Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Darmbakterien mit Einfluss auf Herz und Kreislauf

06.06.2017

HZI-Forscher entwickeln neue Diagnostik, um Timethylamin-produzierende Bakterien im Darm zu charakterisieren

Darmbakterien stehen unter dem Verdacht, Herz-Kreislauferkrankungen zu verursachen, da sie das für den Menschen gefährliche Stoffwechselprodukt Trimethylamin produzieren. Dazu nutzen sie Nahrungsinhaltsstoffe, die vor allem in Fleisch und Eiern vorkommen. Bisher sind diese Zusammenhänge noch vage, weil wichtige Erkenntnisse über die mikrobiellen Gemeinschaften fehlen.


Illustration der Darmflora

Fotolia

Quelle: Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Ein Forschungsteam des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) hat nun eine spezielle funktionelle Diagnosemethode entwickelt, um das Trimethylamin-Bildungs-Potenzial der Darmgemeinschaft zu messen und die speziellen Bakterienarten zu identifizieren. Mithilfe dieser Erkenntnisse könnte das Mikrobiom in ferner Zukunft Angriffsziel von Therapeutika sein. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher im Fachjournal Microbiome.

Darmbakterien sind ein wichtiger Bestandteil der Verdauung und wandeln Nahrung in resorbierbare Stoffe um. Manchmal jedoch kann die Tätigkeit dieser Bakterien dem menschlichen Körper auch schaden. So fördern bestimmte bakterielle Abbauprodukte die Entstehung von Atherosklerose, einem Risikofaktor für Herz-Kreislauferkrankungen wie Schlaganfall oder Herzinfarkt.

Ein Beispiel: in den Lebensmitteln Fleisch und Eier ist eine Substanz namens Cholin hoch konzentriert enthalten. Zusätzlich zu dieser kommt in rotem Fleisch noch Carnitin vor. Beide Moleküle können von Darmbakterien zu der gleichen Substanz Trimethylamin (TMA) verstoffwechselt werden, welches anschließend in der Leber zu Trimethyamin-N-oxid (TMAO) oxidiert wird. Die so entstandene Verbindung fördert die Cholesterolaufnahme in bestimmten Immunzellen, was zu Plaquebildung führt und so an der Entstehung von Arteriosklerose beteiligt ist.

„Bisher gibt es zwar schon umfassende Erkenntnisse über TMA und dessen Einfluss für die menschliche Gesundheit. Es ist aber noch sehr wenig über die Häufigkeit und die spezifische Zusammensetzung der verantwortlichen Mikrobengemeinschaften im Darm bekannt“, sagt Dr. Marius Vital, Wissenschaftler in der HZI-Arbeitsgruppe „Mikrobielle Interaktionen und Prozesse“. „Das ist einerseits mit dem geringen Vorkommen von TMA-Produzenten im Darm aber vor allem mit dem bisherigen Fehlen spezifischer Methoden zur Quantifizierung zu erklären.“

Ziel der HZI-Forscher war es deshalb, eine sensitive Methode zu entwickeln, um das Potenzial der mikrobiellen Darmgemeinschaften zur TMA-Bildung messbar zu machen und neue Einsichten in die detaillierte Zusammensetzung dieser wichtigen funktionalen Gruppe zu gewinnen.

Die Forscher analysierten dazu menschliche Stuhlproben von 50 Freiwilligen, die keine gesundheitlichen Ausschlusskriterien hatten. Sie erstellten eine Gendatenbank, für die wichtigsten Schlüsselenzyme des TMA-Syntheseweges basierend auf 70.000 öffentlich zugänglichen Genomen. Daraufhin wurden genspezifische Assays für spezielle Schlüsselenzyme entwickelt. Diese erlauben es, Bakterien anhand ihrer genetischen Fähigkeit, Trimethylamin zu produzieren, zu identifizieren.
„Wir konnten über die molekularbiologische Suche nach den TMA-Schlüsselenzymen ohne Kultivierung Bakterien im Darm quantifizieren, die alle in der Lage sind, Trimethylamin zu produzieren. Durch die Sequenzierung konnten wir erkennen, dass es sich dabei um zum Teil unbekannte Bakterien handelt, die nahe Verwandte der Clostridien sind“, so Marius Vital.

Die neu entwickelte Diagnostik erlaubt es nun, spezifische Risikogruppen aufzudecken und Therapien für gezielte Veränderung der Darmflora zu entwerfen. Denkbar wäre der Einsatz von Pro- und Prebiotika, aber auch Fäkaltransplantationen. „Dabei stehen wir jedoch noch ganz am Anfang und es braucht noch viele Studien, um die genauen Zusammenhänge besser zu verstehen“, sagt Vital.
Zukünftig führen die Forscher in Zusammenarbeit mit Kollegen aus Greifswald umfassende Analysen an einer Kohortenstudie durch, wobei auch Wissenschaftler der HZI-Arbeitsgruppen „Epidemiologie“ und „Chemische Biologie“ beteiligt sind.

Dadurch erhoffen sich die Wissenschaftler genauere Erkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Ernährung, Darmflora und Herzkreislauferkrankungen. Diese Resultate könnten wiederum helfen, spezifische Therapien zu entwickeln, die die TMA-Bildung und die Entwicklung der Herz-Kreislauferkrankungen verhindern.

Sie finden die Pressemitteilung und Bildmaterial auf der HZI-Webseite unter folgendem Link: https://www.helmholtz-hzi.de/de/aktuelles/news/ansicht/article/complete/darmbakt...

Originalpublikation:
Rath, S., Heidrich, B., Pieper, D. H., & Vital, M. (2017). Uncovering the trimethylamine-producing bacteria of the human gut microbiota. Microbiome, 5, 54. http://doi.org/10.1186/s40168-017-0271-9

Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung:
Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern. www.helmholtz-hzi.de

Weitere Informationen:

https://www.helmholtz-hzi.de/de/aktuelles/news/ansicht/article/complete/darmbakt... - Link zur Pressemitteilung
http://www.helmholtz-hzi.de - Webseite des HZI

Susanne Thiele | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen
20.09.2017 | Veterinärmedizinische Universität Wien

nachricht Molekulare Kraftmesser
20.09.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik