Darmmikrobiommuster liefern Hinweise auf Hirnschäden bei extrem Frühgeborenen

Extrem Frühgeborene haben ein hohes Risiko für Hirnschäden. Forscher der Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien haben nun mögliche Angriffspunkte für die frühzeitige Behandlung solcher Schäden außerhalb des Gehirns gefunden:Bakterien im Darm von Frühgeborenen könnten eine Schlüsselrolle spielen. Das Forscherteam fand heraus, dass die Überwucherung des Magen-Darm-Trakts mit dem Bakterium Klebsiella mit einer erhöhten Präsenz bestimmter Immunzellen und der Entwicklung neurologischer Schäden bei Frühgeborenen einhergeht. Die Studie ist jetzt in der Zeitschrift Cell Host &Microbe veröffentlicht.

Komplexes Zusammenspiel:die Darm-Immun-Hirn-Achse

Die frühe Entwicklung des Darms, Gehirn und Immunsystem sind eng miteinander verbunden. Forscher bezeichnen dies als die Darm-Immun-Hirn-Achse. Bakterien im Darm kooperieren mit dem Immunsystem, die wiederum Darmmikroben überwacht und entsprechende Reaktionen darauf entwickelt. Zusätzlich, der Darm steht sowohl über den Vagusnerv als auch über das Immunsystem mit dem Gehirn in Kontakt.

Wir haben untersucht, welche Rolle diese Achse bei der Gehirnentwicklung extremer Frühgeborener spielt. Die Mikroorganismen des Darmmikrobioms – eine lebenswichtige Ansammlung von Hunderten von Bakterienarten, Pilze, Viren und andere Mikroben - sind bei gesunden Menschen im Gleichgewicht. Jedoch, vor allem bei Frühgeborenen, deren Immunsystem und Mikrobiom sich nicht vollständig entwickeln konnten, Verschiebungen sind sehr wahrscheinlich. Diese Verschiebungen können negative Auswirkungen auf das Gehirn haben, "

David Seki, Erstautor der Studie, Mikrobiologe und Immunologe

Muster im Mikrobiom geben Hinweise auf Hirnschäden

"Eigentlich, wir konnten bestimmte Muster im Mikrobiom und der Immunantwort identifizieren, die eindeutig mit dem Fortschreiten und der Schwere der Hirnverletzung in Verbindung stehen, “ fügt David Berry hinzu, Mikrobiologe und Leiter der Forschungsgruppe am Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaften (CMESS) der Universität Wien sowie operativer Direktor der Joint Microbiome Facility der Medizinischen Universität Wien und der Universität Wien. „Entscheidend, solche Muster zeigen sich oft vor Veränderungen im Gehirn. Dies deutet auf ein kritisches Zeitfenster hin, in dem eine Verschlechterung des Gehirns von extrem Frühgeborenen verhindert oder sogar vermieden werden kann."

Umfassende Studie zur Entwicklung extrem Frühgeborener

Ansatzpunkte für die Entwicklung geeigneter Therapien bieten die Biomarker, die das interdisziplinäre Team identifizieren konnte. „Unsere Daten zeigen, dass ein übermäßiges Wachstum des Bakteriums Klebsiella und die damit verbundenen erhöhten γδ-T-Zell-Spiegel offenbar Hirnschäden verschlimmern können“, " erklärt Lukas Wisgrill, Neonatologe aus der Abteilung für Neonatologie, Pädiatrische Intensivmedizin und Neuropädiatrie an der Universitätsklinik für Kinder- und Jugendmedizin der Medizinischen Universität Wien. „Wir konnten diese Muster aufspüren, weil für eine ganz bestimmte Gruppe von Neugeborenen, zum ersten Mal im Detail untersucht, wie das Darmmikrobiom, das Immunsystem und das Gehirn sich entwickeln und wie sie dabei interagieren, " fügt er hinzu. Die Studie überwachte insgesamt 60 Frühgeborene, vor der 28. Schwangerschaftswoche geboren und weniger als 1 Kilogramm wiegen, für mehrere Wochen oder sogar Monate. Mit modernsten Methoden - das Team untersuchte das Mikrobiom mittels 16S rRNA-Gensequenzierung, unter anderem - die Forscher analysierten Blut- und Stuhlproben, Aufzeichnungen von Gehirnwellen (z. B. aEEG) und MRT-Bilder des Gehirns von Säuglingen.

Die Forschung wird mit zwei Studien fortgesetzt

Die Studium, ein interuniversitäres Clusterprojekt unter der gemeinsamen Leitung von Angelika Berger (Medizinische Universität Wien) und David Berry (Universität Wien), ist Ausgangspunkt für ein Forschungsprojekt, das das Mikrobiom und seine Bedeutung für die neurologische Entwicklung von Frühgeborenen noch genauer untersuchen soll. Zusätzlich, die Forscher werden die Kinder der ersten Studie weiterhin verfolgen. „Wie sich die motorischen und kognitiven Fähigkeiten der Kinder entwickeln, zeigt sich erst über mehrere Jahre, “ erklärt Angelika Berger. „Wir wollen verstehen, wie sich diese sehr frühe Entwicklung der Darm-Immun-Hirn-Achse langfristig auswirkt. „Die wichtigsten Kooperationspartner für das Projekt sind bereits an Bord:„Die Eltern der Kinder haben uns mit großem Interesse und Offenheit bei der Studie unterstützt, " sagt David Seki. "Letztendlich, nur deshalb konnten wir diese wichtigen erkenntnisse gewinnen. Dafür sind wir sehr dankbar."

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