Einem internationalen Forschungsteam gelang es in einer Studie mit medizinischen Daten von mehr als 1.200 Personen, spezifische Mikrobiom-Signaturen zu identifizieren, die eine pr?zise Vorhersage der nicht-alkoholischen Fettlebererkrankung (Non-Alcoholic Fatty Liver Disease – NAFLD) erm?glichen. Die Probanden litten an verschiedenen Stoffwechselkrankheiten wie NAFLD, Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes, Bluthochdruck und Atherosklerose, wobei alle als typische Begleiterkrankungen einer NAFLD gelten.?

Bei den gefundenen Signaturen handelt es sich um spezifische Arten des Darmmikrobioms und um bakterielle Stoffwechselprodukte, die helfen k?nnen, NAFLD-Patienten von Nicht-NAFLD-Patienten zu unterscheiden. Sie erlauben die Abgrenzung zu anderen Erkrankungen und sind daher besonders geeignet für eine gezielte Diagnostik. Unterstützt durch maschinelle Lernmodelle erzielten die Forschenden mit den erhobenen Datens?tzen eine Diagnosegenauigkeit von über 90 %.

Die NAFLD betrifft bis zu 40 % der Bev?lkerung in westlichen L?ndern und ist eine der h?ufigsten Stoffwechselkrankheiten weltweit. Sie zeichnet sich durch eine überm??ige Einlagerung von Fett in den Leberzellen aus, die zu einem etwa 10 % erh?hten Lebergewicht bei eingeschr?nkter Leberfunktion führen kann.

Trotz intensiver Forschung sind die genauen Mechanismen der Krankheitsentstehung und ihres Verlaufs (Pathophysiologie) bislang nicht vollst?ndig gekl?rt. Das Darmmikrobiom scheint dabei eine wichtige Rolle zu spielen, denn es beeinflusst die sogenannte Darm-Leber-Achse und k?nnte so ma?geblich an der Entstehung von NAFLD beteiligt sein. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Kn?ll-Institut (Leibniz-HKI) und der Universit?t Jena ist der Frage nachgegangen, ob die Zusammensetzung des Mikrobioms aus vielen unterschiedlichen Mikroorganismen-Arten ein Indikator für NAFLD sein k?nnte. Die Studie hat genau dies best?tigt: Eine spezifische Zusammensetzung des Darmmikrobioms, gewisserma?en der Fingerabdruck oder eben seine Signatur, k?nnte künftig als Werkzeug für pr?zisere Diagnosen und neue Therapieformen beispielsweise für die nicht-alkoholische Fettleber genutzt werden.?

Innovative Analysemethoden für die Diagnose von NAFLD

?Das Auftreten von NAFLD in Kombination mit anderen Stoffwechselkrankheiten wie Typ-2-Diabetes ist eine besondere Herausforderung, da die Unterscheidung spezifischer Mikrobiom-Signaturen erschwert wird“, erkl?rt Studienleiter Prof. Dr. Gianni Panagiotou. ?Wir konnten Signaturen identifizieren, die eindeutig auf NAFLD zurückzuführen sind und deren differenzierte Diagnose erm?glichen k?nnten.“

Die Zusammensetzung des Darmmikrobioms wird grunds?tzlich durch verschiedene Faktoren wie ?bergewicht, Alter, Ern?hrung, Geschlecht oder durch Medikamenteneinnahme beeinflusst.

Einblicke in die Mechanismen der Krankheit

In der Studie wurden moderne ?kologische Netzwerkanalysen eingesetzt, um zu entschlüsseln, wie verschiedene Mikroorganismen in ihrer natürlichen Umgebung, dem menschlichen Darm, miteinander interagieren. Diese Analysen basieren auf interdisziplin?ren, datenbasierten und computergestützten Methoden, um die Beziehungen zwischen den Arten und ihrer Umgebung besser zu verstehen. Die Forschenden konnten zeigen, dass bestimmte Mikrobiom-Netzwerke direkt mit der Entwicklung von NAFLD verknüpft sind. Diese Ans?tze liefern nicht nur pr?zise diagnostische Einblicke, sondern auch ein tieferes Verst?ndnis der Krankheitsmechanismen.

Perspektive: personalisierte Medizin

Basierend auf den Mikrobiom-Signaturen k?nnten therapeutische Ans?tze vorgeschlagen werden. So ist vorstellbar, mit gezielt im Labor hergestellten mikrobiellen Konsortien, also ausgew?hlten Gruppen von Mikroorganismen, die Darmgesundheit positiv zu beeinflussen.

?Unsere Ergebnisse er?ffnen neue M?glichkeiten für die personalisierte Therapie, die zielgenau auf die individuellen Bedürfnisse des Patienten zugeschnitten ist“, betont Gianni Panagiotou. Er hat die Exzellenzprofessur Microbiome Dynamics an der Friedrich-Schiller-Universit?t Jena inne und leitet die gleichnamige Abteilung am Leibniz-HKI. Mit seinen Arbeiten widmet er sich einem zentralen Anliegen des Exzellenzclusters ?Balance of the Microverse“ der Uni Jena: dem Verst?ndnis der Wechselwirkungen zwischen Mikrobiomen und ihrer Umwelt.

Die Ergebnisse der Studie unterstreichen die Bedeutung des Darmmikrobioms für die Entwicklung neuer Methoden in der personalisierten Medizin. Die Kombination aus genetischen, klinischen und ?kologischen Daten er?ffnet neue M?glichkeiten, um Stoffwechselkrankheiten wie NAFLD besser zu verstehen und effektiver zu behandeln.

Die Studie, die jetzt im Fachjournal ?Microbiome" ver?ffentlicht wurde, erhielt unter anderem F?rderung von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Jenaer Exzellenzclusters ?Balance of the Microverse“ sowie des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und der Europ?ischen Kommission mit dem Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020.