Transfer als mögliche Therapie­option bei Fettleibigkeit und Diabetes

Postoperative Veränderungen des Darmmikrobioms vermitteln die positiven Effekte der Adipositas-Chirurgie auf Übergewicht und den Glukosestoffwechsel. Das haben Forschende des Universitätsklinikums Bonn (UKB) herausgefunden. Im Kleintiermodell steigert die veränderte Stoffwechselaktivität von spezifischen Bakterienclustern den Energieverbrauch des braunen Fettgewebes. Das Forschungsteam will diesen Therapieeffekt in Zukunft auch über konservative Behandlungsmaßnahmen abbilden können. Die Studie wurde kürzlich in der renommierten Zeitschrift Microbiome veröffentlicht.

Adipositas hat in den letzten Jahrzehnten pandemische Ausmaße erreicht, weltweit sind etwa 2 Milliarden Menschen von starkem Übergewicht betroffen. Adipositas begünstigt unter anderem die Entstehung von verschiedenen chronischen Stoffwechsel-, Herzkreislauf- und auch neurodegenerativen Erkrankungen. An langfristig wirksamen Strategien zur Gewichtsreduktion mangelt es jedoch weiterhin.

Bariatrische Chirurgie: kostspielig, invasiv, irreversibel

Operative Verfahren stellen derzeit die einzige Behandlungsform dar, die langfristig nicht nur zu einem klinisch relevanten Gewichtsverlust, sondern auch zu einer deutlichen Verbesserung der Übergewichts-assoziierten Begleiterkrankungen und der damit verbundenen Sterblichkeit führt. Auf der anderen Seite sind die Verfahren dieser bariatrischen Chirurgie kostspielig, invasiv und irreversibel und kommen für viele Patienten nicht in Frage.

Wie werden positive Effekte der Operation vermittelt?

Mit der Frage, wie genau die positiven Effekte der Operation auf Stoffwechselfunktion und Körpergewichts-Regulation vermittelt werden, und ob es möglich ist, diese auch auf non-invasive Weise zu aktivieren, hat sich ein Team von Forschenden des Universitätsklinikums Bonn (UKB) beschäftigt. Konkret interessierte das Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern um Frau Prof. Wiebke Fenske, die die Studie leitete, hierbei die Frage, inwieweit Veränderungen in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms nach der bariatrischen Operation in diese Mechanismen eingreifen.

Postoperative Antibiotikatherapie dezimiert Darmbakterien

Dafür analysierten die Forschenden zunächst im Tierversuch, wie sich die Dezimierung der Darmbakterien durch Antibiotika nach einer bariatrischen Operation auf den Organismus auswirkt. Durch die Abtötung der Darmbakterien konnten die positiven Effekte der Operation auf Übergewicht und verbesserte Stoffwechselfunktion nahezu komplett verhindert werden. „Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die positiven Auswirkungen der bariatrischen Operation auf den Systemstoffwechsel und die Gewichtsregulation über das Darmmikrobiom vermittelt werden“, fasst Prof. Fenske, Leiterin der Sektion Endokrinologie, Diabetologie und Stoffwechselmedizin und des neuen Adipositas- und Stoffwechselforschungszentrums (BiOM) am UKB, zusammen.

Energieverbrauch des braunen Fettgewebes steigt nach Bakterien-Transfer

Im nächsten Schritt wurde das Darmmikrobiom vor und nach der bariatrischen Operation in ein adipöses, nicht-operiertes Tiermodell transplantiert. „So konnten wir den inhärenten Effekt des operativ-geprägten Darmmikrobioms auf den Systemstoffwechsel bei Adipositas ermitteln“, erläutert Prof. Fenske. Der Transfer von lebenden Darmbakterien nach bariatrischer Operation führte zu einer deutlichen Verbesserung des Glukosestoffwechsels und Reduktion des Übergewichts der adipösen Empfängertiere. Ähnlich wie nach der Operation, waren diese Effekte eng gekoppelt an einen gesteigerten Energieverbrauch des braunen Fettgewebes, das überschüssiges Fett zur Wärmegewinnung nutzt und somit Fettreserven abbaut.

Signalweg zwischen Darmmikrobiom und Fettgewebe identifiziert

Als zugrundeliegenden molekularen Prozess konnten die Forschenden einen neuen systemischen Signalweg zwischen Darmmikrobiom und Fettgewebe identifizieren, der infolge der rekonstruierten Nahrungspassage nach bariatrischer Operation aktiviert wird. Eine wichtige Rolle scheint in diesem Zusammenhang die Aktivierung zweier Signalmoleküle, der sogenannten Gallensäure-Rezeptoren TGR5 und FXR im Darm und braunen Fettgewebe zu spielen.

Durch veränderte spezifisch veränderte Gallensäure-Moleküle aus dem mikrobiellen Stoffwechsel wird über diese molekularen „Antennen“ ein biochemisches Signal an die Zellen im Verdauungstrakt und in stoffwechselaktiven Geweben weitergegeben, so dass der systemische Organismus in konzertierter Weise seinen Stoffwechsel anpasst.

Mehr Akzeptanz für Mikrobiom-Modulation

Somit konnte das Forscherteam um Prof. Fenske die positiven Effekte des Mikrobiota-Transfers auf einen relativ einfachen molekularen Regelkreis zurückführen. Die Studie wurde kürzlich in der renommierten Zeitschrift Microbiome veröffentlicht und dürfte nach Einschätzung des Forschungsteams maßgeblich zur Akzeptanz der Mikrobiom-Modulation als eine Behandlungsstrategie von metabolischen Erkrankungen beitragen.

Ein in diesem Zusammenhang bemerkenswerter Befund der aktuellen Studie war, dass die gesundheitsförderlichen Prozesse der Operation durch den Transfer des fäkalen Mikrobioms auf ein metabolisch krankes, übergewichtiges Tier übertragen werden konnten. „Inwieweit diese Prozesse auch bei unseren Patienten und Patientinnen wirksam sind, untersuchen wir gerade gemeinsam mit Kollegen der Universität Graz in einer ersten randomisierten, doppelt verblindeten klinischen FMT-Studie mit adipösen Patienten“, erklärt Prof. Fenske. Diese spannende klinische Studie wurde von der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG) bewilligt, wird über die nächsten drei Jahre gefördert und soll zeigen, ob die erfolgversprechenden Vordaten aus dem Tierversuch sich auch am Menschen bestätigen lassen.

An der Studie waren insgesamt 27 Forschende von 14 verschiedenen Institutionen beteiligt. Neben Prof. Fenske und ihrer Laborgruppe waren mit Prof. Alexander Pfeifer und Dr. Thorsten Gnad (beide aus dem Institut für Pharmakologie und Toxikologie am UKB) noch weitere Bonner Forscher an der Studie beteiligt.

Quelle: Universitätsklinikum Bonn | Redaktion