Darmbakterien im Zusammenhang mit Stoffwechselveränderungen und Autismus in neuer Studie

Forscher des California Institute of Technology haben eine wichtige Entdeckung gemacht, die erklären könnte, wie Darmbakterien zu autismusähnlichem Verhalten beitragen können.

Das Team fand heraus, dass, wenn Mäuse mit Darmmikroben von Menschen mit ASS besiedelt wurden, sie entwickelten nicht nur autismusähnliche Verhaltensweisen; sie hatten auch veränderte Genexpressionsmuster und Metaboliten in ihren Gehirnen, verglichen mit Mäusen, die nicht mit den Bakterien besiedelt waren.

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Darmmikrobiota ist der Begriff, der verwendet wird, um die Gemeinschaften von Mikroorganismen zu beschreiben, die im menschlichen Darm leben und zusammen, ihre Genome werden als Mikrobiom bezeichnet. Diese Mikroben haben eine symbiotische Beziehung zum Menschen, Austausch günstiger Lebensbedingungen wie Wärme und Nährstoffverfügbarkeit gegen „Hilfe“ bei der Verdauung, Stoffwechsel- und Immunsystemreaktionen.

In den Vereinigten Staaten, Schätzungsweise 1 von 59 Personen ist von Autismus betroffen, was zu einer Reihe von Schwierigkeiten bei der sozialen Kommunikation und sich wiederholenden Verhaltensweisen führt. Viele Studien haben zuvor Unterschiede im Darmmikrobiom zwischen Menschen mit und ohne Autismus gefunden.

"Jedoch, während diese frühere Forschung potenziell wichtige Assoziationen identifiziert, es kann nicht geklärt werden, ob beobachtete Mikrobiomveränderungen eine Folge von ASS sind oder zu Symptomen beitragen, " sagt der Autor der aktuellen Studie, Sarkis Mazmanian, Mikrobiologe am California Institute of Technology.

Die Studie von Mazmanian und Kollegen unterstützt die wachsende Zahl von Beweisen für eine Darm-Hirn-Verbindung bei Autismus. Obwohl die Ergebnisse keinen kausalen Zusammenhang zwischen Darmbakterien und Autismus beweisen, sie zeigen, dass die Darmmikrobiota zu einigen Merkmalen der Erkrankung bei Mäusen beitragen kann. Sie geben auch Aufschluss über einen möglichen Mechanismus für die bei den Tieren beobachteten Wirkungen.

„Unsere Studie zeigt, dass die Darmmikrobiota ausreicht, um autismusähnliches Verhalten bei Mäusen zu fördern. Zusätzliche Studien sind erforderlich, um die Auswirkungen von Darmbakterien beim Menschen zu untersuchen.“ “, sagt Erstautor Gil Sharon.

Die Forschung

Um die Wirkung des Darmmikrobioms auf autismusähnliches Verhalten zu untersuchen, das Team verwendete Mäuse, die „keimfrei, “, was bedeutet, dass sie in Abwesenheit von Mikroben angebaut wurden und kein eigenes Mikrobiom hatten.

Darmproben, die Mikroorganismen von Kindern mit und ohne Autismus enthielten, wurden durch Fäkaltransplantation auf die Mäuse übertragen und Mäusepaare, die mit den gleichen Mikrobiomen besiedelt waren, wurden gepaart, um Nachkommen zu produzieren, die den menschlichen Mikroben in den frühen Stadien der Entwicklung ausgesetzt waren.

Die Nachkommen wurden dann Tests unterzogen, mit denen autismusähnliches Verhalten bei Mäusen festgestellt wurde, und aufgezeichnet, wie oft sie vokalisierten und mit anderen Mäusen interagierten. Die Forscher versuchten auch, das sich wiederholende Verhalten bei Menschen mit Autismus zu stimulieren, indem sie Murmeln in die Käfige der Tiere einführten und sahen, wie viele Mäuse begraben wurden.

Wie in der Zeitschrift berichtet Zelle , die Mäuse, die mit Bakterien von Kindern mit ASD (ASS-Mikrobiota) besiedelt waren, zeigten autismusähnliche Verhaltensweisen, wohingegen die Tiere ohne ASD-Mikrobiota diese Verhaltensweisen nicht zeigten.

Im Vergleich zu Mäusen ohne ASD-Mikrobiota, diejenigen mit den Bakterien interagierten weniger mit anderen Mäusen, vokalisierte weniger und zeigte mehr repetitives Verhalten. Alle diese Verhaltensweisen ähnelten den Verhaltensmerkmalen, die bei Menschen mit ASS beobachtet wurden.

Nächste, Die Forscher sezierten die Gehirne der Tiere und führten eine RNA-Analyse durch, um nach Unterschieden zwischen den beiden Gruppen zu suchen, wie DNA verarbeitet (gespleißt) wird, bevor sie zur Herstellung eines Proteins verwendet wird.

Die Mäuse mit ASD-Mikrobiota zeigten Unterschiede beim Spleißen für 560 Gene, 52 davon sind bekanntermaßen mit Autismus verbunden.

Die Auswirkungen waren „tiefgreifend“

Sharon sagt, dies sei ein faszinierender Hinweis darauf, dass die Produkte von Darmmikroben das Autismusrisiko irgendwie ändern könnten, indem sie beeinflussen, welche Formen von Proteinen im Gehirn gebildet werden.

Als das Team die Eingeweide der Tiere analysierte, Sie fanden auch Unterschiede zwischen den Gruppen in den Spiegeln von 27 Metaboliten – Molekülen, die als Ergebnis der Verdauung und des mikrobiellen Stoffwechsels produziert werden.

Bestimmtes, Die Spiegel der Metaboliten 5-Aminovaleriansäure (5AV) und Taurin waren bei Mäusen mit ASD-Mikrobiota niedriger. ASS ist manchmal durch ein Ungleichgewicht zwischen erregenden und hemmenden Signalen im Gehirn gekennzeichnet.

Da bekannt ist, dass 5AV und Taurin hemmende neurale Rezeptoren, sogenannte GABA-Rezeptoren, beeinflussen, Die Forscher waren daran interessiert, dass die Konzentrationen dieser Metaboliten bei den Mäusen mit ASD-Mikrobiota niedriger waren.

"Wir waren überrascht zu sehen, wie tiefgreifend die Auswirkungen waren, “ sagt Sharon.

Die Forscher wandten sich dann einem anderen Mausmodell für Autismus zu – einem Stamm namens BTBR-Mäuse, der von Natur aus autismusähnliche Verhaltensweisen zeigt. Bei der Behandlung der Mäuse mit 5AV oder Taurin, Das Team stellte fest, dass die Tiere tatsächlich weniger asoziale und sich wiederholende Verhaltensweisen zeigten. Außerdem, Eine Analyse der Gehirne der Tiere zeigte, dass 5AV, bestimmtes, verminderte neuronale Erregbarkeit.

Laut Mazmanian liefern die Ergebnisse Hinweise auf die Rolle der Darmmikrobiota bei den neuralen Veränderungen, die mit ASS verbunden sind:

Es deutet darauf hin, dass ASS-Symptome eines Tages mit bakteriellen Metaboliten oder einem probiotischen Medikament geheilt werden können. Weiter, es eröffnet die Möglichkeit, dass ASD, und vielleicht andere klassische neurologische Erkrankungen, kann durch Therapien behandelt werden, die eher auf den Darm als auf das Gehirn abzielen, ein scheinbar praktikabler Ansatz."

Neurowissenschaftler John Cryan (University College Cork, Irland), die nicht an der Untersuchung beteiligt waren, sagt, dass die Ergebnisse „ziemlich ermutigend“ sind und dass die Idee, dass Metaboliten die Gehirnaktivität beeinflussen können, plausibel ist, macht Sinn und wird dazu beitragen, das Feld nach vorne zu bringen.

Cryan betont, dass es unwahrscheinlich ist, dass die Ergebnisse sofort zu neuen mikrobiombasierten Behandlungen führen; Die beiden hier hervorgehobenen Metaboliten können sich als nicht mit Autismus beim Menschen verwandt herausstellen.

Immer noch, die Forschung rechtfertigt eine Jagd nach anderen Metaboliten, die im Darm oder im Gehirn von Menschen mit der Erkrankung mangelhaft sind. Dies wird dem Feld Mut machen, dass da etwas ist.

Dr. John Cryan, Neurowissenschaftler

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