Das menschliche Mikrobiom - eine Ansammlung von Bakterien, Archaeen, Pilzen und Viren, die sich im Darm und in den Eingeweiden vermischen - wurde mit einer Vielzahl von Erkrankungen des Menschen in Verbindung gebracht, einschließlich der Gesundheit des Verdauungssystems und der Vorbeugung von Autoimmunerkrankungen. Einige Forschungen haben sogar einen möglichen Zusammenhang zwischen Darmgesundheit und Gehirnfunktion festgestellt. Aufbauend auf dieser Arbeit zeigt eine gestern in Nature Microbiology veröffentlichte Studie, dass eine klinische Depression durch die Menge bestimmter Bakterien im Darm beeinflusst werden kann.
Das Forscherteam unter der Leitung des Mikrobiologen Jeroen Raes von der Katholischen Universität Leuven in Belgien stellte fest, dass fast alle Darmbakterien Neurotransmitter produzieren können. Hierbei handelt es sich um Chemikalien wie Dopamin und Serotonin, die die Kommunikation zwischen Neuronen ermöglichen. Wenn diese "chemischen Botenstoffe" an Rezeptoren im Gehirn gesendet werden, können sie die Stimmung und das Verhalten beeinflussen. Die Forscher identifizierten auch zwei Bakterienstämme, die im Darm von Menschen fehlen, bei denen eine Depression diagnostiziert wurde.
Die Studie fügt immer mehr Beweise hinzu, dass ein Zusammenhang zwischen Darmgesundheit und Gehirn besteht. Es wird jedoch nicht festgestellt, ob eine schlechte psychische Gesundheit zu einer Erschöpfung der Bakterien führt oder ob die fehlenden Bakterien die mit Stimmungsstörungen verbundenen Symptome verstärken. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um schlüssig zu sagen, dass Darmbakterien die psychische Gesundheit beeinflussen, sagt Mark Lyte, Professor für Mikrobiologie an der Iowa State University, der nicht an der Studie beteiligt war.
"Das Studium fängt gerade erst richtig an", sagt Lyte. "Wir verstehen nicht vollständig, was alle Gene in allen Bakterien tun, also schließen wir nicht, dass wir alles über die Mikrobiota in Bezug auf ihre genetische Fähigkeit, [Neurotransmitter] zu produzieren, verstehen. Wir verstehen nur einen Bruchteil davon. " Wissenschaftler haben kürzlich mehr als 100 neue Bakterienarten im menschlichen Darm identifiziert und damit unterstrichen, wie viel wir noch über die Funktionen des Mikrobioms lernen müssen.
Raes und sein Team untersuchten die Darmbakterien von über 2.000 europäischen Teilnehmern, um einen möglichen Zusammenhang zwischen dem Mikrobiom und der psychischen Gesundheit zu untersuchen. In ihrer Studie testete das Team das Genom von 532 Bakterienstämmen, um festzustellen, ob die Bakterien Neurotransmitter erzeugen können. Über 90 Prozent der Bakterien in der Studie zeigten die Fähigkeit, einen oder mehrere dieser chemischen Botenstoffe zu produzieren.
Der längste Nerv des Körpers, der Vagusnerv, verläuft vom Hirnstamm zum untersten Teil des Darms. Es wird angenommen, dass der Nerv eine Zweiwege-Autobahn ist, die Signale vom Gehirn zum Darm sendet, um die Verdauung zu regulieren und Signale vom Darm zum Gehirn zu leiten. Die letztere Funktion bietet einen möglichen Weg für Neurotransmitter, die von Darmbakterien produziert werden, um die psychische Gesundheit zu beeinflussen, sagt Raes. Das Team stellte fest, dass sowohl Coprococcus- als auch Dialister- Bakterien bei depressiven Personen abgereichert waren, selbst wenn die Wirkung von Antidepressiva kontrolliert wurde. Es wurde auch festgestellt, dass Coprococcus einen biologischen Weg in Verbindung mit Dopamin hat, einem Neurotransmitter, von dem bekannt ist, dass er die psychische Gesundheit beeinflusst.
Der nächste Schritt, so Lyte, besteht darin, ein umfassenderes Verständnis dafür zu entwickeln, wie diese beiden Bakterienstämme im Darm funktionieren. Wissenschaftler haben die genetischen Merkmale einiger Bakterien wie E. Coli eingehend untersucht, aber die Genome und Merkmale von Bakterien wie Coprococcus und Dialister müssen noch sorgfältig untersucht werden. Lyte sagt, dass Wissenschaftler die Mikrobiologie der "alten Schule" verwenden müssen, um diese Käfer in Petrischalen zu züchten, um zu sehen, wie sie funktionieren. Ein Bakterium, das sich auf Papier auf eine Weise verhält, kann sehr unterschiedlich funktionieren, wenn es einer vielfältigen Umgebung von Mikroben ausgesetzt wird, die dem menschlichen Darm ähnlich sind.
"Man muss diese Bugs vergrößern und sehen, was sie [in verschiedenen Umgebungen] tun, um zu verstehen, was sie tun, wenn sie im Host sind", sagt Lyte.
Darüber hinaus hat sein Team laut Raes nur Bakterien identifiziert, die die geistige Gesundheit auf der Ebene der Gattungen beeinflussen könnten, und es ist entscheidend, die spezifischen Bakterienarten zu identifizieren, die bei Menschen mit Depression fehlen, um eine mögliche Beziehung zwischen Darm und Gehirn zu testen. Während niedrigere Dialisterspiegel mit Depressionen in Verbindung gebracht wurden, hat ein kürzlich veröffentlichtes Papier höhere Dialisterspiegel mit Arthritis in Verbindung gebracht. Es könnte sein, dass die Prävalenz einer Dialisterspezies das Risiko für Arthritis erhöht, während die Prävalenz einer anderen das Risiko für Depressionen senkt, sagt Raes. Die Bestimmung solcher Besonderheiten erfordert jedoch zusätzliche Studien.
Die Fähigkeit, Neurotransmitter zu produzieren, ist möglicherweise auch für Bakterien einzigartig, die sich im Darm entwickelt haben, da sie bei wilden Bakterien außerhalb des Mikrobioms nicht gefunden wurden. "Es fühlt sich an wie eine evolutionäre Anpassung an die Symbiose von Bakterien und [Menschen]", sagt Raes. „Wenn du darüber nachdenkst, explodiert dein Kopf. Bakterien leben in uns und haben alle diese Wege gefunden, um mit uns zu kommunizieren und möglicherweise unser Verhalten zu beeinflussen. “
Emma Allen-Vercoe, Professorin für Mikrobiologie an der University of Guelph in Ontario, freut sich über das zukünftige Potenzial der Mikrobiomforschung. Während viele weitere Studien erforderlich wären, bevor Wissenschaftler eine Behandlungsstudie durchführen könnten, sind Coprococcus und Dialister nach Ansicht von Allen-Vercoe großartige Kandidaten für die Verwendung als Psychobiotika oder Probiotika, die auf die psychische Gesundheit abzielen. Es wäre "alles andere als trivial", einen Weg zu finden, diese Mikroben so zu züchten, dass sie Patienten verabreicht werden können. Sie hofft jedoch, dass Wissenschaftler die Bakterien schließlich in den menschlichen Darm einbringen und die Ergebnisse untersuchen können.
"Als ich diese Zeitung las, war ich sehr aufgeregt, weil ich wirklich denke, dass dies eine neue Grenze in der Medizin ist", sagt Allen-Vercoe. „Über den Tellerrand hinauszudenken, um Mikroben im Darm zur Behandlung von Krankheiten einzusetzen, die traditionell nicht mit dem Darm in Verbindung gebracht werden, ist ziemlich aufregend, weil wir die Dinge auf eine ganz andere Art und Weise betrachten. Sie haben hier wirklich etwas angefangen. “
