Kalte Umgebung beeinflusst die Zusammensetzung der Darmbakterien (Pressemitteilung)

Frieren steigert die Produktion von Gallensäuren und verändert so das Darmmilieu. Unter diesen veränderten Stoffwechselbedingungen gedeihen offensichtlich einige Bakterien im Darm besser als bei wärmen Temperaturen während andere Bakterienspezies sich weniger gut vermehren. Das hat ein Team des Exzellenzclusters Entzündungsforschung im Verbund mit Hamburger Forscherinnen und Forschern im Mausmodell herausgefunden. „Die Kälteexposition verändert das Darm-Mikrobiom und zwar unabhängig davon, was gefüttert wird“, betont Malte Rühlemann, Doktorand am Institut für Klinische Molekularbiologie an der Medizinischen Fakultät der Universität Kiel in der Arbeitsgruppe von Cluster-Vorstandsmitglied Professor Andre Franke. In der jetzt in Nature Medicine veröffentlichten Studie wurde auch ein Mechanismus in der Leber nachgewiesen, über den der Organismus überschüssiges Cholesterin effizient in Gallensäuren abbauen und damit unschädlich machen kann.

Wenn die Umgebung kalt ist, muss der Körper mehr Wärme produzieren. Dafür sorgt insbesondere das sogenannte braune Fettgewebe, während das normale, weiße Fettgewebe in erster Linie überschüssige Energie in Form von Fett speichert. Die Aktivität des braunen Fettgewebes hängt unter anderem von der Temperatur ab. Bei Kälte wird es aktiviert, sagt Co-Autor Rühlemann. Für die Studie wurden Mäuse bei niedrigen und neutralen Temperaturen gehalten. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konnten erstmals nachweisen, wie die Aktivierung des braunen Fettgewebes die Leber stimuliert, vermehrt Cholesterin zu Gallensäuren abzubauen. Rühlemann: „Es wurde tatsächlich nachgewiesen, dass bei Kälteexposition die Gallensäureproduktion in der Leber extrem ansteigt, teilweise bis auf das 40fache des normalen Werts. Diese Veränderung im Stoffwechsel hat einen Effekt auf das Mikrobiom im Darm und umgekehrt können auch die Darmbakterien Gallensäuren umwandeln.“ Noch lässt sich nicht sagen, was die Veränderung des Mikrobioms bewirkt.

„Der Einfluss der Gallensäuren auf das Mikrobiom ist von großem Interesse, da wir wissen, dass Darmbakterien beispielsweise den Fortschritt entzündlicher Lebererkrankungen beeinflussen können. Durch die Entdeckung des alternativen Stoffwechselwegs in der Leber und dessen Regulierung über das braune Fettgewebe erhoffen wir uns, zukünftig Therapieansätze insbesondere zur Behandlung chronisch-entzündlicher Lebererkrankungen entwickeln zu können“, erklärt der federführende Studienleiter Professor Jörg Heeren, Institut für Biochemie und Molekulare Zellbiologie, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf.

Originalpublikation:
A. Worthmann et al. Cold-induced conversion of cholesterol to bile acids in mice shapes the gut microbiome and promotes adaptive tumorgenesis. Nature Medicine 2017, published online June 12 doi: 10.1038/nm.4357

Kontakt:
Malte C. Rühlemann
Institut für Klinische Molekularbiologie, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.
Tel.: 0431/500 15132

Prof. Dr. Andre Franke
Institut für Klinische Molekularbiologie, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.
Tel.: 0431/500 15110

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Der Exzellenzcluster „Inflammation at Interfaces/Entzündungsforschung“ wird seit 2007 durch die Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder mit einem Gesamtbudget von 68 Millionen Euro gefördert; derzeit befindet er sich in der zweiten Förderphase. Die rund 300 Clustermitglieder an den insgesamt vier Standorten: Kiel (Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein), Lübeck (Universität zu Lübeck, UKSH), Plön (Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie) und Borstel (Forschungszentrum Borstel – Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften) forschen in einem innovativen, systemischen Ansatz an dem Phänomen Entzündung, das alle Barriereorgane wie Darm, Lunge und Haut befallen kann.