Tierversuch: Darmbakterien beeinflussen soziales Verhalten

Die Darmmikrobiota kann das Sozialverhalten von Mäusen regulieren, indem sie Stressreaktionen des Gehirns beeinflusst. Das könnte neues Licht auf die Behandlung psychiatrischer Krankheiten werfen. Zu diesem Ergebnis kamen taiwanesische und US-amerikanische Forscher in einer gerade veröffentlichten Studie.

Enterococcus faecalis mögliche Partymikrobe?

Wir alle beherbergen im Inneren und auf der Oberfläche unseres Körpers komplexe Ökosysteme mit einer Vielzahl von Mikroben. Wissenschaftler beschäftigen sich seit Jahren verstärkt mit diesen mikroskopisch kleinen Lebewesen, die auf der Haut, in unserer Nase und sogar in den Achseln zu unserer Gesundheit beitragen.

Am bekanntesten ist wohl die Darmflora, ein wahrer Regenwald für mikrobielles Leben. Seit einiger Zeit ist bekannt, dass zwischen Darm und Gehirn eine rege Kommunikation herrscht. Interessanterweise liefert der Darm mehr Informationen ans Gehirn als umgekehrt. Der moderne Lebensstil der Industrienationen wirkt sich jedoch nicht unbedingt positiv auf die Zusammensetzung der Darmmikrobiota aus.

Eine neue Studie über den Einfluss der Darmbakterien wurde jetzt im Wissenschaftsmagazin Nature veröffentlicht. Für die Erkenntnisse bemühte ein Team von internationalen Wissenschaftlern spezielle Mäuse.

Es ist schon länger bekannt, dass keimfrei aufgezogene Mäuse ein eingeschränktes Sozialverhalten aufweisen. Das trifft auch auf Nagetiere zu, die mit Breitbandantibiotika behandelt wurden. Soziales Verhalten trägt bei Mäusen wesentlich zum Überleben und zur Fortpflanzung bei.

Ein wichtiges Merkmal ist das Beschnuppern der Schnurrhaare oder des Anus, so der Hauptautor der Studie, Assistenzprofessor Wu Wei-li an der National Cheng Kung University Department of Physiology in Taiwan. An dem Papier war auch ein Team unter der Leitung der Professoren Sarkis Mazmanian, Rustem Ismagilov und Viviana Gradinaru vom California Institute of Technology beteiligt.

Zunächst untersuchten die Forscher die Gehirnaktivität von keimfreien und mit Antibiotika behandelten Mäusen. Dabei fanden sie verstärkte Aktivität von Neuronen in Gehirnregionen, die mit Stress verbunden sind. Ausgelöst wurde dies durch das Stresshormon Corticosteron. Soziale Interaktionen verursachen bei diesen Mäusen also Stress.

Im nächsten Schritt der Studie verringerten die Forscher die Menge von Corticosteron bei verschiedenen Gruppen von Mäusen. Das führte zu einer Zunahme von sozial aktiven Nagetieren. Das bedeutet, Darmbakterien können die HPA-Achse (Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse) beeinflussen. Dieser komplexe Signalweg reguliert die Stressreaktionen, unter anderem durch die Produktion von Corticosteron.

In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage: Welches Darmbakterium ist dafür verantwortlich? Um das herauszufinden, behandelten die Forscher eine andere Gruppe von Mäusen mit verschiedenen Kombinationen von Antibiotika. Diese zielten speziell auf bestimmte Bakteriengruppen ab, während sie andere Bakterienstämme nicht beeinträchtigten.

Das Ergebnis: Das gesuchte Bakterium reagierte besonders empfindlich auf das Antibiotikum Neomycin. Die Sequenzierung des Mikrobioms von Mäusen, die kein Neomycin erhalten hatten, identifizierte Enterococcus faecalis als wahrscheinliche Party-Mikrobe.

Tatsächlich erhöhte die Kolonisierung des Darms mit E. faecalis das Sozialverhalten von zuvor allzu introvertierten Mäusen. Gleichzeitig senkte diese Behandlung den Corticosteronspiegel.

Wie üblich, äußerten die Wissenschaftler in ihrer Bewertung Vorbehalte und Einschränkungen. Demnach spielt beim Menschen Corticosteron eine weniger wichtige Rolle, weil Cortisol die Stressreaktionen stark beeinflusst. Zudem könnten auch andere Bakterien das Sozialverhalten regulieren. Ob E. faecalis beim Menschen die gleichen Auswirkungen habe, müsse erst noch geklärt werden.

Quelle:

Wu, WL., Adame, M.D., Liou, CW. et al. Microbiota regulate social behaviour via stress response neurons in the brain. Nature 595, 409–414 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03669-y (https://www.nature.com/articles/s41586-021-03669-y)

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