Zwillingsstudie: Dünndarmbaktieren als Risikofaktor für MS

Eine Zwillingsstudie eines großen Forschungszusammenschluss konnte neue Erkenntnisse gewinnen, welche Rolle Dünndarmbakterien bei der Entstehung von MS spielen.

Es ist ein Forschungszusammenschluss der besonderen Art: Ein Team des Max-Planck-Instituts für biologische Intelligenz, des Biomedizinischen Centrums der LMU München, des LMU Klinikums, des Well Institute for Neuroscience der University of California San Francisco, des Instituts für Neuropathologie des Universitätsklinikums Münster sowie des Zentralinstituts für Ernährungs- und Lebensmittelforschung der Technische Universität München hat in einer Zwillingsstudie den Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung des Darmmikrobioms und Multipler Sklerose, kurz MS, näher untersucht. MS ist mit mehr als 280.000 Betroffenen in Deutschland und jährlichen Neuerkrankungen von rund 15.000 Menschen die häufigste Entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems.

Dort greifen körpereigene Immunzellen die isolierende Schicht von Nervenfasern an und schädigen sie in ihrer Funktion. Wie es zu der Fehlsteuerung der Immunzellen kommt, ist noch weitgehend ungeklärt. MS ist eine multifaktorielle Erkrankung – den Auslöser gibt es nicht, sondern mehrere Faktoren müssen zusammentreffen, damit es zum Ausbruch der Krankheit kommt. Genetische Komponenten spielen dabei genauso eine Rolle, wie verschiedene Umweltfaktoren. Besonders auch Mikroorganismen im Darm seit längerem unter Verdacht, die Krankheit auszulösen.

Unterschiede in der Darmflora

Bisherige Studien konnten zahlreiche Bakterienstämme identifizieren, durch die sich die Darmflora von MS-Patienten und gesunden Personen unterscheidet. Die Bedeutung dieser Unterschiede für das Krankheitsgeschehen blieb jedoch unklar. Zudem war eine eindeutige Interpretation der Ergebnisse oft schwierig, da die genetischen Unterschiede oder die abweichenden Essensgewohnheiten der Probanden großen Einfluss haben können.

Um unerwünschte Einflüsse zu minimieren, etablierte das Team der obenen genannten Forschungseinrichtungen ein großes Kooperationsprojekt – mithilfe von Zwillingen. Denn obwohl eineiige Zwillinge genetisch nahezu identisch sind, gibt es sogenannte diskordante Paare, bei denen ein Zwilling an MS erkrankt ist, während der andere keine Symptome aufweist.

Etwa 100 solcher Zwillingspaare nehmen momentan an der MS TWIN STUDY am Institut für Klinische Neuroimmunologie des LMU Klinikums teil und ermöglichen, die Krankheit unter vergleichbareren Bedingungen zu untersuchen: Neben den geringen genetischen Unterschieden haben die Zwillinge bis ins frühe Erwachsenenalter zusammengelebt und waren somit ähnlichen Umweltfaktoren ausgesetzt.

Vergleich der Darmflora

Die Forscher untersuchten die Stuhlproben von 81 Zwillingspaaren aus der MS TWIN STUDY und verglichen deren Zusammensetzung unter den Geschwistern. Dabei identifizierten sie 51 sogenannte Taxa – Mikroorganismen einer bestimmten Gruppe –, die in gesunden und erkrankten Zwillingen unterschiedlich oft zu finden waren.

Zudem gingen die Forscher in dieser Studie erstmals noch einen Schritt weiter: Vier der Zwillingspaare erklärten sich dazu bereit, dass ihnen endoskopisch Proben aus dem Dünndarm entnommen werden – dem Ort, an dem die krankmachenden Interaktionen zwischen den Mikroorganismen und den körpereigenen Immunzellen vermutet werden. Vorherige Studien untersuchten dagegen fast ausschließlich Stuhlproben, welche nur bedingt Auskunft über die vorherrschenden Mikroorganismen im Dünndarm liefern.

Übertragung von Proben auf ein Mausmodell

Um zu testen, ob die Dünndarm-Proben krankmachende Organismen enthalten, nutzen die Forscher spezielle transgene Mäuse. Diese bleiben unter keimfreier Haltung lebenslang gesund. Nach einer Besiedlung mit Darmbakterien können sie jedoch eine MS-ähnliche Krankheit entwickeln. Im Rahmen der Studie erhielten die Mäuse Darmproben entweder von einem gesunden oder einem erkrankten Zwilling. Symptome zeigten daraufhin hauptsächlich die Mäuse, die mit Proben der MS-Patienten besiedelt worden waren. Ein starker Hinweis darauf, dass sich im Dünndarm von Personen mit MS krankheitsauslösende Mikroorganismen befinden.

Die Forscher untersuchten anschließend den Stuhl der erkrankten Mäuse und konnten bisher zwei Mitglieder der Familie der Lachnospiraceen (Lachnoclostridium sp. und Eisenbergiella tayi) als potenzielle krankheitsauslösende Faktoren identifizieren. Als zahlenmäßig unbedeutende Komponenten der Darmflora waren diese Organismen bisher nur in sehr großen und gut kontrollierten Studien mit MS in Verbindung gebracht worden. Mit ihrer innovativen experimentellen Strategie konnten die Forscher diese Bakterien jetzt jedoch erstmals nicht nur auf ihr Vorkommen bei MS-Patienten, sondern auch hinsichtlich ihrer Rolle für das Entstehen der Krankheit untersuchen.

Das Team betonet, dass es natürlich noch mehr Organismen mit diesem Potenzial geben kann. Weitere Studien sind nötig, um ein umfassenderes Bild zu erhalten und die Pathogenität der beiden Kandidaten im Detail zu überprüfen – zunächst im Mausmodell der Krankheit und später auch bezüglich der Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Menschen. Sollte es sich jedoch herausstellen, dass nur eine kleine Anzahl von Mikroorganismen die Krankheit auslöst, könnte dies neue Therapiemöglichkeiten eröffnen. Damit zeigt die Studie nicht nur eindrücklich, welche Rolle die Lebensgewohnheiten bei der Entstehung von MS haben, sondern liefert auch neue Versuchsstrategien, um deren Auswirkungen weiter auf den Grund zu gehen.