Zusammensetzungsungleichgewicht von Darmbakterien kann bei PH eine Rolle spielen

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Ungleichgewicht in der Zusammensetzung von Darmbakterien kann Schlüsselrolle bei PAH spielen
5. Oktober 2020 Joana Carvalho, PhD von Joana Carvalho, PhD



Ein Ungleichgewicht in der Zusammensetzung der im Darm lebenden Bakterien, ein Phänomen, das als Dysbiose bekannt ist, könnte eine Schlüsselrolle bei der Entstehung und dem Fortschreiten der pulmonal-arteriellen Hypertonie (PAH) spielen, wie eine Studie an Tieren nahelegt.

Die Studie mit dem Titel "Eine Modifikation der Darmmikrobiota unterdrückt die Entwicklung der pulmonal-arteriellen Hypertonie in einem SU5416/Hypoxie-Rattenmodell" wurde in der Zeitschrift Pulmonary Circulation veröffentlicht.

PAH ist eine fortschreitende Erkrankung, die durch die Verengung der Arterien, die die Lungen mit dem Herzen verbinden, verursacht wird und zu hohem Blutdruck und Herzbelastung führt. Obwohl die Entzündung mit der Entstehung der PAH in Verbindung gebracht wurde, sind die genauen Mechanismen, die während des Ausbruchs und im Verlauf der Erkrankung wirken, noch immer nicht vollständig geklärt.

In einer 2018 veröffentlichten Studie wurde über Veränderungen im Darmmikrobiom - der Gruppe von Mikroben, die im Magen-Darm-Trakt leben - eines Rattenmodells für induzierte PAH berichtet. Zum jetzigen Zeitpunkt ist jedoch noch unklar, ob diese Veränderungen in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms eine Ursache oder eine Folge der Erkrankung sein könnten.

Um zu versuchen, diese Frage zu beantworten, setzten Forscher in Japan eine Kombination von Antibiotika ein, um die Zusammensetzung der Darmbakterien im gleichen Rattenmodell der induzierten PAH zu verändern. Danach untersuchten sie, ob und wie diese Veränderungen verschiedene Krankheitsparameter bei den Tieren beeinflussten, darunter den Blutdruck sowie die Herz- und Blutgefässstruktur.

Zunächst löste das Team den Ausbruch von PAH bei den Tieren aus, indem es ihnen SU5416 injizierte, einen pharmakologischen Inhibitor eines Proteinrezeptors, der für die normale Entwicklung von Zellen, die das Innere der Lungenblutgefässe auskleiden, benötigt wird. Danach hielten sie die Ratten drei Wochen lang in speziellen Kammern mit niedriger Sauerstoffkonzentration (etwa 10%).

Während dieser Zeit wurden einige Ratten auch mit einer Kombination von vier verschiedenen Antibiotika - Ampicillin, Vancomycin, Neomycin und Metronidazol - behandelt, um ihre Mikrobenzusammensetzung zu verändern, während andere keine Behandlung erhielten.

Zu den Forschern gehörten auch zwei weitere Gruppen von Tieren: einige, denen niemals SU5416 injiziert wurde, sondern die drei Wochen lang in sauerstoffarmen Kammern gehalten wurden, und gesunde, unbehandelte Ratten, die als Kontrollen verwendet wurden.

Anschließend wurde bakterielle DNA aus Stuhlproben der vier Rattengruppen isoliert und eine Reihe von Molekular- und Gensequenzierungsanalysen durchgeführt, um die Bakterienarten zu identifizieren, die in den GI-Trakten der Tiere leben.

Im Vergleich zu den gesunden Ratten wiesen diejenigen mit induzierter PAH, die nicht mit Antibiotika behandelt wurden, ein signifikant höheres Firmicutes-zu-Bacteroidetes (F/-Verhältnis auf, das häufig als Marker für Dysbiose verwendet wird. Ein höheres F/B-Verhältnis weist darauf hin, dass die Tiere in ihrem GI-Trakt mehr zum Firmicutes-Stamm gehörende Bakterien als Bacteroidetes aufwiesen.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass 14 Bakteriengattungen, darunter Rothia und Prevotellaceae, bei Ratten mit induzierter PAH häufiger vorkamen als bei den gesunden Tieren, während sechs, darunter Bacteroides und Akkermansia, bei den PAH-induzierten Ratten in geringeren Mengen gefunden wurden als bei den Kontrollen. Nach Ansicht der Forscher könnten diese Ungleichgewichte entweder bei der Induktion oder der Unterdrückung von Entzündungen eine Rolle spielen, die mit der PAH-Entwicklung in Verbindung gebracht werden könnten.

Erwartungsgemäß wiesen Ratten mit induzierter PAH, die einen Monat lang mit Antibiotika behandelt worden waren, eine viel geringere Anzahl von Bakterien in ihrem GI-Trakt auf als die der anderen drei Gruppen.

Die Forscher entdeckten auch, dass im Vergleich zu Ratten mit PAH, die keine Antibiotika-Behandlung erhielten, diejenigen, die mit Antibiotika behandelt worden waren, einen niedrigeren Blutdruck in der rechten Herzkammer hatten, d.h. in der rechten unteren Seite des Herzens, die normalerweise Blut in die Lungen pumpt.

Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse, dass die Antibiotikabehandlung die Vergrößerung der rechten Herzkammer zu verhindern schien, die mit fortschreitender PAH im Laufe der Zeit auftritt. Die Antibiotikabehandlung verringerte auch die Verengung und Verstopfung der Blutgefässe in den Lungen der Tiere, ein weiteres Hauptmerkmal der PAH.

Den Forschern zufolge deuten diese Befunde darauf hin, dass die durch die Antibiotikabehandlung verursachten Veränderungen in der Zusammensetzung der Darmbakterien die Entstehung der PAH zumindest bis zu einem gewissen Grad verhindern.

"Dysbiose könnte eine kausale Rolle bei der Entstehung und dem Fortschreiten von PAH spielen, und die Veränderung der Darmmikrobiota könnte eine neue Option für die Prävention von PAH sein", folgerten sie.
Joana Carvalho, PhD