{{{sourceTextContent.title}}}

Mikrobiom im Zusammenhang mit Depressionen, Hirnentzündungen bei Laborratten

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Wissenschaftler haben gezeigt, dass die Transplantation von Darmbakterien von einem Tier, das für sozialen Stress anfällig ist, zu einem nicht gestressten Tier, ein anfälliges Verhalten beim Empfänger verursachen kann. Die Forschung zeigt Details biologischer Wechselwirkungen zwischen Gehirn und Darm, die eines Tages zu probiotischen Behandlungen von psychiatrischen Störungen des Menschen wie Depressionen führen können.

{{{sourceTextContent.description}}}

"Bei Ratten, die in einem Labortest ein depressives Verhalten zeigen, haben wir festgestellt, dass Stress ihr Darmmikrobiom verändert - die Population von Bakterien im Darm", sagte Seema Bhatnagar, eine Neurowissenschaftlerin in der Abteilung für Anästhesiologie und Intensivmedizin am Children's Hospital of Philadelphia (CHOP). "Außerdem, als wir Bakterien von diesen stressgefährdeten Ratten in Ratten transplantierten, die nicht gestresst waren, zeigten die Empfängertiere ein ähnliches Verhalten."

Bhatnagar fügte hinzu, dass Stress auch die Entzündung im Gehirn empfindlicher Ratten erhöhte, und dass diese Entzündung bei unbelasteten Ratten auftrat, nachdem sie Transplantationen von empfindlichen Tieren erhalten hatten.

Das Studienteam hat seine Ergebnisse am 4. März 2019 in der Molekularen Psychiatrie online veröffentlicht.

Bhatnagar leitet das Stress Neurobiology Program bei CHOP, und viele ihrer Co-Autoren sind Mitglieder des PennCHOP Microbiome Program, einer Zusammenarbeit zwischen Forschern bei CHOP und der Perelman School of Medicine an der University of Pennsylvania. Das Programm zielt darauf ab, die Gemeinschaften der Mikroben in unserem Körper besser zu verstehen und ihre Eigenschaften zu verändern, um die menschliche Gesundheit zu verbessern. Chunyu Zhao, von diesem Programm, führte eine Mikrobiom-Datenanalyse durch und ist Mitautor des Papiers.

Wissenschaftler wissen bereits, dass sich Gehirn und Darm gegenseitig beeinflussen. Beim Menschen haben Patienten mit psychiatrischen Störungen eine unterschiedliche Population von Darmmikroben im Vergleich zu Mikroben bei gesunden Menschen, wobei parallele Ergebnisse auch in Tiermodellen von psychiatrischen Erkrankungen zu beobachten sind. Diese Studie untersuchte Mechanismen im Zusammenhang mit Hirnentzündungen, Mikrobiomen und Stress.

"Der Mensch reagiert nicht alle gleich auf die gleichen Belastungen - einige sind anfälliger als andere für die Entwicklung psychiatrischer Störungen, andere sind widerstandsfähiger", sagt Bhatnagar. "So etwas passiert auch bei Versuchstieren."

Bei Nagetieren sind soziale Hierarchien und Territorialität die Hauptursachen für Stress. Im Labor modellieren Forscher Stressoren mit validierten Verhaltenswerkzeugen wie einem erzwungenen Schwimmtest oder einem sozialen Niederlagetest, um zu untersuchen, wie Tiere Bewältigungsstrategien zur Stressbewältigung einsetzen. Ratten, die passiver damit umgehen, sind anfälliger für die Auswirkungen von Stress, weil sie auch mehr Angst- und Depressionsverhalten zeigen, während Ratten, die aktiver damit umgehen, gegenüber den Auswirkungen von sozialem Stress resistent sind. Basierend auf diesen Bewertungen klassifizierten die Forscher die Tiere entweder als anfällig oder belastbar.

Das Studienteam analysierte dann die fäkalen Mikrobiome von gefährdeten Ratten, resistenten Ratten, einer nicht gestressten Kontrollgruppe und einer Placebogruppe. Sie fanden heraus, dass empfindliche Ratten einen höheren Anteil an bestimmten Bakterien, wie z.B. Clostridien, hatten als die anderen Gruppen.

Anschließend führten sie Stuhltransplantationen von drei Spendergruppen - gefährdete Ratten, elastische Ratten oder Kontrollratten ohne Stress - in naive Ratten, Tiere, die nicht gestresst waren. Sie fanden heraus, dass verschiedene Mikrobiome das depressive Verhalten verändert haben. Ratten, die Transplantate von anfälligen Ratten erhielten, zeigten eher depressives Verhalten, während Ratten, die Transplantate von widerstandsfähigen Tieren oder nicht gestressten Tieren erhielten, keine Veränderungen im Verhalten oder in den neuronalen Maßnahmen aufwiesen. Die Muster der hirnentzündlichen Prozesse bei den Empfängern glichen auch denen im Gehirn empfindlicher Tiere, was darauf hindeutet, dass immunmodulierende Effekte von Darmbakterien wie Clostridien diese Entzündung gefördert haben könnten. Allerdings haben Transplantationen das angstähnliche Verhalten nicht signifikant verändert.

Das Finden, dass Darmtransplantationen von anfälligen Ratten das depressive Verhalten, aber nicht das angstartige Verhalten bei nicht gestressten Empfängern erhöhen, kann auf verschiedene Mechanismen hinweisen. Die Autoren sagten, dass dieser Unterschied darauf hindeutet, dass depressive Verhaltensweisen stärker durch das Darmmikrobiom reguliert werden, während angstartige Verhaltensweisen in erster Linie durch neuronale Aktivitätsänderungen beeinflusst werden, die durch Stresserfahrungen hervorgerufen werden.

"Obwohl noch viel mehr Forschung zu leisten ist, können wir uns zukünftige Anwendungen vorstellen, in denen wir das Wissen über Mikrobiom-Hirn-Interaktionen nutzen könnten, um menschliche psychiatrische Störungen zu behandeln", sagte Bhatnagar. "Die Menschen nehmen bereits rezeptfreie Probiotika als Nahrungsergänzungsmittel ein. Wenn wir schließlich positive Verhaltenseffekte von bestimmten Bakterien bestätigen können, könnten wir die Voraussetzungen für neue psychiatrische Behandlungen schaffen."