Bestimmte Bakterien im Darm veranlassen Mäusemütter, ihre Jungen zu vernachlässigen

Bestimmte Bakterien im Darm veranlassen Mäusemütter, ihre Jungen zu vernachlässigen

Salk-Forscher machen unerwartete Entdeckungen darüber, wie eine bestimmte Mikrobe das Verhalten von Tieren beeinflusst

LA JOLLA – Während Wissenschaftler mehr über die Mikroorganismen erfahren, die den Körper besiedeln – zusammenfassend als Mikrobiota bezeichnet –, ist die Wirkung, die diese Mikroben auf das Gehirn haben können, von großem Interesse. Eine neue Studie unter der Leitung von Wissenschaftlern des Salk Institute hat einen Stamm von identifiziert E. coli Bakterien, die, wenn sie im Darm weiblicher Mäuse leben, dazu führen, dass diese ihre Nachkommen vernachlässigen.

Die Ergebnisse wurden am 29. Januar 2021 in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft Fortschritte, zeigen einen direkten Zusammenhang zwischen einer bestimmten Mikrobe und mütterlichem Verhalten. Obwohl die Forschung an Mäusen durchgeführt wurde, ergänzt sie die wachsende Zahl wissenschaftlicher Erkenntnisse, die zeigen, dass Mikroben im Darm wichtig für die Gesundheit des Gehirns sind und Entwicklung und Verhalten beeinflussen können.

„Nach unserem Kenntnisstand ist dies der erste Beweis dafür, dass die Darmmikrobiota wichtig für die Förderung eines gesunden mütterlichen Verhaltens und der Bindung zwischen Mutter und Nachwuchs in einem Tiermodell ist“, sagt Professor Janelle Ayres, Laborleiter des Molekular- und Systemphysiologie-Labors von Salk und leitender Autor des Artikels. „Es ist ein weiterer Beweis dafür, dass es eine Verbindung zwischen Darm und Gehirn gibt und dass Mikroben für die Regulierung des Verhaltens des Wirts, in dem sie leben, wichtig sind.“

Die Art und Weise, wie sich die Mikrobiota auf die psychische Gesundheit und neurologische Störungen auswirken kann, ist ein wachsendes Forschungsgebiet. Die Zusammensetzung der Darmmikrobiota bei Menschen wird mit Depressionen, Angstzuständen, Autismus und anderen Erkrankungen in Verbindung gebracht. Es war jedoch schwierig zu untersuchen, wie einzelne Bakterienstämme das menschliche Verhalten beeinflussen, ein Zusammenhang, der oft als Mikrobiota-Darm-Hirn-Achse bezeichnet wird.

In ihrem Labor untersucht Ayres mithilfe von Mäusen, wie Körpersysteme und das Gehirn miteinander interagieren, um die Gesundheit zu fördern. Dazu gehört, sich darauf zu konzentrieren, wie Körperprozesse durch Mikroben reguliert werden und wie Mikroben Wachstum und Verhalten beeinflussen. In den aktuellen Experimenten untersuchten sie und ihr Team Gruppen von Mäusen, die jeweils einen einzigen Stamm hatten E. coli in ihrem Bauch. Mäuse mit einem bestimmten Stamm von E. coli, genannt O16:H48 MG1655, zeugte Nachkommen, die ein verkümmertes Wachstum aufwiesen. Weitere Untersuchungen ergaben, dass die Mäuse kleiner waren, weil sie unterernährt waren.

„Wir fanden heraus, dass das Verhalten der Welpen normal war und die von den Müttern produzierte Milch eine normale, gesunde Zusammensetzung hatte und in normalen Mengen produziert wurde“, sagt Ayres. „Wir haben schließlich herausgefunden, dass die Besiedlung mit diesem speziellen Bakterium zu schlechtem mütterlichen Verhalten führt. Die Mäuse vernachlässigten ihre Jungen.“

Zusätzliche Experimente ergaben, dass die Mäuse vor Wachstumsstörungen bewahrt werden konnten, indem man ihnen entweder einen Wachstumsfaktor namens IGF-1 verabreichte oder sie an Pflegemäusemütter weitergab, die sich ordnungsgemäß um sie kümmern konnten. Dies bestätigte, dass die Ursache für das verkümmerte Wachstum eher im Verhalten der Mütter als in den Welpen selbst lag.

„Unsere Studie liefert ein beispielloses Verständnis darüber, wie die Darmmikrobiota das mütterliche Verhalten stören und wie sich dies negativ auf die Entwicklung eines Nachwuchses auswirken kann“, sagt Erstautorin Yujung Michelle Lee, eine ehemalige Doktorandin in Ayres‘ Labor und jetzt Postdoktorandin bei Genentech . „Für mich ist es sehr interessant, dass der Aufbau einer gesunden Mutter-Kind-Beziehung von Faktoren abhängt, die über Hormone hinausgehen, und dass die in unserem Körper lebenden Mikroorganismen dabei eine wichtige Rolle spielen.“

Ayres und ihr Team wollen untersuchen, wie diese Mikroben Veränderungen im Mausverhalten hervorrufen. Erste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Bakterien möglicherweise den Serotoninspiegel beeinflussen, das Hormon, das mit Glücks- und Wohlbefindensgefühlen verbunden ist, es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich.

„Es ist sehr schwierig, diese Zusammenhänge beim Menschen zu untersuchen, da die menschliche Mikrobiota Hunderte verschiedener Arten von Mikroorganismen enthält“, sagt Ayres, Inhaberin des Helen McLoraine Developmental Chair. „Aber sobald wir mehr über die Mechanismen in Tiermodellen verstehen, können wir unsere Erkenntnisse möglicherweise auf den Menschen übertragen, um festzustellen, ob die Mikroben und ihre Wirkungen möglicherweise dieselben sind.“

Der Stamm O16:H48 MG1655 wurde im menschlichen Darm gefunden und es wurde bisher angenommen, dass er keine positiven oder negativen Auswirkungen hat.

Weitere Autoren der Studie waren Andre Mu von Salk und Martina Wallace, Jivani M. Gengatharan, Annalee J. Furst, Lars Bode und Christian M. Metallo von der University of California San Diego.

Diese Arbeit wurde durch einen Senior Research Award der Crohn's and Colitis Foundation, den National Institutes of Health Grant R01 AI114929 und die Lynne and Mason Rosenthal/Leo S. Guthman Foundation finanziert.