Immunzellen vermitteln zwischen Darm und Gehirn

Ist die Darmflora intakt, hält das auch den Geist fit. Das legt nun eine Studie mit Mäusen nahe. Demnach fördern Darmbakterien die Bildung neuer Hirnzellen – und zwar über den Weg des Immunsystems. Wie Forscher im Fachmagazin „Cell Reports“ berichten, dienen bestimmte Immunzellen als wichtiger Botenstoff, der die Kommunikation zwischen Darm und Gehirn erst ermöglicht.

Unsere Darmflora ist für unsere Gesundheit immens wichtig. Sie schützt nicht nur vor Asthma sowie Autoimmunerkrankungen und spielt eine bedeutende Rolle bei der Entstehung von Übergewicht – in letzter Zeit häufen sich auch die Hinweise darauf, dass die Bakterien im Darm unser Gehirn beeinflussen. So zeigen Studien zum Beispiel, dass eine gesunde Darmflora unser Denkorgan vor Entzündungen und schädlichem „Zellmüll“ schützt.

Um diesen Zusammenhang weiter zu erforschen, haben Wissenschaftler um Susanne Wolf vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in Berlin getestet, welche Rolle das Mikrobiom bei der Bildung neuer Hirnzellen, der sogenannten Neurogenese, spielt. Dieser Prozess ist wichtig für die Gedächtnisbildung – und bei Patienten mit psychiatrischen Erkrankungen wie Depressionen oder Schizophrenie funktioniert er oftmals nur eingeschränkt.

Keine Darmflora – schechtes Gedächtnis

Für ihre Untersuchung schalteten die Forscher das Mikrobiom von Mäusen mithilfe eines extremen Antibiotika-Cocktails aus: Über einen Zeitraum von sieben Wochen erhielten die Tiere eine Kombination von insgesamt fünf verschiedenen Medikamenten.

Daraufhin beobachteten Wolf und ihre Kollegen bei den Mäusen, dass sich in der Hippocampus-Region ihres Gehirns deutlich weniger Nervenzellen bildeten: Im Vergleich zu unbehandelten Tieren entstanden rund 40 Prozent weniger neue Neuronen. Zudem schnitten die Mäuse in Erinnerungstests schlechter ab.

Immunzellen als Boten

Interessant dabei: Zusammen mit der Neurogenese ging auch die Zahl einer bestimmten Immunzellen-Population im Gehirn deutlich zurück, die der Ly6C(hi)-Monozyten. „Darm und Hirn reden über Hormone, Stoffwechselprodukte oder direkte Nervenzellen miteinander“, schreiben die Wissenschaftler. Sie fragten sich: Könnten auch diese Immunzellen ein bisher unbekannter Vermittler zwischen den Organsystemen sein?

Ein Test bestätigte diese Vermutung: Als die Forscher nur die Monozyten aus den Mäusen entfernten, die Darmflora jedoch intakt ließen, verringerte sich die Neurogenese ebenfalls. Verabreichten sie den mit Antibiotika behandelten Tieren die Immunzellen, nahm die Neurogenese wieder zu.

Sport und Probiotika helfen

Für die Wissenschaftler ist diese bisher unbekannte Botenfunktion besonders interessant: „Mit den Ly6C(hi)-Monozyten haben wir vielleicht einen neuen generellen Kommunikationsweg von der Peripherie ins Hirn entdeckt“, sagt Wolf.

Die Forscher konnten jedoch außerdem zeigen, dass der negative Effekt durch die Antibiotikagabe wieder umkehrbar ist: Nahmen die Mäuse eine Mixtur aus ausgewählten Bakterienstämmen ein oder absolvierten sie ein freiwilliges Training im Mäuse-Laufrad erholten sich Gedächtnisleistung und Neurogenese ebenso wie die Monozytenzahl. Eine Übertragung des Mikrobioms unbehandelter Tiere war überraschenderweise hingegen nicht erfolgreich.

Ähnliche Effekte beim Menschen?

Sollten diese Zusammenhänge auch für den Menschen gelten, bliebe eine Frage: Reichen die üblicherweise verschriebenen Antibiotikamengen aus, um die beobachteten Effekte im menschlichen Körper auszulösen? Die Forscher schreiben dazu: „Übertragen auf den Menschen bedeuten die Ergebnisse nicht etwa, dass alle Antibiotika die Gehirnfunktion stören, denn die verwendete Kombination von Medikamenten war extrem stark.“ „Möglicherweise sind aber ähnliche Effekte bei Therapien mit Antibiotika über einen langen Zeitraum zu erwarten“, sagt Wolf.

Den Forschern zufolge könnten die Ergebnisse auch Bedeutung für die Behandlung psychiatrisch erkrankter Personen mit beeinträchtigter Neurogenese haben: „Möglicherweise können diesen Patienten ergänzend zu Medikamenten und Sport auch probiotische Präparate helfen. Um das zu prüfen, würden wir gern klinische Pilotstudien durchführen“, schließt Wolf. (Cell Reports, 2016; doi: 10.1016/j.celrep.2016.04.074)

(Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin, 20.05.2016 – DAL)