Im Darm umhüllt eine schützende Schleimschicht die Darmwände und den Kot. Wie genau diese schützende Schicht aufgebaut und reguliert wird, war bislang jedoch unbekannt. Eine Studie mit Mäusen zeigt nun, dass der Schleim in zwei verschiedenen Regionen des Dickdarms produziert wird und dass diese Produktion durch die im Darm lebenden Bakterien reguliert wird. Andersherum beeinflusst der Schleim wiederum die Darmflora. Die Erkenntnisse werfen ein neues Licht auf die Symbiose zwischen Körper und Mikrobiom und könnten neue Ansätze für die Diagnostik und Therapie von Darmerkrankungen eröffnen.
Mehrere Billionen Bakterien leben im menschlichen Darm. Sie helfen dabei, die Nahrung zu verwerten, synthetisieren lebenswichtige Vitamine und stimulieren das Immunsystem. Ist das Darmmikrobiom gestört, kann dies zu Erkrankungen wie Darmentzündungen, Adipositas und Darmtumoren führen. Wichtig ist dabei eine schützende Barriere aus zuckerhaltigem Schleim, die verhindert, dass die Bakterien in direkten Kontakt mit den Körperzellen kommen. Bislang ging man davon aus, dass dieser Schleim vorwiegend im letzten Abschnitt des Dickdarms produziert wird und die Darminnenwand auskleidet. Die genauen Vorgänge waren aber unbekannt.
Schleim aus verschiedenen Darmabschnitten
Ein Team um Kirk Bergstrom von der Oklahoma Medical Research Foundation hat nun an Mäusen weitreichende Erkenntnisse gewonnen. Anders als bisher vermutet leisten die vorderen Abschnitte des Dickdarms einen äußerst wichtigen Beitrag zu der schützenden Barriere aus Schleim. Spezialisierte Zellen in den vorderen Abschnitten des Dickdarms bilden einen Schleim, der den Stuhlgang und die darin befindlichen Bakterien umschließt und sich mit ihnen durch den Darm bewegt. Die Produktion des Schleims wird durch das Mikrobiom reguliert. Der Schleim selbst wiederum beeinflusst das Mikrobiom.
Der Kot ist also bereits von einer mobilen Schleimschicht umschlossen, wenn er den letzten Abschnitt des Dickdarms erreicht. Dort kommt eine weitere Schicht hinzu. Diese doppelte Schleimbarriere ist wichtig für die gesunde Funktion des Darms, wie die Forscher erklären. Allerdings kann sie gestört werden, beispielsweise durch Antibiotika, aber auch, wenn aufgrund von Erkrankungen Teile des Darms entfernt werden mussten. „Das kann zu schmerzhaften Entzündungen führen“, sagt Bergstroms Kollege Lijun Xia.
Antibiotika stören das Mikrobiom
Wie die Forscher herausfanden, können jedoch gesunde Darmbakterien dabei helfen, die Schleimproduktion wieder anzukurbeln. Dazu behandelten Bergstrom und Kollegen zunächst Mäuse mit einem Breitbandantibiotikum, das ihre Darmflora störte. Die Kotpellets der Tiere waren daraufhin nicht mehr von einer Schleimschicht umschlossen. Mit Hilfe einer Stuhltransplantation führten die Forscher ihren Versuchstieren nun wieder ein gesundes Darmmikrobiom zu. Und tatsächlich: Schon bald begann die Schleimproduktion erneut.
Diese Erkenntnis kann erhebliche Auswirkungen auf die Behandlung von Patienten haben, deren Mikrobiom aus dem Gleichgewicht ist, erklärt Xia: „Jetzt, da wir die Rolle und den Ursprung dieses Schleims besser verstehen, werden wir untersuchen, wie wir ihn ergänzen oder seine Produktion wiederherstellen können.“ Auch für die medizinische Überwachung von Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen wie Colitis ulcerosa und Morbus Crohn könnten die neuen Erkenntnisse hilfreich sein. „Anstatt wiederholt invasive Verfahren wie Koloskopien durchzuführen, um das Fortschreiten der Darmerkrankung zu verfolgen, können wir möglicherweise das Vorhandensein des Schleims in einer Fäkalienprobe messen und so die Darmgesundheit eines Patienten beurteilen“, so Xia.
Implikationen für Darmerkrankungen beim Menschen
Dass eine solche Schleimschicht auch an menschlichen Fäkalien existiert, konnten Bergstrom und Kollegen bereits nachweisen. Bevor die Erkenntnisse aber tatsächlich Auswirkungen auf die Behandlung von Menschen haben können, müssen weitere Forschungen klären, wie das Schleimsystem im menschlichen Darm funktioniert. Die Biomediziner George Birchenough und Malin Johansson von der Universität Göteborg, die nicht an der Studie beteiligt waren, weisen in einem begleitenden Kommentar darauf hin, dass die Nahrung bei Menschen im Vergleich zu Mäusen deutlich länger braucht, um den Darm zu passieren, und der Stuhl überdies mehr Wasser enthält. „Das stellt wahrscheinlich andere Anforderungen an die Oberfläche der Schleimhäute“, kommentieren sie.
Die aktuelle Studie liefert aber wichtige Grundlagen, wie Stephen Prescott, der Präsident der Oklahoma Medical Research Foundation betont: „Unsere Forscher mussten den Ursprung und die Funktion dieses Schleims verstehen und herausfinden, wie er mit dem Mikrobiom zusammenhängt, um zu erfahren, welche Verbindungen es zu Krankheiten gibt. Wir verstehen jetzt, dass die langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen verheerend sein können, wenn diese Symbiose aus dem Gleichgewicht gerät.“
Quelle: Kirk Bergstrom (Oklahoma Medical Research Foundation) et al., Science, doi: 10.1126/science.aay7367
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