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Die Vielfalt des humanen Darm-Mikrobioms korreliert mit metabolischen Parametern

Le Chatelier E., Nielsen T., Qin J., Prifti E., Hildebrand F., Falony G., Almeida M., Arumugam M., Batto J.M., Kennedy S., Leonard P., Li J., Burgdorf K., Grarup N., Jørgensen T., Brands-lund I., Nielsen H.B., Juncker A.S., Bertalan M., Levenez F., Pons N., Rasmussen S., Sunagawa S, Tap J, Tims S, Zoetendal EG, Brunak S, Clément K, Doré J, Kleerebezem M, Kristiansen K., Renault P., Sicheritz-Ponten T., de Vos W.M., Zucker J.D., Raes J., Hansen T. MetaHIT consortium, Bork P., Wang J., Ehrlich S.D., Pedersen O.: Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers. Nature 2013 Aug 29; 500(7464):541-6. doi: 10.1038/nature12506.

Der moderne Lebensstil mit Bewegungsmangel und energiedichten Mahlzeiten, zusammen mit ungünstigen genetischen Faktoren oder Umweltparametern stellen die Gesundheitssysteme zunehmend vor das Problem eines Anstiegs von Adipositas in epidemischen Ausmaßen. Manche Menschen scheinen jedoch empfänglicher für Ge-wichtszunahmen zu sein als andere. Untersuchungen der Darmflora lieferten Hinweise darauf, dass sich schlanke und übergewichtige Menschen in ihrer Besiedlung des Darms durch bestimmte Bakterienspezies unterscheiden.

Aus Stuhlproben von 292 nicht-diabetischen Freiwilligen wurde mikrobielle DNA extrahiert und sequenziert. Blutproben wurden für die Quantifizierung metabolischer Parameter zum Zucker-, Fett- und allgemeinen Stoffwechsel sowie einzelner Marker für Entzündungen entnommen. Körpergröße, -gewicht und -fettanteil der Probanden wurden gemessen, woraus sich eine Verteilung von 33% normal-, 9% übergewichtigen und 58% adipösen Studienteil-nehmern ergab.
Der Vergleich der Anzahl der gefundenen mikrobiellen Gene ergab eine deutlich zweigipfelige Verteilung. Personen mit weniger als 480.000 detektierten mikrobiellen Genen wurden der LGC-Gruppe (low gen count) und Personen mit mehr als 480.000 der HGC-Gruppe (high gen count) zugeordnet.
46 Bakteriengattungen wurden mit unterschiedlicher Häufigkeit in diesen Gruppen gefunden, wobei die Vielfalt in der HGC-Gruppe deutlich größer war. Personen der LGC-Gruppe zeigten vermehrt eine Besiedelung mit Spezies der Gattungen Bacteroides, Parabacteroides, Ruminococcus, Campylobacter, Dialister, Porphyromonas, Staphylococcus und Anaerostipes, während in der HCG-Gruppe 36 Arten, darunter Faecalibacterium, Bifidobacterium, Lactobacillus, Butyrivibrio, Alistipes, Akkermansia, Coprococcus und Methanobrevibacter häufiger auftraten. Die große Mehrzahl der DNA-Sequenzen, die bekannten Arten zugeordnet werden konnten, gehörte zu neun Arten, von denen fünf in der LGC- und vier in der HGC-Gruppe gehäuft vorkamen. Grenzwertoptimierungsanalysen ergaben, dass beide Gruppen durch nur vier Spezies voneinander unterschieden werden konnten (Area under the curve (AUC): 0,98).
In der LGC-Gruppe befanden sich 23% der Studienteilnehmer. In dieser Gruppe fanden sich signifikant mehr Personen mit einem höheren Gewicht und Körperfettanteil als in der HGC-Gruppe. Erhöhte Serumspiegel für Leptin (wirkt enzündungsfördernd), geringer Titer von Adiponektin (wirkt entzündungshemmend), Hyperinsulinämie, Insulinresistenz, vermehrte Triglyzeride und freie Fettsäuren, geringeres HDL-Cholesterin sowie das Auftreten von Entzündungsparametern deuten auf einen gestörten Stoffwechsel bei Individuen aus der LGC-Gruppe hin, was ein höheres Risiko für Prädiabetes, Typ-2-Diabetes und kardiovaskuläre Erkrankungen mit sich bringt. Die in der Darmflora der LGC-Gruppe gehäuft auftretenden Bakterien (vor allem Bacteroides und Ruminococcus gnavus) besitzen eine größere Fähigkeit zur Produktion proinflammatorischer Metabolite, die sich möglicherweise systemisch auf den Stoffwechsel auswirken und zu diesen Veränderungen beitragen.
Probanden aus der LGC-Gruppe hatten in den vergangenen neun Jahren durchschnittlich stärker an Gewicht zugenommen als die der HGC-Gruppe. Acht Bakterienspezies waren mit dem BMI der Teilnehmer assoziiert, sie fanden sich alle vermehrt bei den Personen der HGC-Gruppe. Die Unterscheidung von schlanken und korpulenten Probanden war durch die Betrachtung von neun Arten möglich (AUC 0,78).

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