Bakterien-Signatur von Darmkrankheiten entdeckt

Berner Forschende des Department for Biomedical Research der Universität Bern und der Universitätsklinik für Viszerale Chirurgie und Medizin des Berner Inselspitals konnten bei chronisch entzündlichen Darmkrankheiten charakteristische Veränderungen bei Darmbakterien identifizieren – eine «Bakterien-Signatur», die den Krankheitsverlauf und Therapieerfolg beeinflusst. So könnte die Behandlung von Darmkrankheiten künftig vereinfacht und verbessert werden.

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Andrew Macpherson, Bahtiyar Yilmaz und Pascal Juillerat vom Department for Biomedical Research der Universität Bern und der Abteilung Gastroenterologie der Universitätsklinik für Viszerale Chirurgie und Medizin, Inselspital Bern, hat entdeckt, dass Veränderungen in bestimmten Gruppen von Darmbakterien zu IBD-(Inflammatory Bowel Diseases)Erkrankungen führen können. Sie zeigten zudem auf, dass diese Veränderungen in Bakteriengruppen sogar zu einem Rückfall beitragen können, nachdem bei Patientinnen und Patienten Teile des entzündeten Darmtrakts chirurgisch entfernt wurden.

Netzwerke in der Darmflora

Die Forschenden untersuchten den Einfluss mehrerer klinischer Faktoren auf die Darmflora von 270 Erkrankten mit Morbus Crohn, 232 Erkrankten mit Colitis Ulcerosa und 227 gesunden Personen. Die Proben stammten aus zwei grossen Patientenkohorten, einer Schweizer Kohorte (Swiss IBD Cohort) unter der Leitung von Prof. Gerhard Rogler des Universitätsspitals Zürich mit Beteiligung von mehreren Spitälern in der Schweiz, und einer Berner Kohorte des Inselspitals.
Die Proben zeigten, dass die Darm­flora von IBD-Patientinnen und -Patienten sich grundlegend von der Darmflora von gesunden Personen unterscheiden – hauptsächlich durch eine Zunahme von Bakterienstämmen, die Darmerkrankungen auslösen, und einer Abnahme von Bakterien, die wichtig für die Darmgesundheit sind.

18 neue Gruppen von Krankheitserregern

Die Forschenden entdeckten 18 neue Gruppen von Krankheitserregern. Zudem stellten sie fest, dass Alter und Fitness im Vergleich zum Lebensstil oder Behandlungsart einen grösseren Einfluss auf die Krankheitsverläufe ausüben. Je sportlicher die Betroffenen waren, desto weniger Probleme hatten sie mit ihrer Krankheit.


Eine wichtige Rolle spielen Bakterien, die kurzkettige Fettsäuren produzieren: Damit füttern sie unter anderem Zellen der Darmschleimhaut und stärken die Darmbarriere, die uns davor schützt, dass Nahrung und Bakterien ungehindert in den Blutkreislauf gelangen. Bei IBD sind nun diese schützenden Bakteriengruppen reduziert. „Wir haben unterschiedliche Netzwerke innerhalb der Darmflora entdeckt, spezifische Signaturen, die einerseits mit einem schweren Krankheitsverlauf zusammenhängen, also einem Wiederaufflammen, und im Gegensatz dazu eine Bakterien-Signatur, die sich bei weniger schweren Verläufen und gutem Ansprechen auf eine Therapie findet“, sagt Andrew Macpherson, Leiter der Gruppe und Letztautor.

Algorithmen helfen bei der Suche

„Die sehr unterschiedlich schweren Krankheitsverläufe machen die Behandlung von IBD schwierig“ sagt Andrew Macpherson. „Je mehr wir über krankmachende oder gesundheitsfördernde Bakterien wissen, desto gezielter können wir diese aktivieren oder unterdrücken, um den Krankheitsverlauf zu beeinflussen und die Lebensqualität der Patientinnen und Patienten zu verbessern.“
„Indem die unterschiedlichen Krankheiten eine jeweils spezifische Signatur von Bakterien-Netzwerken aufweisen, können wir diese für künftige Therapieansätze nutzen“, erklärt Pascal Juillerat, Ko-Erstautor. Beim Aufspüren der Bakterien-Signaturen kamen Algorithmen für maschinelles Lernen zum Einsatz. Diese werden auch künftig hilfreich sein bei der Suche nach Bakterienstämmen, die IBD auslösen oder die Gesundheit fördern. Letztlich erhoffen sich die Forschenden, dass sich mittels Folgestudien die Prävention und Behandlung von IBD verbessern und auch die Kosten für die Wirtschaft und das Gesundheitssystem gesenkt werden können.

Die Studie wurde unterstützt durch GutX-Programm der Schweizerischen Forschungsinitiaive SystemsX, und entstand aus einer Zusammenarbeit mit Prof. Jörg Stelling, ETH Zürich. Die Schweizer Kohorte wird vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) unterstützt.

Bahtiyar Yilmaz, Pascal Juillerat, Ove Øyås, Charlotte Ramon, Francisco Damian Bravo, Yannick Franc, Nicolas Fournier, Pierre Michetti, Christoph Mueller, Markus Geuking, Valerie E. H. Pittet, Michel H. Maillard, Gerhard Rogler, Swiss IBD Cohort Investigators, Reiner Wiest, Jörg Stelling und Andrew J. Macpherson: Microbial network disturbances in relapsing refractory Crohn’s disease, Nature Medicine, 21. Januar 2019, dx.doi.org/10.1038/s41591-018-0308-z.

Quelle: Universität Bern