Veränderungen des Darmmikrobioms in Längsschnittstudien von Säuglingen gehen dem Ausbruch der Zöliakie voraus

Darmmikrobiom

Durch die Umsetzung eines langfristigen, prospektiven Ansatzes zur Entwicklung von Zöliakie hat eine kollaborative Forschergruppe wesentliche mikrobielle Veränderungen im Darm von Risikokindern vor Ausbruch der Krankheit identifiziert. Mithilfe fortschrittlicher Genomsequenzierungstechniken entdeckten Forscher des MassGeneral Hospital for Children (MGHfC) zusammen mit Kollegen aus Institutionen in Italien und der University of Maryland, College Park, deutliche präklinische Veränderungen bei mehreren Arten, Signalwegen und Metaboliten bei Kindern, die im Vergleich zu Risikokinder ohne Zöliakie.

Im Rahmen der MGHfC Zöliakie-, Genom-, Mikrobiom- und Metabolomstudie (CDGEMM) identifizierten Forscher Veränderungen im Darmmikrobiom (Ansammlung von Mikroorganismen) und Metabolomen (molekulare Bestandteile von Zellen und Geweben) von Säuglingen, die Monate vor dem Ausbruch der Zöliakie auftraten. Zu den Veränderungen gehören eine „erhöhte Häufigkeit von pro-inflammatorischen Arten und eine verringerte Häufigkeit von schützenden und entzündungshemmenden Arten zu verschiedenen Zeitpunkten vor dem Ausbruch der Krankheit“, so der in der in veröffentlichte Artikel der Gruppe Proceedings of the National Academy of Sciences.

„In dieser Machbarkeitsstudie haben wir das Darmmikrobiom von 10 Säuglingen, die später an Zöliakie erkrankten, mit dem Darmmikrobiom von 10 Säuglingen verglichen, die keine Autoimmunerkrankung entwickelten“, sagt Maureen Leonard, MD, Erstautorin und klinischer Direktor des Zentrums für Zöliakieforschung und -behandlung am MGHfC. „Wir haben bereits 18 Monate vor Ausbruch der Krankheit signifikante Veränderungen in den Darmmikroben, -wegen und -metaboliten festgestellt. Das war viel früher, als wir erwartet hatten“, fügt Leonard hinzu.

In CDGEMM untersuchen Forscher in Italien, Spanien und den USA 500 genetisch gefährdete Säuglinge von der Geburt bis zum Alter von zehn Jahren, um Veränderungen der Darmmikrobiota zu verfolgen, bevor sich eine Zöliakie entwickelt. CDGEMM-Forscher haben seit 2014 umfangreiche Blut- und Stuhlproben sowie umfangreiche Umweltdaten von jedem Teilnehmer gesammelt. In dieser Studie verwendeten die Forscher eine metagenomische Analyse, die es ihnen ermöglichte, die mikrobielle Zusammensetzung mit der Funktion in Verbindung zu bringen und Veränderungen in den Signalwegen hervorzuheben, die entweder mit erhöhten Entzündungsprozessen oder reduzierten Entzündung. „Diese Studie demonstriert die Leistungsfähigkeit der Sequenzierung der nächsten Generation in Verbindung mit Bioinformatik, um diese wichtigen Veränderungen zu erkennen“, sagt Co-Autorin Rita Colwell, Ph.D. vom Institute of Advanced Computer Studies, University of Maryland, College Park.

„Wir brauchten eine Längsschnittstudie mit Geburtskohorten dieser gefährdeten Säuglinge, um die Mikrobiomforschung von assoziativen Beobachtungen zu eher ursächlichen Studien zu verlagern“, sagt Seniorautor Alessio Fasano, MD, Direktor des Zentrums für Zöliakieforschung und -behandlung am MGHfC. „Dieser Ansatz wird uns helfen, neue Strategien für die Diagnose und Behandlung einer Vielzahl von Erkrankungen zu entwickeln, bei denen das Mikrobiom eine pathogene Rolle spielen könnte“, ergänzt Fasano.

Er schlägt vor, dass diese Ergebnisse, wenn sie durch größere Datensätze bestätigt werden, spezifische therapeutische Ziele für das Abfangen von Krankheiten und eine mögliche Prävention des Auftretens von Zöliakie durch Mikrobiom-Manipulation während der präklinischen Phase darstellen könnten. „Mit diesen Ergebnissen gehen wir davon aus, dass wir Monate vor Ausbruch der Krankheit unterscheiden können, wer gesund bleibt und wer Zöliakie entwickelt“, fügt Fasano hinzu.