Ein zentrales Problem bei der Therapie chronisch entzündlicher Darmerkarnkungen ist, dass der zugrundeliegende Stoffwechsel zwischen Körper und Mikrobiom tiefgreifend gestört ist. Dies wurde nun erstmals im Detail anhand umfassender Datenanalysen von einem Kieler Forschungsteam gezeigt.

„Die etablierten CED-Therapien zielen meist auf Prozesse im Immunsystem ab, da diesen Erkrankungen eine fehlgeleitete Immunreaktion zugrunde liegt. Aber weil viele Patientinnen und Patienten auf diese Therapien nicht ausreichend ansprechen, ist es wichtig, auch Krankheitsmechanismen zu verstehen, die über das Immunsystem hinausgehen – etwa auf Ebene des Stoffwechsels“, erklärt Prof. Christoph Kaleta, Kiel.

Um ein Bild von diesen Mechanismen zu erhalten untersuchte das Forscherteam um Kaleta Stuhl- und Blutproben von CED-Patientinnen und -Patienten vor und nach dem Therapiebeginn. Dazu kombinierten sie verschiedene molekulare Analyseebenen – darunter Metagenomik, Transkriptomik und Metabolomik – sowie detaillierte Netzwerkanalysen am Computer, um ein umfassendes Bild der biochemischen Abläufe im Stoffwechsel  zu erhalten.

Stoffwechsel gerät massiv aus dem Gleichgewicht

hr zentrales Ergebnis: Die Stoffwechselaktivität sowohl im Darmgewebe der Betroffenen als auch im Darmmikrobiom ist dramatisch reduziert und dabei eng miteinander verknüpft. „Bei CED kommt es zu einem Zusammenbruch der metabolischen Wechselwirkungen zwischen Wirt und Mikrobiom“, so das Fazit von Kaleta. „Diese gestörte Kommunikation trägt dazu bei, dass wichtige Schutzmechanismen versagen und Entzündungen weiter verstärkt werden.“

Unter anderem waren bestimmte Stoffwechselprodukte – etwa Tryptophan und Cholin – im Blut der Patientinnen und Patienten deutlich vermindert waren. Diese Substanzen sind notwendig für die Produktion wichtiger Energieträger der Zellen: Nicotinamidadenindinukleotid und Adenosintriphosphat, kurz gesagt NAD und ATP. Gleichzeitig veränderte sich auch die bakterielle Verwertung von Aminosäuren und Ballaststoffen, deren Abbauprodukte als Energielieferanten für die Darmzellen dienen.

„Durch die verringerte Stoffwechselleistung produziert das Mikrobiom weniger essentielle Nährstoffe, was dazu führt, dass die menschlichen Darm- und Immunzellen ihren eigenen Stoffwechsel umstellen müssen. Somit geraten sowohl der Stoffwechsel als auch das Immunsystem aus dem Gleichgewicht. Das macht eine Therapie dieser Erkrankungen besonders komplex“, erklärt Dr. Jan Taubenheim, Kiel, Erstautor der Studie.

Individuelle Ernährung ein Schlüssel zum Erfolg

In einem explorativen Teil der Studie simulierten die Forschenden mithilfe von Computermodellen, ob sich gezielte Veränderungen in der Ernährung wie etwa die Reduktion von bestimmten Kohlenhydraten oder Aminosäuren positiv auf das gestörte Stoffwechselgleichgewicht auswirken könnten. „Unsere Modellierungen deuten darauf hin, dass eine gezielte Umstellung der Ernährung das Mikrobiom verändern und dadurch entzündungsfördernde Stoffwechselprozesse bremsen könnte“, so Dr. Samer Kadib Alban, Kiel,  gleichberechtigter Erstautor der Studie. „Unsere Ergebnisse zeigen aber auch: Es gibt nicht die eine Diät, die die Entzündung wirksam vermindern kann. Die Ernährung müsste individuell an den Stoffwechsel der jeweiligen Patientin bzw. des jeweiligen Patienten angepasst werden."