Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass Darmmikroben das Fortschreiten von ALS „signifikant“ verlangsamen können

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Wissenschaftler entdecken schnell, dass unsere Darmmikrobiome kann den Schlüssel halten zu einer Vielzahl von Gesundheitsproblemen - einschließlich ALS.

Forscher am Weizmann Institute of Science haben an Mäusen gezeigt, dass Darmmikroben, die zusammen als Darmmikrobiom bezeichnet werden, den Verlauf der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS), auch als Lou Gehrig-Krankheit bekannt, beeinflussen können.


Wie diese Woche in berichtet Natur Das Fortschreiten einer ALS-ähnlichen Krankheit wurde verlangsamt, nachdem die Mäuse bestimmte Stämme von Darmmikroben oder Substanzen erhalten hatten, von denen bekannt ist, dass sie von diesen Mikroben sekretiert werden - und die Ergebnisse legen nahe, dass diese Ergebnisse wahrscheinlich auf menschliche Patienten mit ALS anwendbar sind.

„Unser langjähriges wissenschaftliches und medizinisches Ziel ist es, die Auswirkungen des Mikrobioms auf die menschliche Gesundheit und Krankheit aufzuklären, wobei das Gehirn eine faszinierende neue Grenze darstellt“, sagt Professor Eran Elinav von der Abteilung für Immunologie.

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Die Wissenschaftler zeigten zunächst in einer Reihe von Experimenten, dass sich die Symptome einer ALS-ähnlichen Krankheit bei transgenen Mäusen verschlechterten, nachdem diesen Mäusen Breitbandantibiotika verabreicht wurden, um einen wesentlichen Teil ihres Mikrobioms auszurotten. Darüber hinaus stellten die Wissenschaftler fest, dass das Züchten dieser zu ALS neigenden Mäuse unter keimfreien Bedingungen (bei denen Mäuse per Definition kein eigenes Mikrobiom tragen) äußerst schwierig ist, da diese Mäuse in der sterilen Umgebung nur schwer überleben konnten. Zusammengenommen deuteten diese Ergebnisse auf einen möglichen Zusammenhang zwischen Veränderungen im Mikrobiom und einem beschleunigten Fortschreiten der Krankheit bei Mäusen hin, die genetisch anfällig für ALS waren.


Foto von Eran Elinav / Weizmann Institute of Science

Als nächstes charakterisierten die Wissenschaftler mithilfe fortschrittlicher Berechnungsmethoden die Zusammensetzung und Funktion des Mikrobioms in den zu ALS neigenden Mäusen und verglichen sie mit normalen Mäusen. Sie identifizierten 11 mikrobielle Stämme, die sich bei ALS-anfälligen Mäusen im Verlauf der Krankheit oder sogar bevor die Mäuse offensichtliche ALS-Symptome entwickelten, veränderten. Als die Wissenschaftler diese mikrobiellen Stämme isolierten und sie nach einer Antibiotikabehandlung einzeln - in Form von probiotischen Nahrungsergänzungsmitteln - an ALS-anfällige Mäuse verabreichten, hatten einige dieser Stämme einen deutlichen negativen Einfluss auf die ALS-ähnliche Krankheit. Aber eine Sorte,Akkermansia muciniphila, verlangsamte das Fortschreiten der Krankheit bei den Mäusen signifikant und verlängerte ihr Überleben.

Um den Mechanismus aufzudecken, durch denAkkermansiaMöglicherweise untersuchten die Wissenschaftler Tausende kleiner Moleküle, die von den Darmmikroben abgesondert werden. Sie konzentrierten sich auf ein Molekül namens Nikotinamid (NAM): Seine Spiegel im Blut und in der Cerebrospinalflüssigkeit von ALS-anfälligen Mäusen waren nach einer Antibiotikabehandlung verringert und erhöht, nachdem diese Mäuse mit ergänzt worden warenAkkermansia, die dieses Molekül absondern konnte.


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Um zu bestätigen, dass NAM tatsächlich ein von Mikrobiomen sekretiertes Molekül ist, das den Verlauf von ALS behindern könnte, infundierten die Wissenschaftler die zu ALS neigenden Mäuse kontinuierlich mit NAM. Der klinische Zustand dieser Mäuse verbesserte sich signifikant. Eine detaillierte Untersuchung der Genexpression in ihrem Gehirn legte nahe, dass NAM die Funktion ihrer Motoneuronen verbesserte.

Schließlich untersuchten die Forscher die Mikrobiom- und Metabolitenprofile von 37 menschlichen ALS-Patienten und verglichen sie mit denen von Familienmitgliedern, die denselben Haushalt teilen. Eine detaillierte Genomanalyse ergab, dass sich die Darmmikrobiome von ALS-Patienten in Zusammensetzung und Funktionsmerkmalen von denen gesunder Kontrollen unterschieden. Insbesondere wurden zahlreiche an der Synthese von NAM beteiligte mikrobielle Gene bei ALS-Patienten signifikant unterdrückt.

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Eine Analyse von Tausenden kleiner Moleküle im Blut ergab auch bei ALS-Patienten ein deutliches Muster im Vergleich zu Kontrollen. Auch hier waren viele der an der NAM-Synthese beteiligten Zwischenmoleküle im Blut von ALS-Patienten verändert. Als die Forscher die NAM-Spiegel selbst testeten, stellten sie fest, dass diese sowohl im Blut als auch im Gehirn von 60 menschlichen ALS-Patienten im Vergleich zu Kontrollen signifikant reduziert waren. Darüber hinaus bestand eine Korrelation zwischen reduzierten NAM-Spiegeln und dem Grad der Muskelschwäche bei den Patienten.

„Diese Ergebnisse sind nur ein erster Schritt, um ein umfassendes Verständnis der möglichen Auswirkungen des Mikrobioms auf ALS zu erreichen“, sagt Elinav. „Sie legen jedoch nahe, dass in Zukunft verschiedene Mittel zur Veränderung des Mikrobioms für die Entwicklung neuer therapeutischer Optionen genutzt werden können für ALS. '

Nachdruck vom Weizmann Institute of Science

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