Darmbakterien leben nicht nur im Darm – sie steuern ihn von Geburt an mit
Die Bedeutung von Darmbakterien im frühen Leben ist gut belegt. Doch wie die mikrobiellen Bewohner des Darms zur Darmmotilität beitragen – also zu den Muskelkontraktionen, die Nahrung durch den Verdauungstrakt befördern – war bislang unklar. Neue Forschungsergebnisse an Zebrafischen enthüllen eine unerwartete Befehlskette.
Wissenschaftler, die ihre Ergebnisse in Science veröffentlichten, stellten fest, dass ein Signalmolekül namens IL-22 eine Schlüsselrolle in der frühen Darmentwicklung spielt. Das Zytokin, das üblicherweise mit Immunabwehr und dem Schutz der Darmwand in Verbindung gebracht wird, wird von enteroendokrinen Zellen ausgeschüttet – spezialisierten Zellen der Darmschleimhaut, die sowohl Hormone als auch Immunsignale freisetzen können. Bei Zebrafischlarven stimuliert dieses IL-22 die Darmmotilität, also die rhythmischen Kontraktionen der Darmwand – allerdings nur, wenn die richtigen Bakterien vorhanden sind.
Zebrafischlarven sind ein etabliertes Modell zur Untersuchung der frühen Darmentwicklung, da ihre transparenten Körper eine direkte mikroskopische Beobachtung am lebenden Tier ermöglichen. Die Forschenden verglichen Larven mit normaler Darmmikrobiota mit keimfreien Larven, also Tieren, die vollständig ohne Bakterien aufgezogen wurden. In der keimfreien Gruppe war die normale Darmmotilität selbst dann beeinträchtigt, wenn IL-22 verfügbar war. Die Mikrobiota erwies sich als notwendige Voraussetzung dafür, dass IL-22 seine Wirkung auf die Darmmuskulatur entfalten kann.
Eine neu entdeckte Dreierachse
Enteroendokrine Zellen stehen in den letzten Jahren zunehmend im Mittelpunkt der Forschung. Lange Zeit galten sie schlicht als Produzenten von Verdauungshormonen – Substanzen, die Sättigung signalisieren oder die Bauchspeicheldrüse anregen. Inzwischen ist jedoch gezeigt worden, dass sie auch direkt mit dem Nervensystem kommunizieren. Die vorliegende Studie fügt eine weitere Ebene hinzu: Enteroendokrine Zellen nutzen Immunsignale, um die Darmbewegung zu regulieren, und diese Regulation ist abhängig vom mikrobiellen Milieu.
Der Befund deutet auf eine Hormon-Immun-Mikrobiom-Achse hin, die sich sehr früh im Leben etabliert. Das hat weitreichende Bedeutung für das Verständnis von Darmproblemen bei Frühgeborenen, bei Kindern, deren Mikrobiom durch Antibiotika gestört wurde, und möglicherweise auch bei Erwachsenen mit funktionellen Darmerkrankungen wie dem Reizdarmsyndrom – einem Beschwerdebild, das bezeichnenderweise häufig nach Darminfektionen oder Antibiotikabehandlungen auftritt.
Ein Faden, der bis ins Altern reicht
Es gibt eine direkte Verbindung zur Langlebigkeit. Das Darmmikrobiom verändert sich mit dem Alter erheblich, und eingeschränkte Darmmotilität gehört zu den häufigsten Beschwerden älterer Menschen. Wenn IL-22 und die Mikrobiota bei der Regulierung der Darmbewegung zusammenwirken, könnte der dokumentierte Rückgang bestimmter Bakterienarten im höheren Alter auf bislang unverstandene Weise zur verminderten Motilität beitragen. Ob dieser Mechanismus beim Menschen ähnlich funktioniert, muss noch untersucht werden – doch es ist eine Frage, die gestellt werden sollte.