Der Körper weiß es am besten: Ein natürlicher Heilmechanismus für entzündliche Darmerkrankungen

30.05.2018

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Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Verstärkung von Signalen in bestimmten Zellen und nicht in anderen sogar helfen könnte, Darmkrebs zu behandeln

Die Behandlung entzündlicher Darmerkrankungen ist extrem schwierig: Gene, Darmmikroben und gestörte Immunfunktionen tragen alle dazu bei. Wissenschaftler des Weizmann Instituts für Wissenschaft schlagen einen Weg vor, um diese Komplexität zu bewältigen. In einer Studie an Mäusen, veröffentlicht in Cell Reports, haben sie einen Weg gefunden, einen natürlichen Abwehrmechanismus auszulösen, der den Körper dazu bringt, Darmentzündungen zu lindern.

Die Studie, die von Veterinärärztin Dr. Noa Stettner geleitet wurde, die auch eine Doktorandin im Labor von Dr. Ayelet Erez an der Abteilung für Biologische Regulation ist. Sie arbeitet mit Schwerpunkt auf Stickstoffmonoxid (NO) ist, welches ein Signalmolekül ist, dass an zahlreichen biologischen Prozessen beteiligt ist.  Wissenschaftler haben lange versucht zu bestimmen, welche Rolle NO bei solch entzündlichen Bedingungen wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa spielt, doch NO linderte zwar die Entzündung des Darms in einigen Fällen förderte sie jedoch bei anderen.

Die Weizmann-Forscher stellten die Hypothese auf, dass die paradoxen Befunde möglicherweise entstehen, weil NO unterschiedliche Auswirkungen auf verschiedene Arten von Zellen im Darm hat. Sie manipulierte Mäuse gentechnisch, um die NO-Produktion ausschließlich in bestimmten Zelltypen zu blockieren: entweder in den Zellen, die die innere Auskleidung des Darms ausmachen, oder in Immunzellen. Sie fanden heraus, dass die Symptome einer Colitis-ähnlichen Krankheit schlimmer wurden, wenn die NO-Synthese in den Darmzellen blockiert war; aber sie verbesserten sich, wenn NO in Immunzellen blockiert war, insbesondere in großen Zellen namens Makrophagen.

Die Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass wenn entzündliche Darmerkrankungen durch Erhöhung des NO-Spiegels behandelt werden, möglicherweise Nebenwirkungen in Zellen außerhalb der Darmschleimhaut auftreten. Stettner fing mit Hilfe von Mitarbeitern am Weizmann-Institut und anderswo an, eine Methode zu entwickeln, um die NO-Produktion nur in den, den Darm auskleidenden Zellen zu steigern.

Sie stützten sich auf den früheren Befund von Erez, dass ein Enzym namens ASL für die Herstellung der Aminosäure Arginin verantwortlich ist, dem Ausgangsmaterial, aus dem der Körper NO produziert. Die Forscher wandten sich zwei natürlichen Substanzen zu: Fisetin, das in Äpfeln, Dattelpflaumen und Erdbeeren vorkommt, und  den ASL-Spiegel erhöhte, und Citrullin, das in Wassermelonen, Rüben und Spinat gefunden wird, und die ASL-Aktivität steigert.

Wenn beide Ergänzungen gemeinsam verabreicht wurden, förderten sie die Herstellung von NO ausschließlich in Zellen der inneren Auskleidung des Darms. Vor allem bei Mäusen verbesserten sich die Symptome einer entzündlichen Darmerkrankung signifikant.

Die Behandlung hatte auch eine positive Wirkung auf Darmkrebs, von dem bekannt ist, dass er durch Darmentzündung verschlimmert wird. Bei Mäusen mit Darmtumoren ließ die Darmentzündung nach, und die Anzahl und Größe der Tumoren nach Einnahme der Ergänzungen nahm ab.

Wenn dieser Ansatz bei Menschen nachweislich die NO-Konzentrationen in den Zellen der inneren Auskleidung erhöht, kann dies bei der Behandlung von entzündlichen Darmerkrankungen - und möglicherweise sogar von Darmkrebs - hilfreich sein. Die Tatsache, dass es frei verkäufliche Nahrungsergänzungsmittel verwendet, sollte seine Umsetzung erleichtern.

Ihren Beitrag zu dieser Forschung leisteten: Julia Frug, Dr. Alon Silberman, Dr. Alona Sarver und Dr. Narin N. Carmel-Neiderman von der Abteilung für biologische Regulierung; Dr. Chava Rosen, Dr. Biana Bernshtein, Dr. Shiri Gur- Cohen, Dr. Meirav Pevsner-Fischer, Dr. Niv Zmora und Prof. Steffen Jung von der Abteilung Immunologie; Dr. Raya Eilam, Dr. Inbal Biton und Prof. Alon Harmelin von der Abteilung für Veterinärressourcen; Dr. Alexander Brandis von der Abteilung für zentrale Anlagen der Biowissenschaften; Dr. Keren Bahar Halpern von der Abteilung für Molekulare Zellbiologie; Dr. Ram Mazkereth von der Universität Tel Aviv; Dr. Diego di Bernardo und Dr. Nicola Brunetti-Pierri von der Federico II Universität in Neapel, Italien; Dr. Gillian Dank von der Hebräischen Universität zu Jerusalem; und Dr. Murali Premkumar und Dr. Sandesh CS. Nagamani vom Baylor College of Medicine in Houston, Texas.

Die Forschung von Dr. Ayelet Erez wird von der Adelis Foundation; der Rising Tide Foundation; der Comisaroff Family Trust; der Irving B. Harris Fund für neue Richtungen in der Hirnforschung; und dem Europäischen Forschungsrat unterstützt. Dr. Erez ist der Obmann des Leah Omenn Career Development Chair. 

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