Darmbakterien verbessern Prognose von Typ-2-Diabetes
Im Tagesverlauf verändern sich Anzahl und Zusammensetzung der im Darm des
Menschen aktiven Bakterien, das so genannte Darmmikrobiom. Dies haben
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter Federführung der
Technischen Universität München (TUM) am Zentralinstitut Food & Health
(ZIEL) in Freising in einer der größten Studien zum Thema Mikrobiom und
Diabetes mit mehr als 4000 Personen gezeigt. Bei Typ-2-Diabetikern jedoch
gehen diese tageszeitlichen Schwankungen verloren.
Die mikrobielle Zusammensetzung des Darms ist komplex und individuell sehr
unterschiedlich. Viele Faktoren, wie Umwelteinflüsse, Lebensstil, Genetik
oder Erkrankungen beeinflussen das Ökosystem der hilfreichen Bakterien im
Darm.
Dirk Haller, Professor für Ernährung und Immunologie an der TUM, und sein
Team haben die Bedeutung tageszeitlicher Schwankungen des Mikrobioms im
Zusammenhang mit der Erkrankung Diabetes Typ 2 bei mehr als 4000 Personen
analysiert und damit die erste Studie auf diesem Gebiet mit humanen
Probanden vorgelegt.
Die Rolle von Darmbakterien bei Erkrankungen
„Um festzustellen, ob Änderungen im Darmmikrobiom Rückschlüsse auf
Erkrankungen erlauben, bedarf es so genannter prospektiver
Kohortenstudien“, sagt Prof. Haller.
In solchen prospektiv-vorausschauenden Kohortenstudien wird ein
Querschnitt aus der Bevölkerung beobachtet, ohne dass die Teilnehmerinnen
und Teilnehmer irgendwelche Symptome einer Krankheit zeigen. Die
Population wird im Laufe der Zeit nachbeobachtet. So lässt sich erkennen,
ob eine bestimmte Beobachtung typisch für das spätere Auftreten einer
Erkrankung ist.
Verbesserte Diagnose und Prognose von Typ-2-Diabetes möglich
„Wenn bestimmte Darmbakterien keine tageszeitliche Rhythmik aufweisen,
sich also in Zahl und Funktion im Laufe des Tages nicht verändern, kann
man auf eine mögliche Erkrankung mit Typ-2-Diabetes schließen. Dieses
Wissen verbessert sowohl die Diagnose als auch Prognostik von
Typ-2-Diabetes“, sagt Chronobiologin Dr. Silke Kiessling, die ebenfalls an
der Studie beteiligt ist.
Diese Bakterien, die sich im Tagesverlauf nicht mehr verändern, also
arrhythmisch sind, sind Marker für eine potenzielle Erkrankung. Die
Forschenden nennen dies eine Risikosignatur. „Auch mathematische Modelle
zeigen, dass diese mikrobielle Risikosignatur, die aus arrhythmischen
Bakterien besteht, zur Diagnose von Diabetes mit beiträgt“, so die
Erstautorin Sandra Reitmeier.
Primär wurden die Daten aus einer bestehenden unabhängigen Kohorte des
Helmholtz Zentrums München analysiert. Die Ergebnisse zum Diabetes wurden
mit weiteren Kohorten aus Deutschland validiert. „Aus dem Vergleich mit
Kohorten in England konnten wir zeigen, dass unter anderem der regionale
Einfluss auf das mikrobielle Ökosystem erheblich ist. Demnach ergibt sich
der Bedarf, lokal spezifische arrhythmische Risikosignaturen zu finden“,
erklärt Haller.
Der Ernährungswissenschaftler betont: „Neben Bakterien und deren
Unterschiede je nach Tageszeit spielen noch weitere Parameter wie der
Body-Mass-Index eine Rolle, um ein späteres Erkranken einer Person besser
vorhersagen zu können.“
Tag-Nacht-Rhythmus der Bakterien im Darm als Basis weiterer Forschung
Eine Angabe zur Tageszeit der Stuhlprobennahme in der Humanforschung kann
die Diagnose von Erkrankungen stark beeinflussen. „Die Dokumentierung
dieser Zeitangaben ist zur Verbesserung von Risikomarkern essenziell“, ist
sich Prof. Haller sicher.
Die Untersuchungen untermauern die Hypothese, dass Veränderungen im
Mikrobiom einen Einfluss auf ernährungsrelevante Erkrankungen haben.
Welchen Einfluss eine Darmflora, die sich im Tagesverlauf (nicht)
verändert, auf andere Mikrobiom-assoziierte Darmerkrankungen wie Morbus
Crohn oder Darmkrebs hat, könnte das Thema weiterer Forschungen werden.
Die Ergebnisse dieser Studie sind insbesondere von großer Bedeutung für
die weitere Arbeit im Sonderforschungsbereich „Microbiome Signatures“,
denn gerade im klinischen Bereich bieten Kohortenstudien wichtige
Vergleichsmöglichkeiten der Daten gesunder und kranker Probanden.
Mehr Informationen:
An der Studie beteiligt waren der Lehrstuhl für Ernährung und Immunologie
und das TUM Zentralinstitut ZIEL Institute for Food & Health, das
Helmholtz Zentrum München, das University College Cork, die Christian-
Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), die University of London und das
King's College London.
Aus folgenden Kohorten wurden Daten analysiert: KORA Kohorte des Helmholtz
Zentrums München (https://www.helmholtz-muenche
wissenschaftler/ueberblick-kor
Christian-Albrechts-Universitä
kiel.de/forschung/focus/) und Kohorte des enable-Clusters am
Wissenschaftszentrum Weihenstephan (https://www.enable-cluster.de
Die Arbeit wurde im Rahmen eines Sonderforschungsbereichs der Deutschen
Forschungsgemeinschaft (DFG SFB1371; https://www.sfb1371.tum.de/) und mit
Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF / JPI
DINAMIC) durchgeführt.
