Forscher der Universität Umeå, Schweden, haben herausgefunden, dass unter den vielen Faktoren, die die Zusammensetzung der Darmmikrobiota beeinflussen, die Ernährung einen viel stärkeren Einfluss hat als die Defensine, die körpereigenen Abwehrmoleküle des Darms. Stattdessen ermittelten sie eine mögliche Rolle dieser Moleküle bei der Verhinderung eines erhöhten Blutzuckerspiegels nach dem Verzehr einer kalorienreichen „westlichen Ernährung“.
„Obwohl der Einfluss der Defensine auf die Zusammensetzung der Mikrobiota im Erwachsenenalter im Vergleich zur Ernährung eher gering ist, spielen Defensine dennoch eine sehr wichtige Rolle beim Schutz vor mikrobiellen Infektionen. Unsere Forschung unterstreicht ihre schützende Rolle gegen metabolische Komplikationen, die nach dem Verzehr einer fett- und zuckerreichen westlichen Ernährung auftreten können“, sagt Fabiola Puértolas Balint, Doktorandin am Fachbereich Molekularbiologie der Universität Umeå.
Verschiedene Faktoren beinflussen Darmmikrobiota
Die Darmmikrobiota ist die Gemeinschaft von Billionen von Mikroorganismen, die im Darm eines jeden Menschen leben. In den letzten Jahrzehnten wurde die Häufigkeit bestimmter Bakterien in dieser Gemeinschaft eingehend untersucht, da sie mit vielen Krankheiten in Verbindung steht, darunter entzündliche Darmerkrankungen, Fettleibigkeit und Diabetes, aber auch psychische Störungen. Die mikrobielle Gemeinschaft wird bei der Geburt angelegt. Danach tragen verschiedene interne und externe Faktoren dazu bei, die endgültige Zusammensetzung der Gemeinschaft zu formen. Zu diesen Faktoren gehören unter anderem die Ernährung (insbesondere Ballaststoffe), die Genetik, Medikamente, Bewegung und Abwehrmoleküle, die so genannten antimikrobiellen Peptide.
Antimikrobielle Peptide können als körpereigene, natürlich produzierte antibiotische Moleküle betrachtet werden. Insbesondere die größte Gruppe der antimikrobiellen Peptide – die Defensine – wird von allen Körperoberflächen, einschließlich der Haut, der Lunge und des Magen-Darm-Trakts, produziert. Defensine gelten als die erste Verteidigungslinie des Immunsystems gegen Infektionen, gleichzeitig wird ihnen aber auch eine wesentliche Rolle bei der Gestaltung der Mikrobiota-Zusammensetzung im Dünndarm zugeschrieben. Bislang war jedoch unklar, wie groß ihre Wirkung im Vergleich zur Ernährung ist, die bekanntermaßen einen großen Einfluss hat.
Defensine haben geringen Einfluss auf Mikrobiota-Zusammensetzung
Um dies zu untersuchen, verwendeten die Forscher aus dem Labor von Björn Schröder normale, gesunde Mäuse und verglichen ihre Mikrobiota-Zusammensetzung im Dünndarm mit Mäusen, die keine funktionellen Defensine im Darm produzieren konnten, und dann wurden beide Mäusegruppen entweder mit einer gesunden oder einer ballaststoffarmen westlichen Diät gefüttert.
„Als wir die Zusammensetzung der Mikrobiota im Darm und an der Darmwand in zwei verschiedenen Dünndarmregionen analysierten, waren wir überrascht – und etwas enttäuscht –, dass die Defensine nur einen sehr geringen Einfluss auf die Zusammensetzung der gesamten Mikrobiota hatten“, sagt Björn Schröder.
Defensive könnten dem Schutz vor Stoffwechselstörungen dienen
Allerdings hatten die Darmdefensine noch eine gewisse Wirkung direkt an der Darmwand, wo die Defensine produziert und ausgeschieden werden. Hier schienen einige bestimmte Bakterien von der Anwesenheit der Defensine betroffen zu sein, darunter Dubosiella und Bifidobakterien, wahrscheinlich aufgrund der selektiven antimikrobiellen Aktivität der Defensine.
„Zu unserer Überraschung stellten wir auch fest, dass die Kombination aus westlicher Ernährung und einem Mangel an funktionellen Defensinen zu erhöhten Nüchternblutzuckerwerten führte, was darauf hindeutet, dass Defensine zum Schutz vor Stoffwechselstörungen bei ungesunder Ernährung beitragen können“, sagt Björn Schröder.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Strategien, die darauf abzielen, die Zusammensetzung der Mikrobiota positiv zu beeinflussen, sich eher auf die Ernährung konzentrieren sollten, da eine Modulation der Zusammensetzung über eine erhöhte Produktion von eigenen Abwehrmolekülen wie Defensinen nur einen geringen Einfluss auf die Gesamtzusammensetzung haben dürfte. Es ist jedoch möglich, dass Defensine vor allem in den frühen Lebensjahren, wenn die Mikrobiota-Gemeinschaft noch nicht vollständig ausgereift ist, eine stärkere Wirkung auf die mikrobielle Zusammensetzung haben. Dennoch könnte die Steigerung der Produktion von Defensinen eine wertvolle Option sein, um die Entwicklung von Stoffwechselstörungen zu verhindern.
Originalpublikation: Puértolas-Balint F, Schroeder BO. Intestinal α-Defensins Play a Minor Role in Modulating the Small Intestinal Microbiota Composition as Compared to Diet. Microbiol Spectr 2023. DOI: 10.1128/spectrum.00567-23.
Quelle: Schwedischer Forschungsrat – The Swedish Research Council
