Ballaststoffe aus der Nahrung können allergiebedingte Entzündungen im Darm und in der Lunge begünstigen
Eine Art Ballaststoff namens Inulin, der häufig in Nahrungsergänzungsmitteln verwendet wird und für seine bestimmten entzündungshemmenden Eigenschaften bekannt ist, kann laut einer präklinischen Studie auch eine allergiebedingte Art von Entzündung in der Lunge und im Darm sowie in anderen Körperteilen fördern Studie von Forschern des Friedman Center for Nutrition and Inflammation und des Jill Roberts Institute for Inflammatory Bowel Disease an der Weill Cornell Medicine und des Boyce Thompson Institute auf dem Ithaca-Campus von Cornell.
Die Studie, die am 2. November in Nature veröffentlicht wurde, fand heraus, dass Ballaststoffe aus der Nahrung den Stoffwechsel bestimmter Darmbakterien verändern, was wiederum das auslöst, was Wissenschaftler als Typ-2-Entzündung im Darm und in der Lunge bezeichnen. Es wird angenommen, dass sich diese Art von Entzündung bei Säugetieren hauptsächlich entwickelt hat, um sich gegen Infektionen durch parasitäre Würmer („Helminthen“) zu verteidigen, und sie ist auch Teil der normalen Wundheilung, obwohl ihre unangemessene Aktivierung Allergien, Asthma und anderen entzündlichen Erkrankungen zugrunde liegt.
Hier gibt es viel zu bedenken, aber im Allgemeinen erweitern diese Ergebnisse unser Verständnis der Beziehung zwischen Ernährung, Immunität und den normalerweise nützlichen Mikroorganismen, die unsere Mikrobiota ausmachen und unseren Körper besiedeln.“
Dr. David Artis, Co-Senior-Autor der Studie, Direktor, Friedman Center for Nutrition and Inflammation und Michael-Kors-Professor für Immunologie bei Weill Cornell Medicine
Die wissenschaftlichen Teilnehmer der Studie spiegeln die hochgradig kollaborative Forschungsmission des Friedman Center wider und stützen sich auf die Expertise in Bakteriengenetik, Biochemie und Immunologie bei Weill Cornell Medicine in New York City und auf dem Ithaca-Campus von Cornell. Dr. Chun-Jun Guo, Assistenzprofessor für Immunologie in der Medizin am Weill Cornell Medicine, und Dr. Frank Schroeder, Professor am Boyce Thompson Institute und in der Abteilung für Chemie und chemische Biologie am College of Arts and Sciences auf dem Cornell-Campus Ithaca haben sich mit dem Artis-Labor zusammengetan, um ein detailliertes Verständnis darüber zu erlangen, wie eine wichtige Nahrungskomponente das Mikrobiom und die Immunantwort beeinflusst. Der Erstautor der Studie ist Dr. Mohammad Arifuzzaman, Postdoktorand im Artis-Labor. Dr. Artis ist außerdem Direktor des Jill Roberts Institute for Inflammatory Bowel Disease bei Weill Cornell Medicine.
Geringe Mengen an Inulin sind in einer Vielzahl von Obst und Gemüse enthalten, darunter Bananen, Spargel und Knoblauch. Es ist auch häufig in allgemein erhältlichen ballaststoffreichen Nahrungsergänzungsmitteln konzentriert. Frühere Studien haben gezeigt, dass Inulin die Populationen nützlicher Darmbakterienarten fördert, die wiederum die Konzentration von entzündungshemmenden Immunzellen, den sogenannten regulatorischen T (Treg)-Zellen, erhöhen.
In dieser neuen Studie untersuchten die Forscher die Wirkung von Inulin umfassender. Sie gaben Mäusen zwei Wochen lang eine auf Inulin basierende, ballaststoffreiche Ernährung und analysierten dann die vielen Unterschiede zwischen diesen Mäusen und Mäusen, die mit einer Ernährung ohne Inulin gefüttert worden waren. Ein wesentlicher Unterschied bestand darin, dass die Inulin-Diät, während sie Treg-Zellen erhöhte, auch deutlich höhere Spiegel an weißen Blutkörperchen, den Eosinophilen, im Darm und in der Lunge induzierte. Ein hoher Anteil an Eosinophilen ist ein klassisches Zeichen einer Typ-2-Entzündung und tritt typischerweise bei saisonalen Allergien und Asthma auf.
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Letztendlich fanden die Forscher heraus, dass die eosinophile Reaktion durch Immunzellen, sogenannte angeborene lymphatische Zellen der Gruppe 2 (ILC2s), vermittelt wurde, die durch erhöhte Konzentrationen kleiner Moleküle, sogenannter Gallensäuren, im Blut aktiviert wurden. Die Gallensäurespiegel waren aufgrund des Inulin-induzierten Wachstums bestimmter Bakterienarten erhöht – einer Gruppe namens Bacteroidetes, die sowohl bei Mäusen als auch beim Menschen vorkommt – die ein Gallensäure-metabolisierendes Enzym haben.
„Wir waren erstaunt, einen so starken Zusammenhang zwischen einer Inulin-Ergänzung und erhöhten Gallensäurespiegeln zu finden“, sagte Dr. Schroeder. „Wir fanden dann heraus, dass die Deletion des Gallensäurerezeptors die Inulin-induzierte Entzündung aufhebt, was darauf hindeutet, dass Mikrobiota-gesteuerte Veränderungen im Gallensäurestoffwechsel den Wirkungen von Inulin zugrunde liegen.“
„Als wir keimfreie Mäuse (Mäuse ohne Mikrobiota) mit einer dieser Bakterienarten besiedelten und dann das Gen für ein bakterielles Enzym ausschalteten, das die Gallensäureproduktion fördert, war der gesamte Weg von Inulin zu Eosinophilie und allergischen Entzündungen blockiert. “, sagte Dr. Guo.
Der Befund, dass Inulin Typ-2-Entzündungen fördert, bedeute nicht, dass diese Art von Ballaststoffen immer „schlecht“ seien, sagten die Forscher. Sie fanden heraus, dass Inulin die Allergen-induzierte Typ-2-Entzündung der Atemwege bei Mäusen verschlimmerte. Aber die Experimente bestätigten auch die zuvor berichtete Wirkung von Inulin bei der Stärkung entzündungshemmender Treg-Zellen, die in vielen Fällen einige entzündungsfördernde Wirkungen überwiegen kann. Zudem ist eine Typ-2-Immunantwort, die in Darm und Lunge mit einer vermehrten Produktion von gewebeschützendem Schleim einhergeht, bei gesunden Menschen nicht unbedingt schädlich – tatsächlich fanden die Forscher in ihren Mausversuchen heraus, dass die Inulin-induzierte Typ-2-Entzündung stärkt die Abwehr gegen Wurminfektionen.
„Es könnte sein, dass dieser Weg von Inulin zu Typ-2-Entzündungen eine adaptive, vorteilhafte Reaktion auf eine endemische Wurmparasiteninfektion darstellt, obwohl seine Auswirkungen in einer stärker industrialisierten, helminthenfreien Umgebung komplexer und schwerer vorherzusagen sind“, sagte Dr. Arifuzzaman.
Die Forscher planen nun, ihren multidisziplinären, plattformübergreifenden Ansatz zu nutzen, um die Immuneffekte der verschiedenen Arten von Ballaststoffen sowie einer Reihe anderer Nahrungsergänzungsmittel in verschiedenen Gesundheits- und Krankheitszuständen systematisch zu untersuchen.
Quelle:
Referenz:
Arifuzzaman, M., et al. (2022)Inulin-Faser fördert von Mikrobiota stammende Gallensäuren und Typ-2-Entzündungen. Natur. doi.org/10.1038/s41586-022-05380-y.
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