Wenn Mikroben die Darmschleimschicht abweiden

9. März 2013, 18:06
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Wiener Forscher beobachteten Schleimfresser im Darm von Mäusen erstmals direkt

Wien - Manche Mikroben im Verdauungstrakt schnabulieren nicht nur, was ihr Wirt verspeist hat, sondern langen auch bei der Darmschleimwand zu. Diese produziert nicht nur Verdauungsenzyme, sondern auch eine Schleimschicht, die vor dem Eindringen krankheitserregender Mikroorganismen in den Körper schützt, bei entzündlichen Darmerkrankungen eine große Rolle spielt und am Speiseplan mancher Mikroben steht.

Von besonderem Interesse ist, welche Bakterien im gesunden Organismus die Mucosa, die Darmschleimschicht, bewohnen und somit möglicherweise die Besiedelung und den Abbau dieser Barriere durch Krankheitserreger unterdrücken. Wiener Wissenschaftern ist es nun erstmals gelungen, diese Schleimfresser im Darm von Mäusen direkt zu beobachten. Sie rühren den Schleim aber nur an, wenn sich viele verschiedene Mikroben am Buffet drängen. Sitzen sie fast alleine an der Tafel, verzichten sie darauf, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift "PNAS".

Innovativer Versuchsaufbau

Michael Wagner, Professor für Mikrobielle Ökologie an der Universität Wien, und sein Team sowie Kollegen von den Max F. Perutz Laboratories (Uni Wien und Medizinuni Wien) wollten wissen, welche Organismen in gesunden Mäusen die Darmschleimschicht bewohnen. Sie haben sich dabei einen Versuchsaufbau ausgedacht, mit dessen Hilfe es weltweit zum ersten Mal gelungen ist, die Organismen beim Abweiden des Schleims direkt zu beobachten und zu messen, wie viel davon sie aufgenommen haben.

Dazu haben die Mikrobiologen einen Bestandteil von Eiweißen (Threonin) markiert und Mäusen injiziert. Ein Gutteil der Substanz reichert sich im Darmschleim an. Einige Stunden später untersuchten sie den Darm und fanden die Markierung (schwere Kohlenstoff- und Stickstoffatome) dort nicht mehr in Eiweiß eingebaut, sondern in verschiedenen Fettsäuren, die typischerweise von Darmbakterien hergestellt werden. Offensichtlich hatten sie vom Schleim genascht und ihn weiterverarbeitet.

Um die Schleimfresser zu identifizieren, suchten die Forscher Mäusedarm-Präparate mit einer neuen Methode Punkt für Punkt und Schicht für Schicht nach den schweren Stickstoff- und Kohlenstoffatomen ab: "So wie man mit einer weißen Billardkugel in den Haufen schießt, und die bunten Kugeln wegspritzen, schießt man hier mit einem Cäsiumionenstrahl auf die Proben, und es spritzen sogenannte Sekundärionen weg", beschreibt Wagner im Gespräch die "hochauflösende Sekundärionen-Massenspektrometrie", kurz "NanoSIMS" genannte Methode, für die ein mehr als zwei Millionen Euro teures Gerät seit 2010 an der Uni Wien im Einsatz steht. So könne man sehen, wo am meisten schwerer Kohlenstoff und Stickstoff ist. Legt man ein Bild darüber, in dem die verschiedenen Bakterientypen unterschiedlich gefärbt sind, könne man sagen, wer von ihnen den meisten Schleim verkostet hat.

Bakterienarten und Konkurrenz

Am verbreitetsten wäre der Schleimkonsum bei zwei Bakterienarten namens "Bacteroides acidifaciens" und "Akkermansia muciniphila", so die Forscher. Allerdings hängt das Schleimfuttern in Mäusen mit einer natürlichen Darmflora zusammen. Um Krankheitserreger zu untersuchen, verwende man oft Mäuse, die nur ein paar verschiedene Darmbakterien haben. "Wir haben Akkermansia-Bakterien in solch einen Mäusestamm gegeben, der nur vier verschiedene Bakterienstämme im Darm hat, und plötzlich gab es dort keinen Schleim-Abbau mehr", sagte Wagner.

Dies zeige, dass die Bakterien in solch einer stark vereinfachten Versuchsumgebung eine andere Rolle übernehmen und man "ziemlich dramatisch danebenliegen" könne, wenn man sie nicht in der natürlichen Umgebung studiert. Möglicherweise fehle den Akkermansia-Bakterien ein Kumpan, mit dem sie den Schleim gemeinsam abbauen, erklärte Wagner. Er glaubt aber eher, dass sie hier weniger Konkurrenz haben und zu so viel Nahrung kommen, dass sie nicht mehr mühsam Schleim schürfen müssen.

Untersuchung auch beim Menschen möglich

Mit der neuen Technik könne man nicht nur den Schleimabbau in Mäusedärmen erforschen. Auch bei freiwilligen Versuchspersonen könnte man mittels Darm- und Magenspiegelungen solch markierte, ungiftige Substanzen einbringen und danach Proben nehmen, um zu untersuchen, welche Bakterien welche Funktion im menschlichen Verdauungssystem haben. Schließlich sei die Darmflora "weltweit ein ganz heißes Forschungsthema, da viele Krankheiten damit in Zusammenhang zu stehen scheinen - von Fettleibigkeit über Autismus bis zu entzündlichen Darmerkrankungen", so Wagner. (APA/red, derStandard.at, 9.3.2013)

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