Proteine aus Darmbakterien entdeckt, die Hormone, Stoffwechsel und Knochengesundheit beeinflussen

Der menschliche Darm beherbergt Billionen von Mikroorganismen, die Substanzen produzieren, die über den Blutkreislauf und das Darmnervensystem die Funktion aller Organe im Körper regulieren können. Über die Auswirkungen der meisten Bakterien, die unser Mikrobiom bilden, ist jedoch wenig bekannt.

Nun hat ein internationales Wissenschaftlerteam unter Leitung der Universität Kopenhagen einen weit verbreiteten Stamm des Bakteriums identifiziert, der den Weg für eine völlig neue Klasse von Medikamenten ebnen könnte. Die Studie mit dem Titel „Von häufigen Bakterien im menschlichen Darm produzierte Polypeptide verbessern den Stoffwechsel bei Nagetieren“ wurde in der Fachzeitschrift Nature Microbiology veröffentlicht.

Dieses Bakterium produziert zwei Eiweißmoleküle, die dem Hormon Irisin ähneln. Irisin wird bei körperlicher Aktivität von den Muskeln freigesetzt und spielt eine Rolle im Fettstoffwechsel.

Die entdeckten Signalproteine heißen RORDEP1 und RORDEP2. Sie beeinflussen den Hormonhaushalt des Körpers sowie Gewicht, Knochendichte und Blutzuckerspiegel.

„Wir haben festgestellt, dass die Anzahl der RORDEP-produzierenden Bakterien von Mensch zu Mensch um das Hunderttausendfache variieren kann und dass Menschen mit einem hohen Anteil dieser Bakterien tendenziell ein geringeres Körpergewicht haben“, sagt Yong Fan, außerordentlicher Professor am Center for Basic Metabolism Research der Novo Nordic Foundation und Hauptautor der Studie.

Gewicht und Blutzuckerregulierung

In der Studie beschreiben die Forscher, wie RORDEP-Proteine körpereigene Hormone wie GLP-1 und PYY erhöhen, die Appetit und Blutzuckerspiegel regulieren, sowie Insulin, das zur Aufrechterhaltung eines stabilen Blutzuckerspiegels benötigt wird. Gleichzeitig unterdrücken RORDEP-Proteine das Hormon GIP, das zur Gewichtszunahme beitragen kann. Darüber hinaus fördern diese Proteine direkt die Fettverbrennung.

„In Experimenten mit Ratten und Mäusen, denen entweder RORDEP-produzierende Bakterien oder die RORDEP-Proteine selbst injiziert wurden, konnten wir eine geringere Gewichtszunahme und einen niedrigeren Blutzuckerspiegel sowie eine erhöhte Knochendichte feststellen. Das ist spannend, denn es ist das erste Mal, dass wir die Darmbakterien kartiert haben, die unseren Hormonhaushalt verändern“, sagt Yong Fan.

Ein Paradigmenwechsel in der Behandlung chronischer Krankheiten

Die Erforschung der Rolle von Darmbakterien für die menschliche Gesundheit veranlasste Wissenschaftler der Universität Kopenhagen vor zwei Jahren zur Gründung des Biotechnologieunternehmens GutCRINE mit finanzieller Unterstützung der Universität.

Die ersten klinischen Studien haben bereits begonnen. In einer Studie werden gesunden Teilnehmern lebende Bakterien verabreicht, die RORDEP produzieren, um deren Auswirkungen auf die menschliche Biologie zu untersuchen. In einer weiteren Studie wird die Wirkung des Proteins RORDEP1 untersucht.

„Wir übertragen die Grundlagenforschung nun in klinische Studien, um herauszufinden, ob RORDEP-produzierende Bakterien oder die RORDEP-Proteine selbst – in natürlicher oder chemisch modifizierter Form – die Grundlage für eine neue Klasse biologischer Medikamente, sogenannter Pharmabiotika, bilden könnten“, sagt Professor Oluf Pedersen von der Universität Kopenhagen, Projektleiter und Hauptautor der Studie.

Er fügt hinzu:

„In den nächsten 10 bis 15 Jahren wollen wir das Potenzial von RORDEP-produzierenden Bakterien sowohl für die Prävention als auch für die Behandlung testen. Wir wollen herausfinden, ob sie sich zu Probiotika der nächsten Generation entwickeln können, die als Nahrungsergänzungsmittel zur Vorbeugung häufiger chronischer Krankheiten eingesetzt werden können, und ob sich RORDEP-Proteine in modifizierter Form zu zukünftigen Medikamenten gegen Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Fettleibigkeit, Diabetes und Osteoporose entwickeln lassen.“

Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universität Kopenhagen, des Herlev Gentofte Hospital, des Zealand University Hospital, von Novo Nordisk A/S, der Technischen Universität Dänemark, des Steno Diabetes Centre und der Chongqing Medical University (China) durchgeführt.