Biomedizin

Darmkrankheiten in den Griff bekommen

Forscher der Universität Zürich und der Universität Wien haben den rätselhaften Zusammenhang zwischen Mangelernährung und chronischen Darmentzündungen geklärt. Die Studie wurde in der renommierten Wissenschaftszeitschrift «Nature» veröffentlicht. 

Marita Fuchs

Haben wegweisende Erkenntnisse über Darmerkrankungen gewonnen: Professor François Verrey und Oberassistentin Simone Camargo.  (Bild: Marita Fuchs)

Mangelernährung verursacht Durchfall und chronische Darmentzündungen. Die Symptome zeigen sich besonders deutlich bei Pellagra, einer Krankheit, die von einem Mangel des B3-Vitamins Niacin ausgelöst wird. Dies tritt dann ein, wenn die Nahrung nur wenig Proteine enthält oder wenn sie hauptsächlich aus Mais oder Hirse besteht, da die darin vorliegende gebundene Form der Nicotinsäure vom Körper nicht verwertet werden kann. Pellagra war lange Zeit in armen Regionen Südeuropas und Amerikas weit verbreitet und kommt heute häufig in Entwicklungsländern vor.

Pellagra zeigt sich äusserlich durch Juckreiz, Rötungen, schmerzhafte Verdickung und Braunfärbung der Haut und innerlich durch entzündetet Schleimhäute des Verdauungstraktes und Schäden im Zentralen Nervensystem. Die Krankheit kann zum auch Tod führen, deshalb sprechen Forscher von den vier «D»: Durchfall, Dermatitis, Demenz und Death.

Eine Forschergruppe um Joseph Penninger vom Institut für Molekulare Biotechnologie der Universität Wien hat nun in Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe um Professor François Verrey von der Universität Zürich einen weiteren Mechanismus entdeckt, der die chronische Darmentzündung erklären kann. Die Studie wurde in der Juli-Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift «Nature» (487, S. 477) veröffentlicht.

ACE2 sorgt für einen gesunden Aminosäure-Haushalt

Die Forscher arbeiteten mit dem Membranprotein ACE2 (Angiontensin-Converting-Enzyme-2), das an der Regulierung des Bluthochdrucks beteiligt ist. Jetzt entdeckten die Forscher eine völlig neue Funktion von ACE2: Das Enzym reguliert im Dünndarm auch die Aufnahme der wichtigen Aminosäure Tryptophan. «ACE2 ist absolut essenziell dafür, dass Aminosäuren aus dem Darm in das Blut aufgenommen werden können», sagt Verrey.

Mäuse, die das Membranprotein ACE2 nicht bilden konnten, nahmen kein Tryptophan mehr aus dem Darm auf. Sie entwickelten Pellagra-artige Symptome und waren anfälliger für Darmentzündungen. Das aufgenommene Tryptophan der gesunden Mäuse fördert dagegen in der Darmschleimhaut die Produktion sogenannter Defensine. Diese Proteine wirken im Dickdarm wie Antibiotika und wehren Bakterien ab.

Gestörte Darmflora

Zu wenig Tryptophan heisst also: zu wenig Defensine. Das beeinflusst die mikrobielle Zusammensetzung im Dickdarm. Es tauchen Bakterienstämme auf, die das Darmepithel des Dickdarms negativ beeinflussen und zu dessen Entzündung führen. Die wichtige Funktion des Dickdarms, nämlich die der Resorption des Wassers, kann nicht mehr aufrechterhalten werden und führt letzten Endes zu Durchfall.

Bei Mäusen, die an massiven Darmentzündungen litten, erreichte man durch Zugabe einer Form von Tryptophan, welche auch ACE2-unabhängig aufgenommen wird, eine Verbesserung. Dieses Tryptophan-reiche Futter verringerte die Unterschiede zwischen den Darmfloren gesunder und kranker Mäuse. Zudem führte eine vermehrte Gabe der Aminosäure dazu, dass sich die Darmflora von Tieren mit schwerer Darmentzündung normalisierte, die Entzündung zurückging und auch die Anfälligkeit für eine neuerliche Darmentzündung sank.

Es gibt viele Hinweise, dass das beim Menschen ähnlich funktioniert. «Dank unserer Forschungsergebnisse hoffen wir, auf die Dauer auch Menschen mit Durchfall- oder Darmerkrankungen helfen zu können», sagt Simone Camargo, Oberassistentin am Lehrstuhl von François Verrey. Davon könnten Menschen profitieren, die an chronischen Darmkrankheiten wie Morbus Chron, an Anorexie oder Genkrankheiten leiden, die zu einem Mangel an Aminosäuren führen.

Marita Fuchs, Redaktorin UZH News

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