Forschungen zeigen Auswirkungen des Darmmikrobioms auf den Hormonspiegel bei Mäusen

Forscher des Francis Crick Institute haben nachgewiesen, dass das Gleichgewicht der Bakterien im Darm die Symptome von Hypopituitarismus bei Mäusen beeinflussen kann. Sie zeigten auch, dass Aspirin in der Lage war, die Symptome des Hormonmangels bei Mäusen mit dieser Erkrankung zu verbessern.

Symptome des Hypopituitarismus umkehren

Menschen mit Mutationen in einem Gen namens Sox3 entwickeln Hypopituitarismus, bei dem die Hypophyse nicht genügend Hormone produziert. Dies kann zu Wachstumsproblemen, Unfruchtbarkeit und einer schlechten Reaktion des Körpers auf Stress führen. In einer in PLOS Genetics veröffentlichten Studie entfernten die Wissenschaftler am Crick Sox3 aus Mäusen, was dazu führte, dass sie etwa zum Zeitpunkt des Absetzens (Beginn der Aufnahme fester Nahrung) Hypopituitarismus entwickelten. Sie stellten fest, dass Mutationen in Sox3 den Hypothalamus im Gehirn, der die Hypophyse zur Freisetzung von Hormonen anregt, stark beeinträchtigen. Das Gen ist jedoch normalerweise in mehreren Gehirnzelltypen aktiv, sodass die erste Aufgabe darin bestand, zu ermitteln, welche spezifischen Zellen am stärksten von seinem Fehlen betroffen waren. Die Wissenschaftler beobachteten eine geringere Anzahl von Zellen, die als NG2-Glia bezeichnet werden, was darauf hindeutet, dass diese eine entscheidende Rolle bei der Reifung der Hypophysenzellen, um die Entwöhnungsphase herum spielen, was bisher nicht bekannt war. Dies könnte die damit verbundenen Auswirkungen auf die Hormonproduktion erklären.

Das Team behandelte die Mäuse anschließend 21 Tage lang mit einer niedrigen Dosis Aspirin. Dadurch stieg die Anzahl der NG2-Gliazellen im Hypothalamus an und die Symptome des Hypopituitarismus bei den Mäusen kehrten sich um. Obwohl noch nicht klar ist, wie Aspirin diese Wirkung erzielt hat, deuten die Ergebnisse darauf hin, dass es als potenzielle Behandlungsmethode für Menschen mit Sox3-Mutationen oder in anderen Situationen, in denen die NG2-Gliazellen beeinträchtigt sind, untersucht werden könnten.

Der Einfluss des Darmmikrobioms

Eine zufällige Entdeckung offenbarte die Rolle von Darmbakterien bei der Hormonproduktion. Als das National Institute for Medical Research (NIMR) 2015 mit dem Crick fusionierte, wurden Mausembryonen vom ehemaligen Gebäude in das letztere überführt, darunter auch die Mäuse mit Mutationen von Sox3. Als diese Mäuse im Crick das Entwöhnungsstadium erreichten, stellten die Forscher überrascht fest, dass sie nicht mehr die erwarteten hormonellen Defizite aufwiesen. Nachdem er eine Reihe möglicher Ursachen untersucht hatte, verglich der Hauptautor Christophe Galichet das Mikrobiom – Bakterien, Pilze und Viren, die im Darm leben – den Mäusen aus dem Crick und den Mäusen aus dem NIMR und stellte dabei mehrere Unterschiede in der Zusammensetzung und Vielfalt fest. Dies könnte auf die Änderung der Ernährung, der Wasserumgebung oder andere Faktoren zurückzuführen sein, die mit dem Umzug einhergingen.

Er untersuchte auch die Anzahl der NG2-Gliazellen in den Crick-Mäusen und stellte fest, dass diese ebenfalls normal war, was darauf hindeutet, dass das mit Crick-Futter gefütterte Mikrobiom in gewisser Weise vor Hypopituitarismus schützte. Um diese Theorie zu bestätigen, transplantierte Christophe Fäkalien von NIMR-Mäusen in Crick-Mäuse und beobachtete, dass die Crick-Mäuse erneut Symptome von Hypopituitarismus zeigten und eine geringere Anzahl von NG2-Gliazellen aufwiesen. Obwohl der genaue Mechanismus unbekannt ist, kommen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die Zusammensetzung des Darmmikrobioms ein Beispiel für einen wichtigen Umweltfaktor ist, der einen erheblichen Einfluss auf die Folgen einer genetischen Mutation hat, in diesem Fall auf die Funktion des Hypothalamus und der Hypophyse.

Weitere Forschung soll dabei helfen, Menschen mit Hypopituitarismus zu behandeln

Laut Christophe Galichet, ehemaliger leitender Laborforscher am Crick und jetzt Forschungsleiter am Sainsbury Wellcome Centre, war es eine große Überraschung, dass Veränderungen im Darmmikrobiom den Hypophysenmangel bei den Mäusen ohne Sox3 umkehrten. Es hat den Forschern erneut vor Augen geführt, wie wichtig es ist, bei der Arbeit mit Tieren in der Forschung alle variablen Faktoren, einschließlich des Mikrobioms, zu berücksichtigen, und wie die Natur durch die Erziehung beeinflusst werden kann.

Robin Lovell-Badge, Gruppenleiter des Labors für Stammzellbiologie und Entwicklungsgenetik am Crick, erklärte, dass Hypopituitarismus sowohl durch ein Trauma als auch durch seltene Mutationen verursacht werden, und tiefgreifende Auswirkungen auf die allgemeine Gesundheit haben kann. Die Arbeit zeige nicht nur mögliche Behandlungsoptionen auf, sondern unterstreiche auch, wie wichtig die Verbindung zwischen Darm und Gehirn sei. Der nächste Schritt in dieser Forschung wird laut dem Forscher darin bestehen, genau zu untersuchen, wie Aspirin und das Mikrobiom die NG2-Glia beeinflussen, und diesen Effekt dann an Menschen zu untersuchen, um zu sehen, ob diese relativ leicht zugänglichen Interventionen bei der Behandlung von Hypopituitarismus helfen könnten.