Forscher haben herausgefunden, wie Laktobazillen, Mitglieder unseres Darmmikrobioms, ein wichtiges Protein des Immunsystems beeinflussen und dadurch das Stressniveau und die psychische Gesundheit beeinflussen. Diese Erkenntnisse könnten zu neuen Möglichkeiten zur Vorbeugung und Behandlung von Depressionen und Angstzuständen mithilfe speziell formulierter probiotischer Nahrungsergänzungsmittel führen.
Die Verbindung zwischen dem Darmmikrobiom und dem Gehirn ist zu einem Schlüsselgebiet der Erforschung psychischer Erkrankungen geworden. Studien haben gezeigt, dass eine Störung des Darmmikrobioms mit Stress und Stimmungsstörungen verbunden ist, und Lactobacillus ist eine der Bakterienfamilien, die bei solchen Störungen am häufigsten reduziert werden. Laktobazillen kommen in fermentierten Lebensmitteln wie Joghurt, fermentiertem Gemüse (Oliven, Kimchi, Sauerkraut), Salami und Sauerteigbrot vor.
Frühe Versuche, nützliche Bakterien, sogenannte Probiotika, zur Bekämpfung von Darmmikroben zu nutzen, führten zu gemischten Ergebnissen, was größtenteils auf die überwältigende Komplexität des Mikrobioms zurückzuführen ist, das schätzungsweise 39 Billionen Mikroorganismen umfasst. Forscher der University of Virginia (UVA) verwendeten eine ungewöhnliche Technik, um die Mechanismen zu untersuchen, wie Laktobazillen die psychische Gesundheit beeinflussen.
Alban Gaultier, einer der korrespondierenden Autoren der Studie, sagte: „Aus früheren Studien wissen wir, dass Laktobazillen bei der Verbesserung von Stimmungsstörungen hilfreich sind und nach psychischem Stress verschwinden, aber die zugrunde liegenden Gründe bleiben unklar, hauptsächlich aufgrund der technischen Herausforderungen bei der Untersuchung des Mikrobioms.“
Um diese technischen Schwierigkeiten zu umgehen, nutzten die Forscher ein Konsortium aus acht Bakterienstämmen, darunter zwei Stämme von Laktobazillen, genannt Altered Schaedler Flora (ASF). Mikrobiologie ist das Studium von Organismen, in denen jede Bakterienart streng kontrolliert wird.
Sie setzten Mäuse drei Wochen lang jeden Tag zwei zufälligen milden Stressfaktoren aus, wodurch ihre Mikrobiota gestört und der Laktobazillenspiegel verringert wurde. Um festzustellen, ob ein gestörtes Mikrobiom ein Marker oder Auslöser für angst- und depressive Verhaltensweisen ist, übertrugen die Forscher die Mikrobiota gestresster Mäuse auf keimfreie Mäuse bzw. Mäuse ohne Mikroben in ihrem Körper. Sie fanden heraus, dass diese Verhaltensweisen zusammen mit der Mikrobiota übertragen wurden, was darauf hindeutet, dass die bakterielle Übertragung ausreicht, um Verhaltensweisen hervorzurufen, die mit Stimmungsstörungen und Umweltstress verbunden sind.
Um zu verstehen, wie dies geschieht, führten die Forscher eine Stoffwechselstudie im Serum von Mäusen durch, die gestressten Mikrobiota ausgesetzt waren. Das einzige Zytokin (ein von Zellen des Immunsystems abgesondertes Protein), das sich signifikant veränderte, war Interferon-Gamma, das bei diesen Mäusen reduziert war. Gamma-Interferon ist für die angeborene und adaptive Immunität zum Schutz vor viralen und bestimmten bakteriellen Infektionen unerlässlich.
Unter Verwendung von entweder unverändertem ASF oder ASF, das aus beiden Lactobacillus-Stämmen entfernt wurde, erzeugten die Forscher Mäuse mit und ohne das Bakterium, um zu untersuchen, ob es für die veränderte Interferon-Gamma-Produktion verantwortlich ist. Beide Mäusegruppen wurden dem Stressor ausgesetzt und ihre Gehirne anschließend analysiert. Insgesamt wiesen Lactobacillus-negative Mäuse im Vergleich zu Lactobacillus-positiven Mäusen eine erhöhte neuronale Aktivierung in Gehirnregionen auf, die mit Angst und Unruhe verbunden sind.
Frische Gruppen von Lactobacillus-positiven und -negativen Mäusen wurden sieben Tage lang jeweils zwei Stunden lang einem Stresstraining unterzogen. Es zeigte sich, dass nur Mäuse ohne Laktobazillen anfälliger für die Auswirkungen von Stress waren. Messungen vor und nach Stress zeigten, dass Laktobazillen-negative Mäuse niedrigere Konzentrationen an Gamma-Interferon aufwiesen als positive Mäuse, was darauf hindeutet, dass die Mäuse ohne dieses Protein anfälliger für Umweltstress sind. Mäuse, denen neutralisierende Interferon-Gamma-Antikörper injiziert wurden, schienen stärker auf akuten Stress zu reagieren.
Die Forscher sagen, dass ihre Ergebnisse einen neuen Rahmen für das Verständnis der Rolle des Darmmikrobioms und des Immunsystems bei Stimmungsstörungen bieten.
„Mit diesen Ergebnissen verfügen wir über neue Werkzeuge zur Optimierung der probiotischen Entwicklung, die die Entdeckung neuartiger Behandlungen beschleunigen werden“, sagte Andrea Mercchak, Erst- und korrespondierende Autorin der Studie. „Am wichtigsten ist, dass wir jetzt erforschen können, wie wir einen gesunden Laktobazillen- und/oder Interferon-Gamma-Spiegel aufrechterhalten können, um Angstzuständen und Depressionen vorzubeugen und sie zu behandeln.“
Die Forschung wurde in der Zeitschrift Brain, Behavior, and Immunity veröffentlicht.