Entwickeltes Probiotikum lindert Symptome im Mausmodell von MS

Diese Probiotika haben das Potenzial, Menschen mit Autoimmunerkrankungen zu helfen

von Lindsey Shapiro, PhD | 16. August 2023

Ein im Labor hergestelltes Probiotikum, das aus lebenden Bakterien besteht, die den Darm besiedeln, konnte laut neuerer Forschung Krankheitszeichen in einem Mausmodell für Multiple Sklerose (MS) lindern.

Nachdem Wissenschaftler herausgefunden hatten, dass ein Metabolit namens Laktat Immunsignalwege aktivieren kann, die zur Eindämmung der Autoimmunität beitragen, haben Wissenschaftler die Bakterien gezielt so konstruiert, dass sie ihn freisetzen.

Durch weitere Studien glauben Wissenschaftler, dass diese speziellen Probiotika für Patienten mit vielen verschiedenen Autoimmunerkrankungen, einschließlich MS, von Nutzen sein könnten.

„Konstruierte Probiotika könnten die Art und Weise, wie wir chronische Krankheiten behandeln, revolutionieren“, sagte Francisco Quintana, PhD, Harvard-Professor für Neurologie, Mitglied des Ann Romney Center for Neurologic Diseases am Brigham and Women's Hospital in Boston und Hauptautor der Studie, an einer Universität Nachrichtenbeitrag.

„Indem wir mithilfe der synthetischen Biologie probiotische Bakterien dazu bringen, spezifische, für Krankheiten relevante Verbindungen zu produzieren, können wir die Vorteile von Probiotika optimal nutzen“, fügte Quintana hinzu.

Die Studie „Laktat begrenzt die ZNS-Autoimmunität durch Stabilisierung von HIF-1α in dendritischen Zellen“ wurde in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Bei MS führt ein überaktives Immunsystem zu Schäden an gesundem Gewebe im Gehirn und Rückenmark, was zu einer Neurodegeneration führt.

Dendritische Zellen (DCs) sind wichtig für die Regulierung der Immunfunktion, einschließlich der Aktivität selbstreaktiver T-Zellen, die an Krankheiten wie MS beteiligt sind, und positionieren sie als potenzielle therapeutische Ziele.

In dieser Studie identifizierten Harvard-Wissenschaftler einen Signalweg in DCs, der letztlich selbstangreifende T-Zellen hemmt. Für diesen Prozess war ein Protein namens HIF-1-alpha (HIF-1a) entscheidend.

Darüber hinaus könnte HIF-1a durch Laktat aktiviert werden, einen Metaboliten, der im Körper entsteht, wenn Nahrung in Energie umgewandelt wird, die verschiedene biologische Funktionen erfüllt. Die Behandlung von DCs mit Laktat verringerte die Produktion entzündungsfördernder Moleküle sowohl in CDs als auch in T-Zellen erheblich.

„Der Mechanismus, den wir gefunden haben, ist wie eine Bremse für das Immunsystem“, sagte Quintana. „Bei den meisten von uns ist es aktiviert, aber bei Menschen mit Autoimmunerkrankungen gibt es Probleme mit diesem Bremssystem, was bedeutet, dass der Körper keine Möglichkeit hat, sich vor seinem eigenen Immunsystem zu schützen.“

Als nächstes suchten die Wissenschaftler nach einer Möglichkeit, dieses Schutzsystem therapeutisch zu aktivieren.

Das Darmmikrobiom – die Konstellation von Bakterien, Pilzen und Viren, die im Magen-Darm-Trakt leben – kann einen erheblichen Einfluss sowohl auf die Immun- als auch auf die Gehirnfunktion haben, was Forscher zu der Annahme veranlasst, dass gezielte Probiotika ein vielversprechender Ansatz sein könnten.

Die meisten leicht erhältlichen Probiotika sind Mischungen von Bakterien, von denen allgemein angenommen wird, dass sie für den Körper nützlich sind. Während diese Probiotika entzündungshemmende Wirkungen gezeigt haben, benötigte das Team eines mit einer spezifischeren Funktion.

Deshalb veränderten sie ein Bakterium namens Escherichia coli, um es zur Produktion von Laktat zu veranlassen, in der Hoffnung, dass es die Anti-Autoimmunfunktionen von DCs stimulieren würde.

Entwickelte Probiotika könnten die Art und Weise, wie wir chronische Krankheiten behandeln, revolutionieren.

In einem MS-Mausmodell linderte die Behandlung mit dem Probiotikum die klinischen Krankheitssymptome und reduzierte die Anzahl entzündungsfördernder T-Zellen im Gehirn und Darm.

Bemerkenswerterweise wurden diese Vorteile im Gehirn beobachtet, obwohl die Bakterien hauptsächlich im Darm lebten und nicht im Blutkreislauf zu finden waren.

Weitere Experimente deuteten darauf hin, dass das Probiotikum wahrscheinlich schützende Signalwege in den DCs des Darms aktiviert und dadurch wiederum die direkte Kommunikation zwischen Zellen im Darm und im Gehirn beeinflusst – ein Zusammenhang, der in den letzten Jahren ans Licht gekommen ist.

„Wir haben in den letzten Jahrzehnten gelernt, dass die Mikroben des Darms einen erheblichen Einfluss auf das Zentralnervensystem [Gehirn und Rückenmark] haben“, sagte Quintana. „Einer der Gründe, warum wir uns in dieser Studie auf Multiple Sklerose konzentrierten, war die Frage, ob wir diesen Effekt bei der Behandlung von Autoimmunerkrankungen des Gehirns nutzen können. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass wir es können.“

Probiotika können im Vergleich zu herkömmlichen Medikamenten auch Vorteile bieten und dazu beitragen, den therapeutischen Nutzen zu maximieren und Nebenwirkungen zu vermeiden.

Quintana stellte fest, dass bei der Einnahme von Medikamenten deren Spiegel im Blutkreislauf ihren Höhepunkt erreichen und dann wieder sinken. Andererseits können die lebenden Bakterien weiterhin Laktat im Körper produzieren, „was wichtig ist, wenn wir lebenslange Krankheiten betrachten, die eine ständige Behandlung erfordern“, sagte er.

Insgesamt deuten die Daten darauf hin, dass „Probiotika, die zur Aktivierung immunregulatorischer Signalwege entwickelt wurden, neue Instrumente für die klinische Behandlung von Autoimmun- und allergischen Erkrankungen bieten könnten“, so das Team.

Obwohl weitere präklinische Arbeiten erforderlich sein werden, sind die Wissenschaftler optimistisch, dass das Probiotikum gut in die Klinik gelangen könnte. Tatsächlich wurde E. coli bereits sicher an Menschen getestet.

Obwohl sich diese Studie auf MS konzentrierte, könnten die Vorteile des Probiotikums zur Behandlung anderer Krankheiten genutzt werden.

„Die Möglichkeit, lebende Zellen als Quelle für Medikamente im Körper zu nutzen, birgt ein enormes Potenzial für personalisiertere und präzisere Therapien“, sagte Quintana.

„Wenn diese im Darm lebenden Mikroben stark genug sind, um Entzündungen im Gehirn zu beeinflussen, sind wir zuversichtlich, dass wir ihre Kraft auch anderswo nutzen können“, fügte er hinzu.