Institut für Ernährungsmedizin & Prävention

Forschungsgruppe "Darmbarriere und SCFA"

Leitung

Prof. Dr. med. Stephan C. Bischoff

MitarbeiterInnen

Louisa Filipe Rosa (Doktorandin)
Benjamin Seethaler (Doktorandin)
Julia Zimmermann (Doktorandin)
Andreas Rings (Technische Unterstützung)

Inhalte

Darmbarriere

Störungen der Darmbarrierefunktion werden zunehmend mit systemischen Erkrankungen wie beispielsweise kardiometabolische Erkrankungen, nichtalkoholische Fettlebererkrankung (NAFLD) und Leberzirrhose in Verbindung gebracht.
Viele Faktoren beeinflussen die Darmbarrierefunktion, wobei bestimmte Nahrungsbestandteile modulatorisch wirken. Während einerseits der zu hohe Konsum von Fett, Zucker und Fruktose mit einer gestörten Darmbarriere assoziiert sind, wird andererseits der Verzehr von präbiotischen Lebensmitteln, Ballaststsoffen und SCFAs mit einer Verbesserung der Integrität der Darmbarriere, der antimikrobiellen Peptidabwehr, sowie der Zusammensetzung der Mikrobiota in Verbindung gebracht. Eine Störung der Darmbarriere resultiert in einer vermehrten Translokation von Bakterien und bakteriellen Bestandteilen in das Pfortadersystem, wodurch die Entstehung von metabolischen Erkrankungen begünstigt werden kann.

Abbildung 1: Diätinduzierte Effekte auf die Funktionalität der Darmbarriere (A) Eine fett- und zuckerreiche Ernährung kann die Intigrität und Funktionalität der Darmbarriere stören, wodurch es zu einer vemehrten bakteriellen Translokation und einem erhöhten Risiko für metabolische Erkrankungen kommen kann; (B) Präbiotika, SCFAs und Ballaststoffe könne die Darmbarrierefunktion, sowie die intestinale antimikrobielle Abwehr verbessern.

Wirkung und molekulare Mechanismen verschiedener Nahrungsbestandteile auf die Integrität und Funktionalität der Darmbarriere (Louisa Filipe Rosa)

Mit Hilfe des Organoiden Zellmodells werden die Effekte von verschiedenen Nahrungsbestandteilen auf die Darmbarriere, sowie mögliche regulatorische Signalwege untersucht. Dazu werden Krypten aus dem Dünndarm von gesunden C57BL/6J Mäusen isoliert, aufgereinigt und in Matrigel kultiviert. Die daraus resultierenden Organoiden Zellen werden mit verschiedenen Defensinen, Prä- und Probiotika, Vitaminen, (Iso-)SCFAs und LCFAs (± Inhibitoren) stimuliert.    

Abbildung 2: Organoide Zellkultur aus dem Dünndarm von gesunden C57BL/6J Mäusen (A) Organoid nach 1 Woche Kultivierung (40x Vergrößert); (B) Organoid nach 3 Wochen Kultivierung (40x Vergrößert)

Einfluss von Ballaststoffen auf die (Darm-) Gesundheit in mehreren Kollektiven des internationalen Verbundprojekts FiberTAG (FiberTAG.eu, Benjamin Seethaler)

Auswirkungen unterschiedlicher Brotsorten auf die Darmbarriere und entzündliche Reaktionen in einem Mausmodell für CED (Julia Zimmermann)

Es wird vermutet, dass das angeborene Immunsystem in Form von Entzündungsprozessen an der Entstehung von NCWS beteiligt ist. Ob verschiedene Brotherstellungsprozesse (Sauerteig, Hefeteig aus Weizen, Dinkel, Roggen) entzündliche Prozesse bzw. die Darmbarriere in einem Mausmodell für chronisch entzündliche Darmerkrankungen (Caspase-8ΔIEC) beeinflussen, soll in diesem Projekt untersucht werden. Dafür werden die Tiere mit verschiedene Diäten, die jeweils zu 50 % aus Broten bestehen, gefüttert, eine getreidefreie Diät dient als Kontrolle.

Forschungsförderung

  • IGF Projekt: AiF 20763 N (Julia Zimmermann)
  • BMBF / DLR (FiberTAG, Benjamin Seethaler)

Projekte

  • Wirkung und molekulare Mechanismen verschiedener Nahrungsbestandteile, Vitaminen und Fettsäuren auf die Integrität und Funktionalität der Darmbarriere
  • Effekte von Präbiotika auf die intestinale Darmbarriere bei diätinduzierter Adipositas
  • Funktionelle Rolle von intestinalen antimikrobiellen Peptiden und Defensinen
  • Auswirkungen unterschiedlicher Brotsorten auf die Darmbarriere und entzündliche Reaktionen in einem Mausmodell für CED
  • Validierung von einfach zu messenden Biomarkern für die Bestimmung der intestinalen Permeabilität in mehreren klinischen Humanstudien
  • Einfluss einer mediterranen Ernährung auf die intestinale Permeabilität, das Metabolom sowie die Aktivität und Zusammensetzung des intestinalen Mikrobioms bei Frauen mit erhöhtem Brustkrebsrisiko
  • Effekte einer very low calorie diet auf die intestinale Permeabilität, das Metabolom sowie die Aktivität und Zusammensetzung des intestinalen Mikrobioms bei adipösen Teilnehmer*innen eines Gewichtsreduktionsprogramms