partnerforschungsorganisation Université Paris Cité), Inserm und CNRS haben herausgefunden, dass hypothalamische Neuronen in einem Tiermodell Veränderungen in der bakteriellen Aktivität direkt erkennen und den Appetit und die Körpertemperatur entsprechend anpassen. Diese Ergebnisse zeigen, dass es einen direkten Dialog zwischen der Darmmikrobiota und dem Gehirn gibt, der zu neuen Therapieansätzen im Kampf gegen Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes und Fettleibigkeit führen könnte. Die Ergebnisse sollen in veröffentlicht werden Wissenschaft 15. April 2022

Der Darm ist das größte Bakterienreservoir im Körper. Immer mehr Beweise zeigen den Grad der gegenseitigen Abhängigkeit zwischen Wirten und ihrer Darmmikrobiota und betonen die Bedeutung der Darmachse und des Gehirns. Am Institut Pasteur haben Neurobiologen der Perception and Memory Unit (Institut Pasteur / CNRS)[1]Immunbiologen der Einheit für Mikroumgebung und Immunität (Institut Pasteur / Inserm) und Mikrobiologen der Einheit für Biologie und Genetik der Bakterienwand (Institut Pasteur / CNRS / Inserm)[2] Sie teilten ihr Fachwissen, um zu untersuchen, wie Darmbakterien die Aktivität bestimmter Neuronen im Gehirn direkt steuern.

Wissenschaftler haben sich auf den NOD2-Rezeptor (Nukleotid-Oligomerisierungsdomäne) konzentriert, der in den meisten Immunzellen vorkommt. Dieser Rezeptor erkennt das Vorhandensein von Muropeptiden, die die Bausteine ​​der bakteriellen Zellwand sind. Darüber hinaus wurde zuvor festgestellt, dass Varianten des Gens, das den NOD2-Rezeptor kodiert, mit Verdauungsstörungen, einschließlich Morbus Crohn, sowie neurologischen Erkrankungen und Stimmungsstörungen in Verbindung gebracht werden. Diese Daten reichten jedoch nicht aus, um einen direkten Zusammenhang zwischen neuraler Aktivität im Gehirn und bakterieller Aktivität im Darm aufzuzeigen. Das hat ein Konsortium von Wissenschaftlern in einer neuen Studie herausgefunden.

Mithilfe von bildgebenden Verfahren des Gehirns bemerkten die Wissenschaftler als erste, dass der NOD2-Rezeptor in Mäusen von Neuronen in verschiedenen Regionen des Gehirns exprimiert wird, insbesondere in einer Region, die als Hypothalamus bekannt ist. Sie fanden dann heraus, dass die elektrische Aktivität dieser Neuronen unterdrückt wurde, wenn sie mit bakteriellen Muropeptiden aus dem Darm in Kontakt kamen. „Muropeptide in Darm, Blut und Gehirn gelten als Marker der Bakterienvermehrung“, erklärt Ivo G. Boneca, Leiter der Abteilung für Bakterienwandbiologie und -genetik am Institut Pasteur (CNRS/Inserm). Fehlt dagegen der NOD2-Rezeptor, werden diese Neuronen nicht mehr durch Muropeptide unterdrückt. Dadurch verliert das Gehirn die Kontrolle über die Nahrungsaufnahme und die Körpertemperatur. Mäuse nehmen an Gewicht zu und entwickeln mit größerer Wahrscheinlichkeit Typ-2-Diabetes, insbesondere bei älteren Weibchen.

In dieser Studie wiesen die Wissenschaftler auf die überraschende Tatsache hin, dass Neuronen bakterielle Muropeptide direkt wahrnehmen, während man dachte, dass diese Aufgabe hauptsächlich Immunzellen überlassen bleibt. „Es ist erstaunlich festzustellen, dass Bakterienfragmente direkt auf ein so strategisches Zentrum des Gehirns wie den Hypothalamus einwirken, der dafür bekannt ist, lebenswichtige Funktionen wie Körpertemperatur, Fortpflanzung, Hunger und Durst zu steuern“, sagte Pierre-Marie Lledo, CNRS-Forscher. und Direktor der Perception and Memory Unit am Institut Pasteur.

Neuronen scheinen daher die bakterielle Aktivität (Proliferation und Tod) als direkten Indikator für die Auswirkungen der Nahrungsaufnahme auf das Darmökosystem zu erkennen. ” Der übermäßige Verzehr bestimmter Lebensmittel kann das überproportionale Wachstum bestimmter Bakterien oder Krankheitserreger anregen und so das Darmgleichgewicht stören, sagt Gérard Eberl, Leiter der Abteilung Mikroumgebung und Immunität am Institut Pasteur (Inserm).

Der Einfluss von Muropeptiden auf Hypothalamus-Neuronen und -Stoffwechsel wirft Fragen über ihre potenzielle Rolle bei anderen Gehirnfunktionen auf und kann uns helfen, die Verbindung zwischen bestimmten Gehirnerkrankungen und genetischen Varianten von NOD2 zu verstehen. Diese Entdeckung ebnet den Weg für neue interdisziplinäre Projekte an der Grenze zwischen Neurowissenschaften, Immunologie und Mikrobiologie und letztlich für neue Therapieansätze bei Hirnerkrankungen und Stoffwechselstörungen wie Diabetes und Fettleibigkeit.

[1] Diese Forschungseinheit ist auch als „Laboratory for Genes, Synapses and Cognition“ (Institut Pasteur / CNRS) bekannt. Auch das Paris Brain Institute (CNRS / Inserm / Universität Sorbonne / AP-HP) trug zu diesen Ergebnissen bei.
[2] Der Name der CNRS-Einheit lautet „Department of Integration and Molecular Microbiology“ und die Inserm-Einheit lautet „Department of Host-Microbial Interactions and Physiopathology“ (Institut Pasteur / CNRS / Inserm).

Quelle der Geschichte:

Materialien bereitgestellt Pastoren Institut. Hinweis: Inhalt kann für Stil und Länge bearbeitet werden.

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