Nachwuchsgruppe Mikrobiota-Wirt-Interaktion (MWI)

Leitung: Dr. Gunnar Loh

Darmbakterien tragen einerseits zur Gesundheit des Menschen bei, andererseits können sie das Auftreten von Krankheiten begünstigen. Hierzu gehören zum Beispiel entzündungsassoziierte Kolontumore. Die Aufgabe der Nachwuchsgruppe besteht darin, Bakterien-Wirt Interaktionen zu untersuchen, die dabei eine Rolle spielen.

Projekte

Wirt-Bakterien-Interaktionen und chronisch-entzündliche Darmerkrankungen
Steffen Wohlgemuth

Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen (CED) verursachen einen hohen Leidensdruck bei den Betroffenen und erhöhen das Risiko, Darmkrebs zu entwickeln. Die Ätiologie der CED ist bislang unzureichend geklärt. Viele Studien weisen allerdings darauf hin, dass kommensale Darmbakterien bei der Krankheitsentstehung eine wichtige Rolle spielen. Um diese Rolle besser zu verstehen, verwenden wir Interleukin-10-defiziente Mäuse. Diese Tiere entwickeln eine chronische Colitis und weisen eine hohe Inzidenz von Dickdarmtumoren auf. Bereits früher stellten wir bei diesen Tieren eine deutlich reduzierte Mikrobiota-Diversität in Verbindung mit einer starken Proliferation einiger weniger Bakterienspezies fest. Um Milieuveränderungen im entzündeten Darm zu identifizieren, die zu diesen Veränderungen führen, bestimmten wir die intestinalen Sterolkonzentrationen. Erhöhte Konzentrationen an Cholesterol und primären Gallensäuren im entzündeten Darm waren mit einem vermehrten Auftreten gallensäureresistenter Bakterien verbunden. Ob erhöhte Sterolkonzentrationen unmittelbar oder durch die Mikrobiota vermittelt das Auftreten von CED und Krebs begünstigen können, bleibt zu klären.

Einfluss der bakteriellen Aktivierung von Lignanen auf die Entstehung von Brustkrebs
Hoda Mabrok

Lignane gehören zu den sekundären Pflanzeninhaltsstoffen. Ihre protektiven Effekte gegenüber hormonabhängigen Krebsformen, wie dem Brustkrebs, vermitteln sie vermutlich, indem sie an Östrogenrezeptoren binden. Hierfür ist wahrscheinlich eine bakterielle Aktivierung der Lignane zu Enterodiol und Enterolakton erforderlich. Um dies zu überprüfen, assoziierten wir keimfreie Ratten mit einem bakteriellen Konsortium bestehend aus Clostridium saccharogumia, Blautia producta, Eggerthella lenta und Lactonifactor longoviformis. Anschließend erhielten die Tiere eine lignanreiche Diät. Danach wurde bei diesen Ratten und bei keimfreien Kontrolltieren Brustkrebs durch ein chemisches Kanzerogen induziert. Eine Aktivierung der Lignane konnten wir nur in den besiedelten Tieren nachweisen. Diese Tiere entwickelten im Vergleich zu den Keimfreien weniger und kleinere Mammatumore. Die Tumorzellen der besiedelten Tiere zeigten eine geringere Proliferationsrate (Abb. 1, Abb. 2 A) und eine höhere Apoptoserate (programmierter Zelltod, Abb. 2 B). Diese Untersuchung zeigt deutlich, dass für die protektiven Effekte der Lignane eine Aktivierung dieser Substanzen durch die Darmbakterien notwendig ist.

Wirtspezifische Zusammensetzung der intestinalen Mikrobiota
Frances Brodziak

Die Zusammensetzung der intestinalen Mikrobiota ist wirtspezifisch. Um Wirtsfaktoren zu identifizieren, welche die Zusammensetzung der intestinalen Mikrobiota beeinflussen, assoziierten wir keimfreie Mäuse der Inzuchtlinien C3H und C57BL/10 mit Darmbakterien einer einzelnen Spendermaus. In den Empfängertieren entwickelte sich eine Mikrobiota, die in ihrer Zusammensetzung spezifisch für den jeweiligen Mausstamm war. Bei der Analyse der mukosalen Genexpression im Dickdarm der Tiere beobachteten wir Expressionsunterschiede bei Genen des Immunsystems. Eine unterschiedliche Expression der Toll like receptor (TLR) 1- und Cluster of differentiation (CD) 14-Gene, welche eine Rolle bei der Erkennung bakterieller Antigene spielen, konnten wir bereits durch quantitative PCR (Polymerase-Kettenreaktion)-Analysen bestätigen. Gleiches gilt für die antibakteriell wirkenden Proteine phospholipase A2 group IIA und Angio genin 4. Die genaue Rolle einer unterschiedlichen Expression der genannten Gene bei der wirtspezifischen Besiedlung des Darms wollen wir in Zukunft näher untersuchen.