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Es wurde festgestellt, dass die Genetik eine größere Rolle bei der Gestaltung des Darmmikrobioms spielt als bisher angenommen

Es wurde festgestellt, dass die Genetik eine größere Rolle bei der Gestaltung des Darmmikrobioms spielt als bisher angenommen
  • Forscher fanden heraus, dass die meisten Bakterien im Darmmikrobiom vererbbar sind, obwohl Umweltfaktoren immer noch eine größere Rolle spielen als die Genetik.
  • Sie untersuchten mehr als 16.000 Darmmikrobiomprofile, die über einen Zeitraum von 14 Jahren von einer seit langem untersuchten Pavianpopulation im kenianischen Amboseli-Nationalpark gesammelt wurden.
  • Das Team fand außerdem heraus, dass mehrere der bei Pavianen vererbbaren Mikrobiommerkmale auch beim Menschen vererbbar sind.

Dieser Artikel wurde auf Notre Dame News veröffentlicht: 

Die meisten Studien zeigen, dass unser Darmmikrobiom – der sich ständig verändernde „Regenwald“ der in unserem Darm lebenden Bakterien – hauptsächlich von unserem Lebensstil beeinflusst wird, einschließlich unserer Ernährung oder der Medikamente, die wir einnehmen.

Eine Studie der University of Notre Dame hat jedoch herausgefunden, dass eine viel größere genetische Komponente im Spiel ist, als bisher bekannt war.

In der kürzlich in Science veröffentlichten Studie entdeckten Forscher, dass die meisten Bakterien im Darmmikrobiom vererbbar sind, nachdem sie mehr als 16.000 Darmmikrobiomprofile untersucht hatten, die über 14 Jahre von einer lange untersuchten Pavianpopulation im kenianischen Amboseli-Nationalpark gesammelt wurden. Diese Erblichkeit ändert sich jedoch im Laufe der Zeit, im Laufe der Jahreszeiten und mit dem Alter. Das Team fand außerdem heraus, dass mehrere der bei Pavianen vererbbaren Mikrobiommerkmale auch beim Menschen vererbbar sind.

„Die Umwelt spielt bei der Gestaltung des Mikrobioms eine größere Rolle als Ihre Gene, aber diese Studie führt uns von der Vorstellung weg, dass Gene im Mikrobiom nur eine sehr geringe Rolle spielen, hin zu der Vorstellung, dass Gene eine allgegenwärtige, wenn auch kleine Rolle spielen.“ „sagte Elizabeth Archie, Professorin am Department of Biological Sciences und Hauptforscherin der Studie, die auch dem Eck Institute for Global Health und der Environmental Change Initiative angeschlossen ist.

Das Darmmikrobiom erfüllt mehrere Aufgaben. Es hilft nicht nur bei der Verdauung der Nahrung, sondern bildet auch wichtige Vitamine und hilft beim Training des Immunsystems. Diese neue Forschung ist die erste, die einen eindeutigen Zusammenhang mit der Erblichkeit zeigt.

Frühere Studien zum Darmmikrobiom beim Menschen zeigten, dass nur 5 bis 13 Prozent der Mikroben vererbbar sind, aber Archie und das Forschungsteam vermuteten, dass die geringe Zahl auf einen „Momentaufnahme“-Ansatz bei der Untersuchung des Darmmikrobioms zurückzuführen sei: In allen früheren Studien wurden Mikrobiome nur einmal gemessen Zeitpunkt.

In ihrer Studie verwendeten die Forscher Kotproben von 585 wildlebenden Amboseli-Pavianen, typischerweise mehr als 20 Proben pro Tier. Mikrobiomprofile der Proben zeigten Unterschiede in der Ernährung der Paviane zwischen Regen- und Trockenzeit. Die gesammelten Proben enthielten detaillierte Informationen über den Wirt, einschließlich bekannter Nachkommen, Daten zu Umweltbedingungen, Sozialverhalten, Demografie und Ernährung auf Gruppenebene zum Zeitpunkt der Sammlung.

Das Forschungsteam stellte fest, dass 97 Prozent der Mikrobiommerkmale, einschließlich der Gesamtvielfalt und der Häufigkeit einzelner Mikroben, in erheblichem Maße vererbbar waren. Allerdings scheint der Prozentsatz der Erblichkeit viel geringer zu sein – bis auf nur 5 Prozent –, wenn Proben nur zu einem einzigen Zeitpunkt getestet werden, wie es beim Menschen der Fall ist. Dies unterstreicht die Bedeutung der Untersuchung von Proben desselben Wirts über einen längeren Zeitraum.

„Das deutet wirklich darauf hin, dass Forscher in der menschlichen Arbeit die Erblichkeit unter anderem deshalb nicht gefunden haben, weil beim Menschen keine anderthalb Jahrzehnte an Stuhlproben im Gefrierschrank liegen und nicht der gesamte ursprüngliche Wirt vorhanden ist.“ (individuelle) Informationen, die sie benötigen, um diese Details herauszufinden“, sagte Archie.

Das Team fand Hinweise darauf, dass Umweltfaktoren die Vererbbarkeit von Merkmalen im Darmmikrobiom beeinflussen. Die Vererbbarkeit des Mikrobioms war in der Trockenzeit typischerweise um 48 Prozent höher als in der Nasszeit, was möglicherweise durch die vielfältigere Ernährung der Paviane während der Regenzeit erklärt werden könnte. Der Studie zufolge nahm auch die Erblichkeit mit zunehmendem Alter zu.

Da die Forschung auch den erheblichen Einfluss der Umwelt auf das Darmmikrobiom bei Pavianen zeigte, stimmten ihre Ergebnisse mit früheren Studien überein, die zeigten, dass Umwelteinflüsse auf die Variation im Darmmikrobiom eine größere Rolle spielen als additive genetische Effekte. In Kombination mit der Entdeckung der genetischen Komponente plant das Team, sein Verständnis der beteiligten Umweltfaktoren zu verfeinern.

Aber zu wissen, dass Gene im Darmmikrobiom vererbbar sind, öffnet die Tür für die zukünftige Identifizierung von Mikroben, die genetisch geprägt sind. In Zukunft könnten Therapien auf der Grundlage der genetischen Ausstattung ihres Darmmikrobioms auf Menschen zugeschnitten werden.

Das 1971 gestartete Amboseli Baboon Project ist eine der am längsten laufenden Studien zu wilden Primaten weltweit. Das Projekt konzentriert sich auf den Savannenpavian und befindet sich im Amboseli-Ökosystem in Ostafrika, nördlich des Kilimandscharo. Forschungsteams haben Hunderte von Pavianen in mehreren sozialen Gruppen im Laufe ihres gesamten Lebens verfolgt. Derzeit überwachen Forscher rund 300 Tiere, haben jedoch Informationen zur Lebensgeschichte von mehr als 1.500 Tieren gesammelt.

Diese Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaft im Juli 2021.



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