Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Wirt und Mikroben nach einer Adipositas-Operation
Adipositas ist ein schwerwiegendes Problem der öffentlichen Gesundheit, das das Risiko für eine Reihe chronischer Erkrankungen erheblich erhöht, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Typ-2-Diabetes und einige Krebsarten. In der EU wurden im Jahr 2022 mehr als die Hälfte der Menschen ab 16 Jahren als übergewichtig oder fettleibig eingestuft, und diese Quote steigt rapide an. Chirurgische (bariatrische) Behandlungen haben sich bei der Verbesserung von morbider Adipositas und Typ-2-Diabetes als wirksam erwiesen, darunter die Gewichtsreduktionsoperation Roux-en-Y-Magenbypass (RYGB), ein Verfahren, bei dem die Nahrungsaufnahme und Kalorienaufnahme durch einen kleinen, mit dem Dünndarm verbundenen Beutel beschränkt wird. Frühere Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass RYGB das Darmmikrobiom verändert, einschließlich einer Veränderung der Zusammensetzung von Firmicutes (Bacillota) zu Proteobacteria-Stamm (neuer Name: Pseudomonadota). Die langfristigen Auswirkungen sind bislang noch unbekannt. „Diese Veränderung wird allgemein als negativ für die Gesundheit angesehen“, erklärt Jia Li(öffnet in neuem Fenster), außerordentliche Professorin für Biologische Chemie am Imperial College London. „Bei Patienten sind die kausalen Auswirkungen dieser Veränderungen der Darmmikrobiota auf den Appetit und die Nahrungspräferenzen noch nicht geklärt“, fügt sie hinzu. Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) geförderten Projekts EnteroBariatric(öffnet in neuem Fenster) untersuchten Li und ihre Kolleginnen und Kollegen die mikrobiellen, metabolischen und immunologischen Auswirkungen von bariatrischen Operationen.
Untersuchung der Auswirkungen von Operationen zur Gewichtsreduktion auf die Darmmikrobiota
Um die Funktion der RYGB-Darmmikrobiota im Zusammenhang mit dem Darmkrebsrisiko zu untersuchen, verwendeten die Forschenden zunächst Mausmodelle, bei denen RYGB-Darmmikrobiota in nicht operierte Mäuse transplantiert wurden. Diese RYGB-spezifischen Mikroben (wie beispielsweise aus der Familie der Enterobacteriaceae) besiedelten jedoch nicht den Darm der Empfänger. Daher verlagerte das Team sein Augenmerk auf kleine biochemische Stoffe, sogenannte Metaboliten, die von der RYGB-Darmflora produziert werden. „Diese aus den Wechselwirkungen zwischen Ernährung und Darmmikrobiota stammenden Metaboliten können einen erheblichen Einfluss auf unsere Darmphysiologie haben“, erklärt Li.
Risikofaktoren für Darmkrebs aufdecken
Im Rahmen seiner Forschungen stellte das Team fest, dass Tyramin (eine natürliche Verbindung) im Stuhl erhöht bei Patientinnen und Patienten nach einer RYGB-Operation(öffnet in neuem Fenster) war. „Wir haben festgestellt, dass Tyramin, das aus der Ernährung und/oder der Darmflora stammt, Risikofaktoren für Darmkrebs wie erhöhte DNA-Schäden, Zellproliferation und Entzündungen erhöht“, erklärt Li. Ein weiterer Metabolit, Trimethylamin-N-Oxid (TMAO), ist ein Co-Metabolit von Wirt und Mikroorganismen und weist nach einer RYGB-Operation erhöhte Werte im Blut auf. Anhand eines genetisch veränderten Darmkrebsmodells (CRC) bei Mäusen konnten die Forschenden zeigen, dass hohe TMAO-Konzentrationen im Blutkreislauf bei männlichen Tieren vor der Entstehung von Darmkrebs schützen, bei weiblichen Tieren jedoch nicht. Diese Ergebnisse werden in Kürze in einer Fachzeitschrift veröffentlicht.
Verbesserung der Gesundheitsergebnisse für Patienten nach Adipositaschirurgie
„Ich hoffe, dass wir durch das Verständnis der Funktion dieser Metaboliten die postoperative Gesundheitsversorgung der Patienten verbessern und das Krankheitsrisiko senken können, insbesondere das Risiko für Erkrankungen, die mit Proteobacteria oder Pseudomonadota in Verbindung stehen“, erklärt Li. Darmkrebs ist nach wie vor eine der häufigsten krebsbedingten Todesursachen weltweit, und eine wirksame Präventionsstrategie ist von entscheidender Bedeutung, um die mit Darmkrebs verbundene Belastung zu verringern. Dieses vom Europäischen Forschungsrat geförderte Projekt hat mehrere zukünftige Forschungsrichtungen aufgezeigt, denen Li mit großem Interesse nachgehen möchte, darunter eine präzise Präventionsstrategie für Darmkrebs und tiefere Einblicke in die Mechanismen der Darmmikrobiota und der Funktion von Nahrungsmetaboliten bei der Entstehung und Entwicklung von Darmkrebs. „Darüber hinaus befindet sich ein großer Teil der Frauen, die sich einer Adipositasoperation unterzogen haben, im gebärfähigen Alter“, merkt Li an. Es bleibt weiterhin unklar, ob diese mit der Operation verbundenen Metaboliten und das Darmmikrobiom die Gesundheit der Nachkommen beeinflussen.
