Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eine intakte Darmflora hält geistig fit – mit Hilfe des Immunsystems

20.05.2016

Eine spezielle Sorte Immunzellen vermittelt zwischen Darmflora und Hirn. Das hat Dr. Susanne Wolf vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) nun an Mäusen herausgefunden und im Fachjournal Cell Reports vorgestellt. Die Erkenntnisse haben Bedeutung für die Folgen der Langzeitanwendung von Antibiotika, könnten aber auch dabei helfen, die Symptome von psychiatrischen Leiden zu lindern.

Darm und Hirn „reden“ miteinander: über Hormone, Stoffwechselprodukte oder direkte Nervenverbindungen. Ein weiteres Bindeglied ist eine bestimmte Population von Immunzellen aus der Gruppe der Monozyten, wie Dr. Susanne Wolf aus der MDC-Forschungsgruppe um Prof. Helmut Kettenmann zusammen mit Kolleginnen und Kollegen der Universität Magdeburg, der Charité – Universitätsmedizin Berlin und der US-amerikanischen National Institutes of Health (NIH) herausgefunden hat.


Der Hippocampus nach Behandlung mit Antibiotika unter dem Mikroskop: nur wenige neue Zellen (rot) werden gebildet.

Bild: Susanne Wolf/MDC.


Der Hippocampus von unbehandelten Tieren, die trainiert haben: Zahlreiche Zellen bilden sich neu (rot markiert).

Bild: Susanne Wolf/MDC.

In Mäusen schalteten die Forschenden das Mikrobiom, also die Bakterien der Darmflora, mit einem Antibiotika-Cocktail aus. Verglichen mit unbehandelten Tieren beobachteten sie daraufhin deutlich weniger neu gebildete Nervenzellen in der Hippocampus-Region des Gehirns. Auch das Gedächtnis der Mäuse verschlechterte sich, denn diese Bildung neuer Hirnzellen – „Neurogenese“ genannt – ist wichtig für bestimmte Gedächtnisleistungen.

Bei ausgeschaltetem Mikrobiom ging zusammen mit der Neurogenese auch die Zahl einer bestimmten Immunzellen-Population im Gehirn deutlich zurück, die der Ly6C(hi)-Monozyten. Könnten diese Immunzellen ein bislang unbekannter Vermittler zwischen den Organsystemen sein?

Wolf und ihr Team testeten und bestätigten diese Hypothese: Entfernten sie nur diese Zellen aus den Mäusen, verringerte sich die Neurogenese ebenfalls. Verabreichte sie den mit Antibiotika behandelten Tieren Ly6C(hi)-Monozyten, nahm die Neurogenese wieder zu.

Die Forscher kurierten die Antibiotika-behandelten Tiere mit zwei unterschiedlichen Strategien. Nahmen die Mäuse eine Mixtur aus ausgewählten Bakterienstämmen ein oder absolvierten sie ein freiwilliges Training im Mäuse-Laufrad, wurden die negativen Wirkungen der Antibiotika rückgängig gemacht. Die Monozytenzahl erholte sich ebenso wie die Gedächtnisleistung und Neurogenese. Eine Wiederherstellung der Darmflora mit dem Mikrobiom unbehandelter Tiere war nicht erfolgreich.

Wissenschaftlich besonders interessant ist die bisher unbekannte Vermittlerfunktion der Immunzellen, sagt Susanne Wolf: „Mit den Ly6C(hi)-Monozyten haben wir vielleicht einen neuen generellen Kommunikationsweg von der Peripherie ins Hirn entdeckt.“

Übertragen auf den Menschen bedeuten die Ergebnisse nicht etwa, dass alle Antibiotika die Gehirnfunktion stören, denn die verwendete Kombination von Medikamenten war extrem stark.

„Möglicherweise sind aber ähnliche Effekte bei Therapien mit Antibiotika über einen langen Zeitraum zu erwarten“, sagt Susanne Wolf. Auch ohne Umweg über die Darmflora wirken die Antibiotika auf die Neurogenese, wie weitere Ergebnisse des Forscherteams zeigen.

Die neue Arbeit hat auch Folgen für die Behandlung psychiatrisch erkrankter Personen, etwa Schizophrenie- oder Depressions-Patienten mit beeinträchtigter Neurogenese, sagt Susanne Wolf: „Möglicherweise können diesen Patienten ergänzend zu Medikamenten und Sport auch probiotische Präparate helfen. Um das zu prüfen, würden wir gern zusammen mit der Charité klinische Pilotstudien durchführen.“

Luisa Möhle1, Daniele Mattei2, Markus M. Heimesaat3, Stefan Bereswill3, André Fischer3, Marie Alutis3, Timothy French1, Dolores Hambardzumyan4,5, Polly Matzinger6, Ildiko R. Dunay1 and Susanne A. Wolf2 (2016): „Ly6Chi monocytes provide a link between antibiotic-induced changes in gut microbiota and adult hippocampal neurogenesis.“ Cell Reports. DOI: 10.1016/j.celrep.2016.04.074

1Universität Magdeburg, Institut für Medizinische Mikrobiologie, 2Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin, Abteilung Zelluläre Neurowissenschaften, 3Charité – Universitätsmedizin Berlin, Abteilung Mikrobiologie und Hygiene, 4 The Cleveland Clinic Lerner Research Institute, Abteilung für Neurowissenschaften, Cleveland, USA, 5Emory University School of Medicine, Abteilung für Pädiatrie, Atlanta, USA,6Ghost Lab, NIAID, NIH, Bethesda, USA

Luisa Möhle, Daniele Mattei und Markus M. Heimesaat trugen gleichermaßen zur Arbeit bei. Ildiko R. Dunay und Susanne A. Wolf trugen gleichermaßen als Letztautoren bei.

Weitere Informationen:

http://Die Studie im Volltext (Open Access): http://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(16)30518-6

Vera Glaßer | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Immunologie - Rachenmandeln als Test-Labor
27.02.2020 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Pestizide erhöhen Risiko für Tropenkrankheit Schistosomiasis / Belastete Gewässer fördern Zwischenwirt des Erregers
27.02.2020 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

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: Wissenschaftler beleuchten aktuellen Stand der Anwendung des Maschinenlernens bei Forschung an aktiven Materialien

Verfahren des Maschinenlernens haben durch die Verfügbarkeit von enormen Datenmengen in den vergangenen Jahren einen großen Zuwachs an Anwendungen in vielen Gebieten erfahren: vom Klassifizieren von Objekten, über die Analyse von Zeitreihen bis hin zur Kontrolle von Computerspielen und Fahrzeugen. In einem aktuellen Review in der Zeitschrift „Nature Machine Intelligence“ beleuchten Autoren der Universitäten Leipzig und Göteborg den aktuellen Stand der Anwendung und Anwendungsmöglichkeiten des Maschinenlernens im Bereich der Forschung an aktiven Materialien.

Als aktive Materialien bezeichnet man Systeme, die durch die Umwandlung von Energie angetrieben werden. Bestes Beispiel für aktive Materialien sind biologische...

Im Focus: Computersimulationen stellen bildlich dar, wie DNA erkannt wird, um Zellen in Stammzellen umzuwandeln

Forscher des Hubrecht-Instituts (KNAW - Niederlande) und des Max-Planck-Instituts in Münster haben entdeckt, wie ein essentielles Protein bei der Umwandlung von normalen adulten humanen Zellen in Stammzellen zur Aktivierung der genomischen DNA beiträgt. Ihre Ergebnisse werden im „Biophysical Journal“ veröffentlicht.

Die Identität einer Zelle wird dadurch bestimmt, ob die DNA zu einem beliebigen Zeitpunkt „gelesen“ oder „nicht gelesen“ wird. Die Signalisierung in der Zelle,...

Im Focus: Bayreuther Hochdruck-Forscher entdecken vielversprechendes Material für Informationstechnologien

Forscher der Universität Bayreuth haben ein ungewöhnliches Material entdeckt: Bei einer Abkühlung auf zwei Grad Celsius ändern sich seine Kristallstruktur und seine elektronischen Eigenschaften abrupt und signifikant. In diesem neuen Zustand lassen sich die Abstände zwischen Eisenatomen mithilfe von Lichtstrahlen gezielt verändern. Daraus ergeben sich hochinteressante Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Informationstechnologien. In der Zeitschrift „Angewandte Chemie – International Edition“ stellen die Wissenschaftler ihre Entdeckung vor. Die neuen Erkenntnisse sind aus einer engen Zusammenarbeit mit Partnereinrichtungen in Augsburg, Dresden, Hamburg und Moskau hervorgegangen.

Bei dem ungewöhnlichen Material handelt es sich um ein Eisenoxid mit der Zusammensetzung Fe₅O₆. In einem Hochdrucklabor des Bayerischen Geoinstituts (BGI),...

Im Focus: Von China an den Südpol: Mit vereinten Kräften dem Rätsel der Neutrinomassen auf der Spur

Studie von Mainzer Physikern zeigt: Experimente der nächsten Generation versprechen Antworten auf eine der aktuellsten Fragen der Neutrinophysik

Eine der spannendsten Herausforderungen der modernen Physik ist die Ordnung oder Hierarchie der Neutrinomassen. Eine aktuelle Studie, an der Physiker des...

Im Focus: High-pressure scientists in Bayreuth discover promising material for information technology

Researchers at the University of Bayreuth have discovered an unusual material: When cooled down to two degrees Celsius, its crystal structure and electronic properties change abruptly and significantly. In this new state, the distances between iron atoms can be tailored with the help of light beams. This opens up intriguing possibilities for application in the field of information technology. The scientists have presented their discovery in the journal "Angewandte Chemie - International Edition". The new findings are the result of close cooperation with partnering facilities in Augsburg, Dresden, Hamburg, and Moscow.

The material is an unusual form of iron oxide with the formula Fe₅O₆. The researchers produced it at a pressure of 15 gigapascals in a high-pressure laboratory...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

CLIMATE2020 – Weltweite Online-Klimakonferenz vom 23. bis 30. März 2020

26.02.2020 | Veranstaltungen

Automatisierung im Dienst des Menschen

25.02.2020 | Veranstaltungen

Genomforschung für den Artenschutz - Internationale Fachtagung in Frankfurt

25.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Riesiger 3D-Drucker soll tonnenschwere Getriebeteile aus Stahl fertigen

27.02.2020 | Maschinenbau

Immunologie - Rachenmandeln als Test-Labor

27.02.2020 | Biowissenschaften Chemie

Pestizide erhöhen Risiko für Tropenkrankheit Schistosomiasis / Belastete Gewässer fördern Zwischenwirt des Erregers

27.02.2020 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics