Forscher der Weill Cornell Medicine entdeckten, dass einzigartige Bakterien kurz nach der Geburt den Darm besiedeln und den Neurotransmitter Serotonin bilden, um die Immunzellen des Darms zu schulen. Dies verhindert allergische Reaktionen auf Lebensmittel und die Bakterien selbst während der frühen Entwicklung. Die präklinische Studie, die in Science Immunology veröffentlicht wurde, zeigt, dass die im Darm von Neugeborenen reichlich vorhandenen Bakterien Serotonin produzieren, das die Entwicklung von Immunzellen, den so genannten T-regulatorischen Zellen oder Tregs, fördert. Diese Zellen unterdrücken unangemessene Immunreaktionen und tragen so dazu bei, Autoimmunkrankheiten und gefährliche allergische Reaktionen auf harmlose Lebensmittel oder nützliche Darmmikroben zu verhindern.
Der Darm von Neugeborenen braucht Serotonin
Der Darm gilt inzwischen als das zweite menschliche Gehirn, da er über 90 Prozent der Neurotransmitter im menschlichen Körper produziert. Während Neurotransmitter wie Serotonin am besten für ihre Rolle bei der Gesundheit des Gehirns bekannt sind, befinden sich Rezeptoren für Neurotransmitter im gesamten menschlichen Körper. Dies erklärte die Hauptautorin der Studie, Dr. Melody Zeng, eine Assistenzprofessorin für Immunologie am Gale and Ira Drukier Institute for Children’s Research und der Abteilung für Kinderheilkunde am Weill Cornell Medicine.
Die Forscher beobachteten, dass der Darm von neugeborenen Mäusen viel mehr Neurotransmitter, einschließlich Serotonin enthielt, als der Darm von Erwachsenen. Bisher wurden fast alle Studien zu Neurotransmittern im Darm an erwachsenen Tieren oder Menschen durchgeführt, wo ein bestimmter Zelltyp des Darms, die enterochromaffinen Zellen, Neurotransmitter produzieren, erklärte Zeng. Die Forscher haben herausgefunden, dass dies im Darm von Neugeborenen nicht der Fall ist, da das meiste Serotonin von Bakterien gebildet wird, die im Darm von Neugeborenen in größerer Zahl vorkommen.
Dies wurde auch bei Säuglingen durch eine menschliche Stuhlbiobank bestätigt, die das Zeng-Labor in Zusammenarbeit mit der Neugeborenen-Intensivstation im NewYork-Presbyterian Alexandra Cohen Hospital for Women and Newborns eingerichtet hat. Diese Proben wurden mit elterlicher Zustimmung entnommen und anonymisiert. Die Studienergebnisse deuten darauf hin, dass einzigartige Darmbakterien Neurotransmitter liefern können, die für wichtige biologische Funktionen während der frühen Entwicklung benötigt werden, bevor der Darm des Neugeborenen reif genug ist, um seine eigenen Neurotransmitter zu bilden.
Die Forscher haben herausgefunden, dass Darmbakterien in jungen Mäusen nicht nur direkt Serotonin produzieren, sondern auch ein Enzym namens Monoaminoxidase verringern, das normalerweise Serotonin abbaut, und so den Serotoninspiegel im Darm hoch halten. Der hohe Serotoninspiegel verschiebt das Gleichgewicht der Immunzellen, indem er die Zahl der Tregs erhöht, was das Immunsystem daran hindert, überzureagieren und Darmbakterien oder Nahrungsmittelantigene anzugreifen. Der Darm von Neugeborenen braucht diese Serotonin produzierenden Bakterien, um das Immunsystem in Schach zu halten.
Das Immunsystem wird in den ersten Lebensjahren trainiert
Dr. Zeng merkte an, dass diese Arbeit unterstreicht, wie wichtig es sei, dass die richtigen Arten von nützlichen Bakterien schon bald nach der Geburt vorhanden sind. Babys in Industrieländern haben einen besseren Zugang zu Antibiotika, sind in ihrer sauberen Umgebung weniger verschiedenen Mikroben ausgesetzt, und ernähren sich möglicherweise ungesund, was die Fülle der Serotonin produzierenden Bakterien in ihrem Darm erheblich beeinträchtigen kann.
Infolgedessen haben diese Babys möglicherweise weniger Tregs und entwickeln Immunreaktionen auf ihre eigenen Darmbakterien oder Allergien gegen Nahrungsmittel. Dies könnte ein Grund dafür sein, dass Lebensmittelallergien bei Kindern immer häufiger auftreten, insbesondere in den Industrieländern. Wenn es richtig erzogen wird, erkennt das Immunsystem von Babys, dass Dinge wie Erdnüsse und Eier in Ordnung sind, und es sie nicht angreifen muss. Dies könnte sich auch auf die Entwicklung von Autoimmunkrankheiten auswirken, bei denen das Immunsystem die körpereigenen gesunden Zellen angreift, und zwar im späteren Leben.
Als Nächstes plant das Team, Bakterien in Stuhlproben von menschlichen Säuglingen zu untersuchen, um deren Produktion von Serotonin, anderen Neurotransmittern und Molekülen zu messen, die das Immunsystem trainieren können, um künftige immunbedingte Krankheiten wie Allergien, Infektionen und Krebs zu verhindern. Es ist wichtig, zu verstehen, wie das Immunsystem in den ersten Lebensjahren trainiert wird, aber bei Neugeborenen und Kindern ist dies noch nicht ausreichend erforscht. Weitere Studien zu diesen Entwicklungsphasen könnten uns hoffentlich zu Ansätzen führen, die das Risiko von Entzündungskrankheiten wie Lebensmittelallergien und entzündlichen Darmerkrankungen im späteren Leben verringern.
