Das Mikrobiom beeinflusst das Altern

Bakterien produzieren weniger lebenswichtige Substanzen: Kann eine mikrobielle Verjüngungskur den Alterungsprozesse verlangsamen?

er Darm beherbergt ein komplexes Ökosystem aus Mikroorganismen. Dieses sogenannte Darmmikrobiom spielt eine wichtige Rolle für Gesundheit, Krankheit und auch fürs Altern. Verschiedene Studien legen nahe, dass das Mikrobiom „altert“ und Alterungsprozesse des Wirts vorantreibt. Unklar war bislang, über welche Mechanismen das Mikrobiom die Alterung im Wirt steuert. Dieser Frage ging ein Forschungsteam unter Leitung von Professor Christoph Kaleta, Medizinische Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und Exzellenzcluster „Precision Medicine in Chronic Inflammation“ (PMI), und Dr. Christiane Frahm vom Universitätsklinikum Jena (UKJ) nach. Während Kiel seine Expertise in der metabolischen Modellierung einbrachte, stellte Jena zentrale experimentelle Daten für die Analysen bereit. Diese Arbeiten erfolgten im Rahmen des von Jena koordinierten Marie Sklodowska-Curie Innovative Training Network SmartAge (ITN) unter Horizon 2020.

In der Studie konnten die Forschenden zeigen, dass es während der Alterung zu einer starken Reduzierung der Stoffwechselaktivität des Mikrobioms kommt. „Diese Veränderungen spiegeln sich direkt in den Stoffwechselprozessen des Wirtes wider“, betont Kaleta, der die Arbeitsgruppe Medizinische Systembiologie leitet und auch in den Sonderforschungsbereich (SFB 1182) „Entstehen und Funktionieren von Metaorganismen“ eingebunden ist. Die Ergebnisse wurden kürzlich im Fachmagazin Nature Microbiology veröffentlicht. Ein zentrales Ziel der weiteren Forschung ist es, Wege zu finden, diese altersbezogenen Veränderungen im Mikrobiom wieder umzukehren, etwa durch spezielle Nahrungszusätze. In einer im Fachmagazin Microbiome veröffentlichten weiteren Studie des Exzellenzcluster PMI gelang es im Tiermodell, durch eine wiederholte mikrobielle Verjüngungskur Alterungsprozesse zu verlangsamen.

Computermodelle dienen als Abbild für Stoffwechsel von Darmbakterien

Schon länger ist bekannt, dass sich das Mikrobiom mit dem Altern verändert und an altersbedingten Prozessen beteiligt ist. „Studien zeigen, dass die Übertragung des Mikrobioms älterer Tiere auf jüngere Tiere Entzündungsprozesse verstärken kann, während umgekehrt die Transplantation eines jungen Mikrobioms bei älteren Tieren verjüngende Effekte zeigte – ein Phänomen, das in verschiedenen Spezies beobachtet wurde“, sagt Frahm, die am UKJ die Arbeitsgruppe Darm-Hirn Interaktion und Alterung leitet.

„Um das besser zu verstehen, haben wir Computermodelle des Stoffwechsels von Wirt und Mikrobiom erstellt“, erklärt Kaleta. Hierfür wurden molekularbiologische Daten von Darm-, Hirn-, Lebergewebe und Stuhlproben von Mäusen unterschiedlicher Altersgruppen verwendet. Mit den Daten der Gewebe- und Stuhlanalysen wurde für jede Maus ein eigenes Computermodell erstellt, dass die Organe des Wirts und das Mikrobiom repräsentiert. Und damit lässt sich untersuchen, welche Moleküle zwischen dem Wirt und dem Mikrobiom ausgetauscht werden.„Wir haben zum Beispiel festgestellt, dass der Wirt das Mikrobiom häufig als eine Art Recycler verwendet“, so Kaleta weiter. So stellt der Wirt dem Mikrobiom Stoffwechselendprodukte zur Verfügung, aus denen wiederum Substanzen hergestellt werden, die für den Wirt essenziell sind. Dies ermöglicht eine effizientere Nutzung von Ressourcen, die im Alter jedoch nachlässt… .

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