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Morbus Alzheimer und die Mikroben • mikrooek.de

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Morbus Alzheimer und die Bedeutung der Mikroben

Der Nervus vagus verbindet Darm und Gehirn und ermöglicht einen Informationsaustausch zwischen beiden Nervensystemen. Aktuelle Veröffentlichungen zeigen: Einerseits setzt die Mikrobiota im Darm Neurotransmitter und andere Stoffwechselprodukte frei, die über den Vagusnerv auf die Gehirnfunktionen einwirken können. Andererseits haben neurologische Erkrankungen und psychische Störungen möglicherweise einen direkten Einfluss auf das neuronale Netzwerk im Darm. Dr. Kristina Endres von der Universitätsmedizin Mainz hat an Mäusen untersucht, in welchem Zusammenhang Darmflora und Morbus Alzheimer stehen.

„Man denkt immer, dass Alzheimer nur im Kopf passiert“, eröffnete Kristina Endres ihren Vortrag auf der 4. Fachtagung für Mikroökologie am 15. Oktober 2016 in Herborn. „Doch das ist offenbar nicht der einzige Ort im menschlichen Körper, wo Alzheimer stattfinden kann.“

Die Alzheimer-Demenz ist eine progressive, neurodegenerative Erkrankung, die sich zunächst in einem Gedächtnisverlust äußert. „Dass wir uns an alltägliche Dinge manchmal nicht mehr genau erinnern können, ist noch kein Hinweis auf Alzheimer. Erst wenn es zu Schwierigkeiten bei planerischen Handlungen oder bei der Lösung von Problemen aufgrund des Gedächtnisverlustes kommt, sollte die Krankheit mit in Betracht gezogen werden“, so Endres. Der weitere Krankheitsverlauf kann sich in Sprachstörungen und räumlichen und zeitlichen Orientierungsschwierigkeiten äußern. Auch Stimmung und Persönlichkeit verändern sich meist mit Fortschreiten der Krankheit und haben nicht selten eine soziale Isolation zur Folge.

Die Diagnose der Alzheimer-Demenz ist prämortal immer noch nicht zu 100 Prozent sicher; auch andere neurologische Erkrankungen können zunächst mit einem Gedächtnisverlust beginnen. Neuropsychiatrische Testungen geben allerdings wertvolle Hinweise, ob ein Patient an Alzheimer erkrankt ist.

Steigende Fallzahlen

„Alzheimer ist nicht nur für die Betroffenen und ihre Angehörigen eine schlimme Erkrankung, sie betrifft unsere ganze Gesellschaft“, so Endres. Hinter jedem Alzheimer-Patienten stehen mitleidende und pflegende Angehörige, die die Krankheit auch ökonomisch beeinflusst. Die Statistik besagt: allein in den USA gewinnt die Gesellschaft jede Minute einen neuen Alzheimer-Patienten dazu.1 „Wir haben hier einen großen Druck, Therapien zu finden und die Krankheit zu verstehen“, so Endres, „denn die Zahlen werden in den kommenden Jahren noch steigen, sodass wir etwa alle 30 Sekunden mit einem neuen Alzheimer Patienten rechnen müssen.“

Keine Therapie in Sicht

Heilbar ist Alzheimer bis heute nicht und noch ist nicht genau geklärt, was die Erkrankung auslöst. Bei ein bis drei Prozent der Bevölkerung sind Veränderungen in drei Genen für die Entstehung der Erkrankung verantwortlich. „Hier spricht man von der familiären oder der early onset-Demenz“, erklärte Endres. Die Betroffenen können bereits mit 50 Jahren eine Alzheimer-Demenz entwickeln.

97 Prozent der Alzheimerfälle gelten allerdings als sporadisch. „Doch dieser Begriff verdeckt eigentlich nur das große Fragezeichen der Wissenschaft, wenn es um die Ursache der Erkrankung geht. Wir haben zwar viele Hinweise, aber wir wissen einfach noch nicht, wie es dazu kommt“, so Endres.

Plaquebildung verringert Hirnmasse

Bekannt ist: Im Gehirn von Alzheimer-Patienten bilden sich senile Plaques und fibrilläre Ablagerungen. Im Krankheitsverlauf nimmt die Hirnmasse immer weiter ab, weil die Neuronen absterben – das Gehirn atrophiert. Die Produktion des Botenstoffs Acetylcholin lässt nach und damit auch die allgemeine Gehirnleistung. „Zuerst ist das Kurzzeitgedächtnis betroffen, später auch das Langzeitgedächtnis“, so Endres.

All diese Prozesse spielen sich im Gehirn ab. Wie könnte die Mikrobiota im Darm mit der Entstehung von Morbus Alzheimer zusammenhängen?

Enterisches Nervensystem kann mit Hirn kommunizieren

Den Darm umgibt ein eigenes Nervensystem – das enterische Nervensystem. Es besteht aus netzartigen Strukturen mit ganglienartigen Verdickungen und steuert Funktionen im Darm, unabhängig vom Gehirn. Die Neuronen des enterischen Nervensystems ähneln denen des zentralen Nervensystems und sie kommunizieren mit denselben Neurotransmittern. Gehirn und Darm sind außerdem über den Nervus vagus miteinander verbunden.
„Mittlerweile nimmt man ganz stark an, dass Darmhirn und Kopfhirn miteinander kommunizieren, sowohl bei gesunden Konstitutionen als auch bei Krankheit“, so Endres. Über die Stoffwechselprodukte des Darm-Mikrobioms kann eine biochemische Kommunikation zwischen Darmbakterien und Gehirn stattfinden.2

Proteinablagerungen auch im Darm

Die Verknüpfungen von Darm und Hirn im Kontext der Alzheimer-Erkrankung seien noch weitgehend unbekannt, berichtete die Wissenschaftlerin. „Bei der Parkinson-Erkrankung, bei der es auch zu Proteinablagerungen im Gehirn kommt, haben einzelne Patienten bereits fünf bis zehn Jahre vor der Diagnosestellung Ablagerungen des Proteins im Darm, das später in ihrem Gehirn gefunden wird“, so Endres.3 Auch bei Alzheimer ist der Zusammenhang von Darm und Hirn Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen. Bereits 1989 beschrieben Wissenschaftler: bei Alzheimer-Patienten gibt es nicht nur im Gehirn Plaque-Ablagerungen, sondern auch im Darm.4 Ein Indiz für die Verknüpfung beider Organe im Kontext der Alzheimer Erkrankung?

Alzheimer Patienten verlieren bereits in frühen Stadien Gewicht

Es gibt einen weiteren Hinweis auf eine Verbindung zwischen Alzheimer und Darm: Alzheimer-Patienten verlieren bereits in frühen Erkrankungsstadien Gewicht. „Am Menschen ist das allerdings sehr schwer zu untersuchen. Was wir wissen ist, dass bereits Dekaden bevor wir Alzheimer entwickeln, irgendetwas im Gehirn passiert“, so Endres. Das erforschen Wissenschaftler an Alzheimer-Mäusen, die das Amyloid-Vorläuferprotein in übermäßigen Mengen herstellen. Im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen ist die Darmperistaltik bei diesen Tieren vermindert.5 Die Alzheimer-Mäuse verloren relativ früh an Gewicht im Vergleich zu den Wildtyp-Mäusen. Wie die Untersuchungen zeigten, basierte die Gewichtsabnahme nicht auf:

  • der Futteraufnahme,
  • der Fäzesproduktion,
  • der Fäzeszusammensetzung
  • oder einer Hyperaktivität.

Stattdessen war bei den Mäusen die Trypsinaktivität und -menge verringert.6

Verändertes Mikrobiom bei Alzheimer-Mäusen

Selbst unter den kontrollierten Haltungsbedingungen im Labor hatten die Alzheimer-Mäuse ein verändertes Darm-Mikrobiom. „Bereits nach neun Wochen hatten sich die Bacteroidetes vermindert, während die Firmicutes deutlich häufiger vorkamen als bei den Wildtyp-Mäusen“, berichtete Endres. Beide Bakteriengruppen werden mit der Gewichtsregulation in Verbindung gebracht. „Diese Veränderung der Mikrobiota hat uns sehr überrascht, denn die Tiere werden in denselben Räumlichkeiten gehalten wie die Wildtyp-Tiere. Sie erhalten auch exakt dasselbe Futter“, so Endres.

„Daraus ergeben sich nun zahlreiche weitere Fragen“, resümierte Endres zum Ende ihres Vortrags. Ist das beobachtete Phänomen Grund oder Konsequenz der Alzheimer-Erkrankung? Verändern die Alzheimer-Proteine das Mikrobiom und das Körpergewicht? Oder verändern die Alzheimer-Proteine nur das Mikrobiom, das wiederum das Körpergewicht beeinflusst? Kann das Mikrobiom die Pathogenese im Gehirn beeinflussen und spielen die Prozesse bei den Mäusen auch beim Menschen eine Rolle?

Hinweise auf Zusammenhang von Darm-Mikrobiom und Alzheimer verdichten sich

„Die Hinweise verdichten sich, dass Darm-Mikrobiom und Hirn zusammenhängen. Grundsätzlich haben die Bakterien im Darm die Möglichkeit, über Stoffe wie Noradrenalin und Dopamin mit dem Gehirn zu kommunizieren“, so Endres. Das Darmbakterium Clostridium leptum würde zum Beispiel die beiden Stoffe produzieren.7

Wie weitere Studien zeigen konnten, korrelieren Bakterien wie Borrelia, Helicobacter pylori, Treponema denticola, Tannerella forsythia, Porphyromonas gingivalis und andere mit einem erhöhten Risiko für altersabhängige Demenzen.8 Im Alter sinken außerdem die Integrität der Blut-Hirn-Schranke und des gastrointestinalen Epithels.9

Auch die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms10 ändert sich im Alter und das Alter ist der größte Risikofaktor für die Alzheimer-Demenz. Zudem werden im Darm viele Gene exprimiert, die mit der Alzheimer-Demenz in Verbindung stehen. Das zeigen aktuelle, unveröffentlichte Daten der Arbeitsgruppe um Kristina Endres.6

Lässt sich die Alzheimer-Pathogenese über das Darm-Mikrobiom beeinflussen?

„Die Zusammenhänge bringen uns dazu zu überlegen, ob der Darm ein früher Prädiktor für die Alzheimer-Erkrankung sein könnte“, so Endres, und weiter: „Wenn Darm-Mikrobiom und Alzheimer-Erkrankung in einem Zusammenhang stehen, dann sollten wir uns auch die Gabe von Antibiotika näher anschauen. Können sie die Pathogenese verhindern? Oder sind sie sogar gefährlich? Lässt sich ein Alzheimer-resistentes Mikrobiom transplantieren und so der Ausbruch der Krankheit verhindern? All diese Fragen werden zukünftige Studien klären müssen."

 

Literatur:

  1. 2016 Alzheimer's Disease Facts and Figures, www.alz.org/facts/overview.asp, Abruf am 4.11.2016.
  2. Bhattacharjee S1, Lukiw WJ Alzheimer's disease and the microbiome. Front Cell Neurosci. 2013 Sep 17;7:153.
  3. Hilton D et al. Accumulation of α-synuclein in the bowel of patients in the pre-clinical phase of Parkinson's disease. Acta Neuropathol. 2014 Feb;127(2):235-41.
  4. Joachim CL et al. Amyloid beta-protein deposition in tissues other than brain in Alzheimer's disease. Nature. 1989 Sep 21;341(6239):226-30.
  5. Semar S et al. Changes of the enteric nervous system in amyloid-β protein precursor transgenic mice correlate with disease progression. J Alzheimers Dis. 2013;36(1):7-20.
  6. Brandscheid C et al. Altered Gut Microbiome Composition and Tryptic Activity of the 5xFAD Alzheimer’s Mouse Model. J Alzheimers Dis. 56(2), IN PRESS.
  7. Asano Y et al. Critical role of gut microbiota in the production of biologically active, free catecholamines in the gut lumen of mice. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2012 Dec 1;303(11):G1288-95.
  8. Miklossy J Emerging roles of pathogens in Alzheimer disease. Expert Rev Mol Med. 2011 Sep 20;13:e30.
  9. Tran L and Greenwood-Van Meerveld B Age-associated remodeling of the intestinal epithelial barrier. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2013 Sep;68(9):1045-56. doi: 10.1093/gerona/glt106. Epub 2013 Jul 20.
  10. Woodmansey EJ et al. Intestinal bacteria and ageing. J Appl Microbiol. 2007 May;102(5):1178-86.

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