Zusammenhang zwischen Ernährung, Darmstammzellen und Krankheiten

Wie ungesunde Ernährung krank macht

Die molekularen Mechanismen hinter dieser Fehlanpassung gehören zum Forschungsgebiet von Heiko Lickert und seiner Gruppe bei Helmholtz Munich; gleichzeitig ist er Professor für Diabetesforschung und ß-Zellbiologie an der Technischen Universität München.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gehen davon aus, dass Darmstammzellen eine besondere Rolle bei der Fehlanpassung spielen. Mithilfe eines Mausmodells untersuchten sie daher die Auswirkungen einer zucker- und fettreichen Ernährung und verglichen sie mit einer Kontrollgruppe.

„Als erstes stellten wir fest, dass sich der Dünndarm bei der hochkalorischen Diät stark vergrößert, sagt Studienleiterin Anika Böttcher. „Gemeinsam mit Fabian Theis‘ Team für Computational Biology haben wir ein Profil von 27.000 Darmzellen von Mäusen erstellt. Mittels neuer Machine-Learning-Techniken fanden wir so heraus, dass sich Darmstammzellen bei den Mäusen mit ungesunder Diät deutlich schneller teilen und differenzieren.“

Die Forschenden gehen davon aus, dass dies auf eine Hochregulierung der entsprechenden Signalwege zurückzuführen ist, die bei vielen Krebsarten mit einer Beschleunigung des Tumorwachstums in Verbindung steht. „Dies könnte ein wichtiger Zusammenhang sein: Die Ernährung beeinflusst die Stoffwechselsignale, was zu einem übermäßigen Wachstum von Darmstammzellen und schließlich zu einem erhöhten Risiko für Magen-Darm-Krebs führt“, so Böttcher.

Mithilfe ihrer hochauflösenden Technik konnten die Forschenden auch seltene Zellarten im Darm untersuchen, zum Beispiel hormonabsondernde Zellen. So konnten sie unter anderem zeigen, dass eine ungesunde Diät zu einer Verringerung der serotonin-produzierenden Zellen im Darm führt. Das kann unter anderem eine Trägheit des Darms zur Folge haben (typisch für Diabetes mellitus) oder auch den Appetit erhöhen. Des Weiteren zeigte die Studie, dass sich die absorbierenden Zellen an die fettreiche Diät anpassen und ihre Funktionalität erhöhen und so direkt eine Gewichtszunahme begünstigen.

Diese und weitere Erkenntnisse aus der Studie führen zu einem neuen Verständnis von Krankheitsmechanismen im Zusammenhang mit einer hochkalorischen Diät. „Was wir herausgefunden haben, ist von entscheidender Bedeutung, um alternative nicht-invasive Therapien zu entwickeln“, fasst Studienleiter Heiko Lickert die Ergebnisse zusammen.

Bisher gibt es noch keinen pharmakologischen Ansatz um Übergewicht und Diabetes zu verhindern, aufzuhalten oder rückgängig zu machen. Nur bariatrische Operationen bewirken einen dauerhaften Gewichtsverlust und können sogar zu einer Remission von Diabetes führen. Diese Operationen sind jedoch invasiv, nicht reversible und kostspielig für das Gesundheitssystem.

Neue, nicht-invasive Therapien könnten beispielsweise auf hormoneller Ebene geschehen durch gezielte Regulation des Serotoninspiegels. Diesen und weitere Ansätze wird die Forschungsgruppe in nachfolgenden Studien überprüfen.