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Neue Therapien könnten künftig Lebensmittelallergien und entzündlichen Erkrankungen entgegenwirken

Obwohl viele Menschen mit Nahrungsmittelallergien leichte Symptome haben, wenn sie auslösenden Nahrungsmitteln ausgesetzt sind, haben einige möglicherweise tödliche Folgen. Eine bakterielle Verbindung namens Butyrat, die von gesunden Mikrobiomen hergestellt wird, hat sich in Labortests als vielversprechend gegen allergische Reaktionen erwiesen, aber es ist unangenehm, sie oral einzunehmen. Heute beschreiben Wissenschaftler einen schmackhafteren Weg, um diese Verbindung zu verabreichen, und berichten, dass ihre „polymeren Mizellen“ gegen Erdnussallergien bei Mäusen wirksam sind. Die Behandlung könnte eines Tages vielen Arten von Nahrungsmittelallergien und entzündlichen Erkrankungen entgegenwirken.

Die Forscher stellen ihre Ergebnisse auf dem Herbsttreffen der American Chemical Society (ACS) vor. ACS Fall 2022 ist ein Hybrid-Meeting, das vom 21. bis 25. August virtuell und persönlich abgehalten wird, mit On-Demand-Zugriff vom 26. August bis 25. September. 9. Das Treffen bietet fast 11.000 Präsentationen zu einem breiten Spektrum wissenschaftlicher Themen.

Einige der Bakterien im Darmmikrobiom produzieren Stoffwechselprodukte wie Butyrat, die das Wachstum nützlicher Bakterien fördern und die Darmschleimhaut erhalten. Wenn das Mikrobiom einer Person ungesund ist und diese Butyrat-produzierenden Bakterien fehlen, können Fragmente teilweise verdauter Nahrung aus dem Darm austreten und eine Immunreaktion hervorrufen, die zu einer allergischen Reaktion führt.

Eine Möglichkeit, Allergiker zu behandeln, wäre, ihnen die fehlenden Käfer oral oder mit einer Stuhltransplantation zuzuführen, aber das hat laut Jeffrey Hubbell, Ph.D., einem der Hauptforscher des Projekts, in der Klinik nicht gut funktioniert (PIs). „Also dachten wir, warum liefern wir nicht einfach die Metaboliten – wie Butyrat –, die ein gesundes Mikrobiom produziert?“

Aber Butyrat hat einen sehr schlechten Geruch, wie Hundekot und ranzige Butter, und es schmeckt auch schlecht, also würden die Leute es nicht schlucken wollen.“

Shijie Cao, Ph.D., Universität von Chicago

Shijie Cao, Ph.D. präsentiert die Ergebnisse beim Treffen des Teams an der University of Chicago.

Und selbst wenn die Menschen es ersticken könnten, würde Butyrat verdaut werden, bevor es seinen Bestimmungsort im unteren Darm erreicht.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, entwickelten die Forscher, darunter Co-PI Cathryn Nagler, Ph.D., und Ruyi Wang, Ph.D., ein neues Verabreichungssystem. Sie polymerisierten Butanoyloxyethylmethacrylamid-; die eine Butyratgruppe als Seitenkette hat -; mit Methacrylsäure oder Hydroxypropylmethacrylamid. Die resultierenden Polymere organisierten sich selbst zu Aggregaten oder polymeren Micellen, die die Butyrat-Seitenketten in ihren Kern steckten und so den fauligen Geruch und Geschmack der Verbindung überdeckten.

Die Forscher verabreichten diese Mizellen dem Verdauungssystem von Mäusen, denen entweder gesunde Darmbakterien oder eine richtig funktionierende Darmschleimhaut fehlten. Nachdem Verdauungssäfte das Butyrat im unteren Darm freigesetzt hatten, wurden die inerten Polymere mit dem Kot ausgeschieden. Die Behandlung stellte die Schutzbarriere und das Mikrobiom des Darms wieder her, teilweise durch die Erhöhung der Produktion von Peptiden, die schädliche Bakterien abtöten, wodurch Platz für Butyrat-produzierende Bakterien geschaffen wurde.

Am wichtigsten ist, dass die Verabreichung der Mizellen an allergische Mäuse eine lebensbedrohliche anaphylaktische Reaktion verhinderte, wenn sie Erdnüssen ausgesetzt waren. „Diese Art der Therapie ist nicht antigenspezifisch“, bemerkt Cao. „Theoretisch kann es also durch die Modulation der Darmgesundheit allgemein auf alle Nahrungsmittelallergien angewendet werden.“

Als nächstes stehen Versuche an größeren Tieren an, gefolgt von klinischen Studien. Wenn diese Versuche erfolgreich sind und die US Food and Drug Administration die orale Behandlung genehmigt, könnten die Mizellen in kleinen Packungen vermarktet werden; Verbraucher würden eine Packung aufreißen und den Inhalt in ein Glas Wasser oder Saft rühren. In anderen Arbeiten mit den Mizellen analysiert das Team Daten zur Behandlung entzündlicher Darmerkrankungen mit der oralen Therapie.

Das Team untersucht auch die Verabreichung per Injektion. Die Forscher haben gezeigt, dass diese Methode es den Mizellen und ihrer Butyrat-Fracht ermöglicht, sich in Lymphknoten anzusammeln, die Teil des Immunsystems sind. Sie fanden heraus, dass dieser Ansatz bei der Behandlung von Erdnussallergien bei Mäusen wirksam ist, aber er könnte auch verwendet werden, um die Immunaktivierung lokal zu unterdrücken -; statt im ganzen Körper. Beispielsweise könnten Injektionen bei Patienten hilfreich sein, die eine Organtransplantation hatten oder an einer lokalisierten Autoimmun- und Entzündungserkrankung wie rheumatoider Arthritis leiden.

Die Forscher bedanken sich für die Unterstützung und Finanzierung durch ihr Start-up-Unternehmen ClostraBio und die University of Chicago.

Quelle:

Amerikanische Chemische Gesellschaft

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Daniel Wom

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