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16.07.2014

Gewichtszunahme beeinflusst Darmkeime und Stoffwechselleistung

Bei einer Zunahme des Körpergewichts verändern sich sowohl die Zusammensetzung der Darmkeime, als auch die Muster tausender Stoffwechselprodukte. Darüber hinaus scheint eine Diabeteserkrankung bestimmte Stoffwechselwege – wie den Schwefelmetabolismus - zu beeinflussen. Dies haben Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München, ein Partner im DZD, mittels metabolomischer Analysen untersucht und damit erneut auf die Komplexität des Darmstoffwechsels hingewiesen. Die Ergebnisse sind in den Fachzeitschriften ‚The ISME Journal‘ und ‚The Journal of Proteome Research‘ veröffentlicht.

Portraits von Prof. Dr. Philippe Schmitt-Kopplin, Alesia Walker

Prof. Dr. Philippe Schmitt-Kopplin, Alesia Walker; Quelle: HMGU

Kommt es zu einer Gewichtszunahme, hat dies auch Folgen für die Stoffwechselleistung sowie die bakterielle Gemeinschaft im Magen-Darm-Trakt. Ein Wissenschaftlerteam vom Helmholtz Zentrum München, der Technischen Universität München und der Universität Wien fand heraus, dass bei Mäusen Übergewicht darauf Einfluss nimmt, wie sich die Darmflora zusammensetzt. Gefördert wurden die Forschungsprojekte durch das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung (DZD). Insbesondere interessierte sich das Team um Alesia Walker und Prof. Dr. Philippe Schmitt-Kopplin für die Entdeckung veränderter Stoffwechselprodukte (Metaboliten) im Zusammenhang mit einer Gewichtszunahme. Dazu verglichen sie die Stoffwechselprofile sowie die Diversität und Zusammensetzung der Darmkeime von gesunden bzw. übergewichtigen Mäusen. Nur weniger als zehn Prozent der zu tausenden erfassten Metaboliten sind bekannt und in Datenbanken registriert.

„Übergewicht beeinflusst unmittelbar die Stoffwechselleistung“
„Unsere Ergebnisse zeigen, wie komplex der Stoffwechsel reguliert und gesteuert wird und dass Übergewicht die Stoffwechselleistung unmittelbar beeinflusst“, sagt Studienleiter Schmitt-Kopplin. „Unsere Messungen mittels ultrahochauflösender Massenspektrometrie gewähren uns Einblicke in noch nicht beschriebene Stoffwechselveränderungen. Diese geben uns Hinweise darauf, welche molekularen Mechanismen bei Übergewicht zugrunde liegen und zu Folgeerkrankungen beitragen können.“

Diabetes mit veränderten Schwefelverbindungen assoziiert
Insbesondere das sogenannte Mikrobiom, die Zusammensetzung der Mikroorganismen im Darm, wird seit längerem mit der Entstehung verschiedener Erkrankungen, wie z.B. Diabetes mellitus, in Verbindung gebracht. In einer weiteren Studie konnte die Gruppe um Prof. Dr. Philippe Schmitt-Kopplin zeigen, dass der Stoffwechsel in einem diabetischen Tiermodell insbesondere durch neuartige schwefelhaltige Metabolite charakterisiert ist. „In beiden Studien konnten wir verschiedene Stoffwechselprofile abbilden und sogar teils unbekannte Metaboliten identifizieren – ihre Funktionen wollen wir nun weiter untersuchen, mit besonderem Fokus auf den Schwefelmetabolismus“ erklärt Erstautorin Walker. „Der Vergleich mit den Darmkeimen erlaubt uns darüber hinaus Rückschlüsse auf körpereigene bzw. mikrobielle Stoffwechseleigenschaften.“

Original-Publikationen:
Walker, A. et al. (2014): Distinct signatures of host–microbial meta-metabolome and gut microbiome in twoQ1 C57BL/6 strains under high-fat diet, The ISME Journal (International Society for Microbial Ecology), doi: 10.1038/ismej.2014.79
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Walker, A. et al. (2014): The importance of sulfur-containing metabolites in discriminating fecal extracts between normal and type 2 diabetic mice, Journal of Proteome Research, doi: 10.1021/pr500046b
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