Genetik oder Lebensstil: Was formt unser Mikrobiom?

Die Frage von Natur gegen Ernährung erstreckt sich auch auf unser Mikrobiom – die persönliche Ergänzung aus meist freundlichen Bakterien, die wir mit uns herumtragen. Zahlreiche Studien haben festgestellt, dass unser Mikrobiom fast jeden Aspekt unserer Gesundheit beeinflusst; und seine mikrobielle Zusammensetzung, die von Individuum zu Individuum variiert, könnte den Schlüssel zu allem von Gewichtszunahme bis hin zu Stimmungsschwankungen enthalten. Einige Mikrobiomforscher hatten vorgeschlagen, dass diese Variation mit Unterschieden in unseren Genen beginnt; aber eine groß angelegte Studie am Weizmann Institute of Science stellt diese Annahme in Frage und liefert den Beweis, dass der Zusammenhang zwischen Mikrobiom und Gesundheit vielleicht sogar noch bedeutsamer ist, als wir dachten.

Tatsächlich ist die Arbeitshypothese, dass die Genetik eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Mikrobiomvariation unter den Menschen spielt. Nach dieser Ansicht bestimmen unsere Gene die Umgebung, in der sich unser Mikrobiom befindet, und jedes einzelne Millieu lässt bestimmte Bakterienstämme gedeihen. Die Weizmann-Forscher waren jedoch überrascht, als sie feststellten, dass die Genetik des Wirtes eine sehr geringe Rolle bei der Bestimmung der Zusammensetzung des Mikrobioms spielt – sie war nur für etwa 2 % der Variation zwischen den Populationen verantwortlich.

Geleitet wurde das Forschungsprojekt von den Doktoranden Daphna Rothschild, Dr. Omer Weissbrod und Dr. Elad Barkan aus dem Labor von Prof. Eran Segal vom Fachbereich Informatik und Angewandte Mathematik, sowie von Mitgliedern der Gruppe von Prof. Eran Elinav aus der Abteilung Immunologie am Weizmann Institute of Science. Ihre Ergebnisse, die kürzlich in Nature veröffentlicht wurden, basierten auf einer einzigartigen Datenbank von rund 1.000 Israelis, die an einer Längsschnittstudie zur personalisierten Ernährung teilgenommen hatten. Israel hat eine sehr vielfältige Bevölkerung, die eine ideale experimentelle Umgebung für die Untersuchung der Auswirkungen genetischer Unterschiede bietet. Zusätzlich zu den genetischen Daten und der Zusammensetzung des Mikrobioms wurden für jeden Studienteilnehmer Informationen über Ernährungsgewohnheiten, Lebensstil, Medikamente und zusätzliche Messungen gesammelt. Die Wissenschaftler, die diese Daten analysierten, kamen zu dem Schluss, dass Ernährung und Lebensstil bei weitem die dominierenden Faktoren sind, die unsere Mikrobiomzusammensetzung prägen.

Wenn Mikrobiompopulationen nicht durch unsere Genetik geformt werden, auf welche Art interagieren sie dann trotzdem mit unseren Genen, um unsere Gesundheit zu beeinflussen? Die Wissenschaftler untersuchten die Zusammenhänge zwischen Mikrobiom und den Messungen in der Datenbank von Cholesterin, Gewicht, Blutzuckerspiegel und anderen klinischen Parametern. Die Studienergebnisse waren sehr überraschend: Bei den meisten dieser klinischen Kennzahlen war der Zusammenhang mit bakteriellen Genomen mindestens ebenso stark und in einigen Fällen sogar stärker als der Zusammenhang mit dem menschlichen Genom des Wirtes.

Nach Ansicht der Wissenschaftler liefern diese Ergebnisse belastbare Beweise dafür, dass das Verständnis der Faktoren, die unser Mikrobiom formen, der Schlüssel zum Verständnis und zur Behandlung vieler häufiger Gesundheitsprobleme sein kann.

Segal: „Wir können unsere Gene nicht ändern, aber wir wissen jetzt, dass wir die Zusammensetzung der verschiedenen Arten von Bakterien, die wir in unserem Körper beherbergen, beeinflussen und sogar umgestalten können. Die Ergebnisse unserer Forschung sind also sehr hoffnungsvoll; sie legen nahe, dass unser Mikrobiom ein wirksames Mittel zur Verbesserung unserer Gesundheit sein könnte.“

Das Feld der Mikrobiomforschung ist relativ jung; die am Weizmann Institute gesammelte Datenbank von 1.000 Individuen ist eine der umfangreichsten der Welt. Segal und Elinav glauben, dass mit der Zeit, mit der weiteren Hinzufügung von Daten zu ihrer Studie und denen anderer, diese neuen Erkenntnisse weiter validiert werden können, und der Zusammenhang zwischen unserem Mikrobiom, unserer Genetik und unserer Gesundheit klarer werden wird. 

Die Forschung von Prof. Eran Elinav wird unterstützt von der Adelis Foundation, Andrew und Cynthia Adelson, dem Nachlass von Bernard Bishin, Valerie und Aaron Edelheit, dem Europäischen Forschungsrat, Jack N. Halpern, dem Leona M. und Harry B. Helmsley Charitable Trust, der Bernard M. und Audrey Jaffe Foundation; der Else Kroener Fresenius Foundation; dem Park Avenue Charitable Fund; der Lawrence und Sandra Post Family Foundation; der Rising Tide Foundation; Vera und John Schwartz; Leesa Steinberg; und Yael und Rami Ungar. Prof. Elinav ist der Inhaber des Sir Marc and Lady Tania Feldmann Lehrstuhls.

Die Forschung von Prof. Eran Segal wird unterstützt von der Adelis Foundation, Judith Benattar, der Carter Chapman Shreve Family Foundation, dem Crown Human Genome Center, das er leitet, dem Europäischen Forschungsrat, Jack N. Halpern, der Else Kroener Fresenius Foundation, Donald und Susan Schwarz und Leesa Steinberg.

Neuigkeiten zum Weizmann Institute finden Sie online auf

http://wis-wander.weizmann.ac.il/ und auf http://www.eurekalert.org/