„Diese Forschung ist sehr aufregend, weil die Situation, die wir bei diesen Mäusen geschaffen haben, sehr ähnlich ist zu dem, was Menschen durchmachen, wenn sie mit mehreren Antibiotika behandelt werden“, sagt Satchidananda Panda, Professor am Regulatory Biology Laboratory von Salk und leitender Autor des Papiers. „Jetzt, da wir über diese Auswirkungen auf den Glukosestoffwechsel Bescheid wissen, können wir nach Komponenten des Mikrobioms suchen, die sie beeinflussen.“
Das Mikrobiom ist die Ansammlung von Mikroorganismen, die im Körper eines Tieres leben und von denen viele für die Gesundheit unerlässlich sind. Frühere Studien haben gezeigt, dass Mäuse, deren Mikrobiome bestimmte Arten von Bakterien enthalten, häufiger an Diabetes erkranken. Es gibt auch Hinweise darauf, dass bestimmte Mikroben vor Diabetes schützen können.“Viele Wissenschaftler, die Mikrobiomexperimente mit Mäusen durchführen, verwenden Antibiotika, um Bakterien vor ihrer Intervention zu beseitigen“, sagt Amir Zarrinpar, Assistenzprofessor an der UC San Diego und Erstautor der Studie. „Wir zeigen, dass ein solches Ausräumen einen enormen Einfluss auf den Stoffwechsel der Maus hat. Daher können einige metabolische Effekte eher auf diese Erschöpfung als auf die Intervention zurückgeführt werden.“Die Forscher wollten nicht speziell untersuchen, wie Antibiotika-induzierte Depletion den Glukosespiegel beeinflusst. Sie wollten die zirkadianen (24-Stunden-) Rhythmen des Mausstoffwechsels untersuchen, wenn das Mikrobiom erschöpft ist. Diese Art von Forschung wird oft mit Mäusen durchgeführt, die in keimfreien Umgebungen aufgezogen werden.“Weil wir keinen Zugang zu diesen keimfreien Mäusen hatten, beschlossen wir, das Mikrobiom stattdessen mit gängigen Antibiotika aus der Klinik zu erschöpfen“, sagt Panda. Die Forscher verwendeten einen Cocktail aus vier verschiedenen Antibiotika in den Mäusen, um dies zu tun. „Diese Schwäche – nicht die richtige Art von Mäusen zu haben – wurde zu einer Stärke, die es uns ermöglichte, diese unerwartete Entdeckung zu machen“, sagt Panda.Nach der Behandlung der Mäuse beobachteten die Forscher, dass die Vielfalt der in ihren Eingeweiden vorhandenen Mikroorganismen erwartungsgemäß stark abnahm. Als sie sich den Stoffwechsel der Mäuse ansahen, stellten sie fest, dass sie Glukose viel schneller als erwartet aus ihrem Blut entfernen konnten.Weitere Studien zeigten, dass das Dickdarmgewebe in den Mäusen als eine Art Senke für die Glukose fungierte – den zusätzlichen Zucker absorbierend und dadurch seine Spiegel im Blut reduzierend. Dieses Verhalten passte zu der Beobachtung, dass die Mäuse Doppelpunkte hatten, die stark vergrößert waren.Die Forscher entdeckten dann, dass diese metabolischen Veränderungen tatsächlich mit Veränderungen der Leberfunktion und den von der Leber freigesetzten Gallensäuren zusammenhängen. Die Mäuse hatten keine Veränderungen in der Körperfettzusammensetzung oder in dem, was sie aßen – die beiden Dinge, die normalerweise den Glukosestoffwechsel beeinflussen und bekanntermaßen eine Rolle bei Typ-2-Diabetes beim Menschen spielen.“Wir schlagen nicht vor, dass Typ-2-Diabetes mit Antibiotika behandelt wird“, erklärt Panda.Zarrinpar fügt hinzu: „Es ist nur interessant zu sehen, dass es eine Möglichkeit gibt, das Mikrobiom so zu manipulieren, dass der Darm hohe Hormonspiegel produziert, die den Körper empfindlicher auf Insulin machen.“
Die nächsten Schritte bestehen darin, zu untersuchen, wie die Veränderungen in der Leber ablaufen und welche Komponente des Mikrobioms die Veränderungen beeinflusst. „Vielleicht könnten wir Wege finden, das Wachstum bestimmter Darmmikroben zu unterstützen und diese Veränderungen der Glukoseregulation beim Menschen zu induzieren“, schließt Panda. „Wir sind der Übersetzung dieser Forschung nun einen Schritt näher gekommen.“