Darmbakterien und Darmbewegung: Wie Mikroben die Verdauung bei Neugeborenen in Gang setzen
Dass Darmbakterien bei Neugeborenen wichtig sind, gilt als gesichert. Wie die mikrobiellen Bewohner des Darms jedoch von Beginn des Lebens an zur Motilität beitragen -- also zum rhythmischen Zusammenziehen und Entspannen der Darmwand, das Nahrung vorwärtsschiebt -- war bislang ungeklärt. Neue Forschungsergebnisse an Zebrafischen liefern eine überraschende Antwort.
Forschende, die ihre Ergebnisse in Science veröffentlichten, stellten fest, dass das Signalmolekül IL-22 -- ein Zytokin, das normalerweise mit Immunantwort und dem Schutz der Darmwand in Verbindung gebracht wird -- im frühen Leben von Zebrafischlarven eine entscheidende Rolle spielt. IL-22 wird von enteroendokrinen Zellen ausgeschüttet: spezialisierte Zellen der Darmwand, die sowohl Hormone als auch Immunsignale freisetzen können. IL-22 stimuliert die Darmmotilität -- allerdings nur, wenn die richtigen Bakterien vorhanden sind.
Zebrafischlarven sind ein klassisches Modell zur Untersuchung der frühen Darmwicklung, weil ihre transparenten Körper eine direkte mikroskopische Beobachtung am lebenden Tier ermöglichen. Die Forschenden verglichen Larven mit einem normalen Darmmikrobiom mit keimfreien Larven, also Tieren, die ohne jegliche Bakterien aufgezogen wurden. In der keimfreien Gruppe entwickelte sich keine normale Darmmotilität -- selbst dann nicht, wenn IL-22 vorhanden war. Das Mikrobiom erwies sich als unerlässlich dafür, dass IL-22 überhaupt eine Wirkung auf die Darmmuskulatur entfalten kann.
Warum das über Zebrafische hinaus bedeutsam ist
Die enteroendokrine Zelle ist in der Forschung zunehmend in den Mittelpunkt gerückt. Lange Zeit galten diese Zellen ausschließlich als Produzenten von Darmhormonen, die die Verdauung regulieren -- etwa Substanzen, die das Sättigungsgefühl beeinflussen oder die Bauchspeicheldrüse aktivieren. In den vergangenen Jahren wurde jedoch deutlich, dass sie auch direkt mit dem Nervensystem kommunizieren -- und nun zeigt sich, dass sie darüber hinaus Immunsignale einsetzen, um die Darmmotilität zu steuern.
Diese Forschungsarbeit legt nahe, dass die Verbindung zwischen Darmbakterien und der Darmfunktion sehr früh im Leben entsteht -- über eine Hormon-Immun-Mikrobiom-Achse, die bisher nicht in so direkter Form beschrieben worden war. Das hat Konsequenzen für das Verständnis von Darmproblemen bei Frühgeborenen, bei Kindern, deren Mikrobiom durch Antibiotikaeinnahme gestört wurde, und möglicherweise auch bei Erwachsenen mit funktionellen Darmerkrankungen wie dem Reizdarmsyndrom.
Der Zusammenhang mit dem Altern
Es gibt eine direkte Verbindung zur Langlebigkeit: Das Darmmikrobiom verändert sich mit zunehmendem Alter, und eingeschränkte Darmmotilität gehört zu den häufigsten Beschwerden älterer Menschen. Wenn IL-22 und das Mikrobiom gemeinsam die Darmbewegung regulieren, könnte der Rückgang bestimmter Bakterienstämme im späteren Leben -- ein gut belegtes Phänomen -- zur verminderten Darmmotilität beitragen, von der so viele ältere Erwachsene betroffen sind. Ob und wie dieser Zusammenhang beim Menschen zum Tragen kommt, ist noch nicht untersucht.