Darm trifft Hirn: Taugt das Mikrobiom als Ansatz für neue Therapien von MS- und Schlaganfallpatienten?

Julia Rommelfanger

Interessenkonflikte

28. September 2015

Prof. Dr. Hartmut Wekerle

Düsseldorf – Immer mehr Evidenz spricht dem Mikrobiom eine zentrale Rolle bei der Entstehung neurologischer Erkrankungen wie Multipler Sklerose oder Parkinson zu. Wie diese Erkenntnisse über die Darm-Hirn-Achse künftig in neue Therapien münden könnten, diskutierten Neurologen und Biologen auf dem 88. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Neurologie (DGN) in Düsseldorf [1].

Bei der Entstehung der Multiplen Sklerose (MS) etwa können zahleiche der schätzungsweise rund 1.000 verschiedenen Arten von Darmbakterien mitwirken, sagte Prof. Dr. Hartmut Wekerle vom Max-Plack-Institut für Neurobiologie in München in seinem Vortrag. „Dem Mikrobiom kommt eine entscheidende Bedeutung als Trigger der Multiplen Sklerose zu“, erklärte Wekerle. Sein Ansatz: Durch die Analyse komplexer Metagenome, das heißt, der Gene aus Bakterienmixturen, sollen mikrobielle Risikoprofile identifiziert werden, die Menschen anfällig für MS machen. „So können sich völlig neue Möglichkeiten zur Vorbeugung und Therapie der Multiplen Sklerose eröffnen“, erklärte Wekerle.

Mausversuche: Darmkeimfreiheit als Schutzfaktor vor MS

In Studien mit Mäusen hat der Mikrobiologe bereits gezeigt, dass die individuelle Darmflora Einfluss auf die Entstehung der Krankheit haben kann: Komplett keimfrei gehaltene Mäuse waren vor der experimentell-autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE), einer der menschlichen MS ähnliche schubförmige Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS), geschützt [2].

 
Dem Mikrobiom kommt eine entscheidende Bedeutung als Trigger der Multiplen Sklerose zu. Prof. Dr. Hartmut Wekerle
 

Wurde ihr Darm jedoch mit Mikrobiota besiedelt, erkrankten die Mäuse spontan an der EAE. „Offensichtlich wird in diesem Modell die Autoimmunreaktion gegen Gewebe des Zentralen Nervensystems von dem Darm-Mikrobiom ferngesteuert“, sagte Wekerle.

In einem weiteren Versuch transferierte Wekerles Team den genveränderten Mäusen Stuhlproben von menschlichen Zwillingen, von denen jeweils eine/einer an MS erkrankt war. Innerhalb von 12 Wochen entwickelten 60% der Mäuse, in die die Fäkalien der MS-kranken Zwillinge transferiert wurden, EAE; von den Mäusen mit den Fäkalien der gesunden Zwillinge erkrankten nur 30%.

Künftig soll nun untersucht werden, wie dieser bei Mäusen festgestellte Einfluss der Darmflora auf die MS-Entstehung zur Entwicklung neuer Therapien für MS-Patienten genutzt werden kann. „Unser Optimismus ist groß“, sagte Wekerle im Gespräch mit Medscape Deutschland. Aufschluss über mögliche mikrobielle Auslöser sollen beispielsweise Stuhlproben von MS-Patienten liefern. „Durch die Definition von Erregerprofilen können wir letztendlich gezielte und individualisierte Therapien entwickeln“, prophezeite der Mikrobiologe.

Fäkaltransplantationen etwa, bei denen Mikrobiota von gesunden Spendern auf kranke Personen übertragen werden, wären ein Ansatz, der auch in der Erforschung neuer MS-Therapien „momentan in aller Munde ist“, so Wekerle. Seiner Einschätzung nach würden jedoch bestimmt 5 Jahre vergehen, bevor eine MS-Therapie auf Basis von Mikrobiota beim Menschen denkbar wäre.

Dr. Aiden Haghikia

Fettsäuren-Kur gegen MS

Da die Art der Mikroben im Darm nicht zuletzt von der Ernährung abhängt, wäre die Erforschung einer Verbindung zwischen Ernährung, Darmflora und MS ein logischer nächster Schritt. Dr. Aiden Haghikia von der Neurologischen Universitätsklinik Bochum und Kollegen von der Universitätsklinik Erlangen gehen diesem Zusammenhang schon länger nach. Sie haben jetzt herausgefunden, dass Fettsäuren in der Nahrung von genveränderten Mäusen, die an MS erkrankt sind, am Krankheitsverlauf beteiligt sind.

Diese langkettigen Fettsäuren, so die Forscher, verändern die Zusammensetzung von Immunzellen, die die Entstehung und den Verlauf der MS beeinflussen. „Dabei haben unterschiedliche Längen des Kohlenstoffgerüsts gesättigter Fettsäuren unterschiedliche Einflüsse auf entzündliche TH17-Zellen und regulatorische T-Zellen des Immunsystems in der Darmwand“, erklärte Haghikia beim DGN-Kongress.

Regulatorische T-Zellen können einerseits überschießende Entzündungsreaktionen, andererseits autoreaktive Zellen, die körpereigenes Gewebe schädigen, unterdrücken. Der immunologische Pathomechanismus der Multiplen Sklerose beinhaltet ein Ungleichgewicht zwischen geschwächten regulatorischen und autoimmun-entzündlichen Immunmechanismen. Kurzkettige Fettsäuren wie Propionat könnten die regulatorische Komponente stärken, so Haghikia.

 
Wir denken bereits an die Supplementierung von kurzkettigen Fettsäuren, mit der die medikamentöse Therapie der Multiplen Sklerose unterstützt werden kann Dr. Aiden Haghikia
 

„Viele MS-Patienten fragen: Was kann ich selbst tun. Bisher war unsere einzige Antwort hinsichtlich der Ernährung, dass sie gesund sein soll“, fügte er an. Durch die Erkenntnis über die Fettsäuren  könnte man jetzt gezielt in die Ernährung der Patienten eingreifen und dadurch möglicherweise Verbesserungen im Krankheitsverlauf erzielen. „Wir denken bereits an die Supplementierung von kurzkettigen Fettsäuren, mit der die medikamentöse Therapie der Multiplen Sklerose unterstützt werden kann“, sagte Haghikia.

Das könnte beispielsweise mit der kurzkettigen C3-Fettsäure Propionat erfolgen. Die Substanz wurde von der European Food Safety Authority (EFSA) und der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) als Nahrungszusatzmittel als unbedenklich eingestuft und hat bei ersten humanen Einsätzen die experimentellen Untersuchungen der Forscher aus Bochum und Erlangen bestätigt: „Bei gesunden Probanden stiegen die regulatorischen Zellen nach dem Einsatz von Propionat um ein Drittel an“, berichtete Haghikia. Ende 2015 soll Propionat in Kapselform vorliegen.

Die Ergebnisse der Forschergruppen aus Bochum und Erlangen zum Zusammenhang von Fettsäuren und MS werden in Kürze in der Fachzeitschrift Immunology publiziert.

Wie schädigt die Darmflora den Schlaganfallpatienten? 

Auch der Zustand eines Schlaganfall-Patienten könnte von der Darmflora beeinflusst werden. „Wir haben festgestellt, dass viele Schlaganfall-Patienten eine Lungenentzündung entwickeln und uns gefragt, woher die Bakterien eigentlich kommen“, sagte Prof. Dr. Ulrich Dirnagl, Leiter des Instituts für Experimentelle Neurologie in der Klinik für Neurologie an der Charité Berlin. „Der Darm mit etwa einem Kilo Bakterien wäre eine plausible Quelle.“

 
Die Barriere des Darms bricht infolge der Immunodepression (nach einem Schlaganfall) zusammen. Prof. Dr. Ulrich Dirnagl
 

Dirnagl referierte beim DGN-Kongress zur „Hirn-Darm-Achse bei Schlaganfall“. Seine Forschergruppe an der Charité hat herausgefunden, dass sich nach einem Schlaganfall sowohl das Immunsystem als auch die Zusammensetzung der Darmflora und die Permeabilität des Darms verändern. „Die Barriere des Darms bricht infolge der Immunodepression zusammen“, erklärte Dirnagl. Ein Schlaganfall modulierte das autonome Nervensystem, was sich wiederum auf den Darm und dessen Nerven- und Immunzellen auswirkte – so käme die Darm-Hirn-Achse zustande.

Auch Antibiotika, die 30 bis 50% der Schlaganfallpatienten bekommen, verändern die Mikroben im Darm. Vorstellbar wäre, sagte Dirnagl, Schlaganfallpatienten mit Probiotika zu supplementieren, als Teil eines Gesamt-Therapiekonzeptes. „Die Patienten schlucken dann zum Beispiel Bakterienarten, die das Mikrobiom positiv verändern“, erklärte der Spezialist.

Bei allem Hype um das Mikrobiom mahnte der Neurologe jedoch zu Vorsicht und Skepsis hinsichtlich Patientenstudien rund um die Darm-Hirn-Achse: Zum einen würden die Mikrobiota von den unterschiedlichsten Lebensumständen und Ernährungsgewohnheiten sowie von Komorbiditäten und deren Medikationen, etwa durch Antibiotika, sowie das Alter der Probanden beeinflusst; zum anderen würden Patienten, deren Leben durch eine Erkrankung des zentralen Nervensystems bedroht wäre, wahrscheinlich nicht in die Entnahme einer Probe ihres Mikrobioms einwilligen, gab Dirnagl zu bedenken. Auch wären bislang keine Daten über die Zusammensetzung der Mikrobiota vor einem Schlaganfall bekannt.

Dirnagls aktuelles Fazit: „Die Folgen eines Schlaganfalls könnten durch die Zusammensetzung von Mikrobiota beeinflusst werden“, teilte er seinen Zuhörern auf der DGN-Tagung mit. Zumindest die Antibiotika, die viele Schlaganfallpatienten einnähmen, wirkten sich auf Mikrobenbesiedlung aus. „Es ist sehr wahrscheinlich, dass das Mikrobiom des Darms durch einen Schlaganfall verändert wird. Jedoch sind diese Veränderungen aufgrund der vielen Faktoren, die das Mikrobiom in Versuchsmodellen und auch im Menschen beeinflussen, schwer zu analysieren“, schlussfolgerte er.

 

REFERENZEN:

1. 88. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Neurologie, 23. bis 26. September 2015, Düsseldorf

2. Hohlfeld R, et al: Nervenarzt 2015;86:925-33

Kommentar

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