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BestTreat – Building a Gut Microbiome Engineering Toolbox for In-Situ Therapeutic Treatments for Non-alcoholic Fatty Liver Disease

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Auf Mikrobiom basierende Behandlungsmethoden zur Bekämpfung von Lebererkrankungen

Die Wissenschaft hat ein besseres Verständnis dafür gewonnen, wie ein Ungleichgewicht im Darmmikrobiom mit Lebererkrankungen korreliert. Diese Erkenntnisse könnten zur Risikovorhersage genutzt werden und schließlich die Art und Weise verändern, wie die Krankheit diagnostiziert und überwacht wird.

Gesundheit

Die Nichtalkoholische Fettlebererkrankung („nonalcoholic fatty liver disease“, NAFLD) betrifft schätzungsweise fast 25 % der Weltbevölkerung und stellt eine enorme Belastung für die europäischen Gesundheitssysteme dar. Zu den wichtigsten Risikofaktoren gehören falsche Ernährung, Bewegungsmangel, Übergewicht und andere Stoffwechselstörungen wie Typ-2-Diabetes. Ein Ungleichgewicht in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms und damit einhergehende Probleme mit der Darmpermeabilität wurden von der Forschung ebenfalls als mögliche Kausalfaktoren identifiziert. „Die nichtalkoholische Fettlebererkrankung ist eine schleichende Erkrankung, die zu schweren Leberschäden führen kann“, erklärt BestTreat-Koordinator Gianni Panagiotou vom Hans-Knöll-Institut in Deutschland. „Sie gilt auch als eine der Hauptursachen für Leberkrebs.“ Zu den größten Herausforderungen bei der Bekämpfung dieser Krankheit zählt die Tatsache, dass die nichtalkoholische Fettlebererkrankung eine Reihe von Ursachen haben und je nach Person unterschiedlich verlaufen kann. Es ist daher nicht immer einfach, die Therapie auf die individuellen Bedürfnisse abzustimmen.

Das Darmmikrobiom und Lebererkrankungen

Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt BestTreat hat zum Ziel, diese Herausforderung durch die Entwicklung neuer diagnostischer und therapeutischer Ansätze für die nichtalkoholische Fettlebererkrankung zu überwinden. Um dies zu erreichen, konzentrierte sich das Projektteam auf ein besseres Verständnis der Rolle des Darmmikrobioms. Dazu wurden die Wechselwirkungen zwischen Veränderungen des Mikrobioms und entzündlichen Prozessen bei Menschen mit nichtalkoholischer Fettlebererkrankung untersucht. „Zu den wichtigsten Erkenntnissen gehörte die Entdeckung von Stämmen des Darmmikrobioms sowie von Stoffwechselprodukten und biochemischen Parametern, die uns bei der Einschätzung des Risikos für die Entwicklung von nichtalkoholischer Fettlebererkrankung helfen können“, berichtet Panagiotou. „Zu diesem Zweck haben wir mehrere klinische Parameter und Blutmetaboliten gemessen und die Zusammensetzung der Darmmikroflora in Stuhlproben von Betroffenen untersucht. Anschließend wurden sie mit denen von gesunden Menschen verglichen.” Das Team analysierte auch den Einfluss von Bewegung und präbiotischer Ernährung auf die Anfälligkeit und das Fortschreiten der Erkrankung bei Personen mit nichtalkoholischer Fettlebererkrankung. Es gelang den Forschenden, Parameter oder Biomarker zu ermitteln, die dem medizinischen Personal helfen könnten, den Fortschritt solcher Maßnahmen zu überwachen.

KI-basierte Methoden zur Risikobewertung

Eines der wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeiten zum Mikrobiom ist die Entwicklung eines auf maschinellem Lernen basierenden Risikobewertungsmodells für die nichtalkoholische Fettlebererkrankung. Das Endziel besteht darin, dass dieses Modell letztendlich die teuren und invasiven Verfahren der Leberbiopsie ersetzen kann. „Wir hoffen, dass unser Modell zur Risikobewertung als Konzeptnachweis für die Entwicklung hochpräziser KI-Instrumente zur Diagnose der nichtalkoholischen Fettlebererkrankung genutzt wird“, merkt Panagiotou an. „Dieses Instrument könnte anstelle von Vorhersagen auf der Grundlage von Leberbiopsien eine Prognose und Therapie auf Populationsebene ermöglichen.“ Das Team erzielte auch einen Durchbruch bei der Charakterisierung von Stoffwechselveränderungen bei Menschen mit nichtalkoholischer Fettlebererkrankung aufgrund von körperlicher Betätigung und einer Ernährungsumstellung. „Im Rahmen klinischer Studien mit den Betroffenen konnten wir herausfinden, wie eine an Präbiotika reiche Ernährung die Prognose dieser Menschen verbessern kann“, ergänzt Panagiotou. Wie sich zeigte, besitzen einfache Eingriffe in den Lebensstil – wie Bewegung und eine präbiotische Ernährung – das Potenzial für nicht-invasive, kostengünstige und patientenorientierte Therapien.

Pilzstämme und das Fortschreiten von nichtalkoholischer Fettlebererkrankung

Die Studie lieferte noch weitere wichtige Erkenntnisse. Hierzu gehört die Tatsache, dass entzündungsfördernde Gene und Mykobiom-Dysbiose (ein Ungleichgewicht von Pilzstämmen im Darm) zusammenwirken und das Fortschreiten der nichtalkoholischen Fettlebererkrankung beschleunigen könnten. „Obwohl weitere Studien erforderlich sind, haben wir herausgefunden, dass Darmpilze eine wichtige und bisher vernachlässigte Rolle in der Pathogenese der nichtalkoholischen Fettlebererkrankung spielen,“ sagt Panagiotou. Der Erfolg von BestTreat hat somit neue mögliche Forschungsrichtungen auf dem Gebiet der nichtalkoholischen Fettlebererkrankung eröffnet, einer Erkrankung, die nach wie vor einen hohen Tribut an die Gesundheit von Millionen von Menschen in Europa fordert.

Schlüsselbegriffe

BestTreat, Leber, Mikrobiom, nichtalkoholische Fettlebererkrankung, Krankheit, Darm, KI, Pilz, Mykobiom

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