Kiel Life Science

Unsere Gene beeinflussen die Darmflora

12.10.2016

Überraschende Erkenntnisse aus der Kieler Mikrobiom-Forschung
 

Ein internationales Konsortium unter Federführung von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Medizinischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) hat herausgefunden, dass das menschliche Genom einen großen Einfluss auf die Zusammensetzung der Bakterien im Darm hat. Die Ergebnisse dieser Studie erscheinen heute (Montag, 10. Oktober) in der renommierten Fachzeitschrift "Nature Genetics".
 
Im menschlichen Darm lebt eine Vielzahl von unterschiedlichen Bakterien, die einen wichtigen Einfluss auf unsere Gesundheit haben. Unter anderem spalten sie Nährstoffe, beeinflussen unser Immunsystem und sorgen für ein ausgeglichenes Hormonsystem. Verändert sich die Zusammensetzung der Darmflora, zum Beispiel durch die Gabe von Antibiotika, können verschiedene Krankheiten wie entzündliche Darmerkrankungen, Diabetes oder Autismus entstehen.
 
Um das komplexe Zusammenspiel und den Einfluss der menschlichen Darmflora auf die Entstehung von Krankheiten besser zu verstehen, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Uni Kiel zusammen mit weiteren Arbeitsgruppen aus dem Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön und Oslo in der bislang größten Studie dieser Art die Zusammensetzung der Darmbakterien von über 1.800 Norddeutschen untersucht. Sie identifizierten eine Reihe von Faktoren wie Ernährung, Lebensgewohnheiten und genetische Variationen, die die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms beeinflussen. Mit dem Einfluss von genetischen Unterschieden hat sich das Kieler Forschungsteam dann näher beschäftigt.
 
Insgesamt konnten die Forscherinnen und Forscher 42 Bereiche im menschlichen Genom finden, die die Vielfalt der Darmflora beeinflussen. Für weitere 42 Genbereiche konnten sie nachweisen, dass sie über das Vorkommen und die Häufigkeit bestimmter Bakterienarten im Verdauungstrakt mitbestimmen. Insgesamt sind diese genetischen Faktoren für rund 10 Prozent der Bakterienvielfalt im Darm verantwortlich. „Dass unser Genom einen solch großen Einfluss auf die Darmbakterien hat, war eine große Überraschung für uns“, sagt Professor Andre Franke, Studienleiter und Direktor des Instituts für Klinische Molekularbiologie (IKMB), Medizinische Fakultät der CAU. „Eine ähnliche Größenordnung ist aus Mausstudien bekannt und lässt darauf schließen, dass wir es hier mit evolutionär konservierten Prozessen zu tun haben.“
 
Ein spezielles Gen, das die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in dieser Studie identifiziert haben, war für sie besonders interessant: Es kodiert für den Vitamin D Rezeptor, der Gallensäuren bindet, die wiederum für die Fettverdauung wichtig sind. „Den Einfluss jedes einzelnen Faktors, den wir identifizieren konnten, wollen wir nun in weiterführenden Studien genauer untersuchen“, sagt Louise Thingholm, Erstautorin der Studie vom IKMB. Dieses Vorhaben ist Teil des neuen Sonderforschungsbereichs (SFB) 1182 „Entstehen und Funktionieren von Metaorganismen“ an der CAU, der seit Anfang dieses Jahres von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit rund 10 Millionen Euro finanziert wird.    

Originalpublikation:
Genome-wide association analysis identifies variation in vitamin D receptor and other host factors influencing the gut microbiota (2016). Jun Wang, Louise B Thingholm, Jurgita Skiecevicienė, Philipp Rausch et al. Nature Genetics. DOI: 10.1038/ng.3695

Abbildungen zum Thema stehen zum Download bereit:
www.uni-kiel.de/download/pm/2016/2016-322-1.jpg  
Bildunterschrift: Die Abbildung zeigt, dass viele bekannte Gene, die das Darmmikrobiom in der Maus beeinflussen, mit den menschlichen Genen identisch sind, die von der Kieler Studie identifiziert wurden (Verbindungslinien innerhalb des Kreises). Die linke Seite zeigt dabei die Positionen auf der Maus-DNA, die rechte Seite die menschlichen Chromosomenabschnitte.
Copyright: Institut für Klinische Molekularbiologie/CAU
 
www.uni-kiel.de/download/pm/2016/2016-322-2.jpg   
Bildunterschrift: Für die Analyse der Zusammensetzung der Darmflora werden die Stuhlproben im Labor vorbereitet.
Copyright: Institut für Klinische Molekularbiologie/CAU
 
www.uni-kiel.de/download/pm/2016/2016-322-3.jpg   
Bildunterschrift: Eine Technische Angestellte bearbeitet die Stuhlproben unter der Laborbank.
Copyright: Institut für Klinische Molekularbiologie/CAU
 
Weitere Informationen:
www.ikmb.uni-kiel.de/research/genetics-bioinformatics/microbiome-studies-0  

Kontakt:
Prof. Dr. Andre Franke
Institut für Klinische Molekularbiologie, CAU
Telefon: 0431/500-15110; 0179-4851891
E-Mail: a.franke@mucosa.de
 
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
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