Zusammenhänge zwischen Darmfunktionsstörungen und Augen: Neue Behandlungsstrategien für diabetische Retinopathie
Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Wiederherstellung des Tryptophan-Stoffwechsels und des IPA-Spiegels als therapeutischer Ansatz für die diabetische Retinopathie dienen könnten.
In einer in der Fachzeitschrift Gut veröffentlichten Studie berichten Forscher der University of Alabama in Birmingham, USA, dass die Wiederherstellung des Tryptophan-Stoffwechsels im Darmmikrobiom die diabetische Retinopathie (DR), die häufigste verhindern oder rückgängig machen kann.
„Indem wir uns darauf konzentrierten, wie Tryptophan im Darm absorbiert wird, konnten wir die Dysbiose, ein Ungleichgewicht der Darmflora, korrigieren, die Integrität der Darmbarriere stärken, die Inkretin-Signalübertragung normalisieren und letztendlich die Netzhaut schützen“, sagte Dr. Maria Bartolomeo Grant, leitende Autorin der Studie und Professorin am UAB Department of Ophthalmology and Visual Sciences. „Diese Erkenntnisse eröffnen neue Wege für mikrobiomgestützte Stoffwechseltherapien zur Vorbeugung oder Verzögerung des Sehverlusts bei Diabetes.“
Tryptophan ist eine essentielle Aminosäure, die viele wichtige biologische Funktionen unterstützt, darunter die Aufrechterhaltung einer gesunden Darmflora. Bei Typ-2-Diabetes verliert der Darm jedoch seine Fähigkeit, Tryptophan effizient aufzunehmen. Diese Beeinträchtigung reduziert die Produktion schützender Metaboliten und verstärkt Entzündungen, was zum Zusammenbruch der Darmbarriere und zum Fortschreiten systemischer Erkrankungen beiträgt.
Tryptophan wird sowohl vom menschlichen Körper als auch von Darmbakterien verstoffwechselt. Wenn die Verfügbarkeit von Tryptophan reduziert ist, verändert sich der bakterielle Stoffwechsel auf schädliche Weise.
Schützende Rolle in der Retina
„Ein Verlust von Tryptophan verändert den bakteriellen Stoffwechsel tiefgreifend und führt zu einer deutlichen Verringerung der Produktion schützender mikrobieller Metaboliten“, sagte Ram Prasad, Ph.D., Erstautor der Studie und leitender Wissenschaftler in der Abteilung für Augenheilkunde und Sehwissenschaften der UAB.
Einer der wichtigsten in der Studie identifizierten Metaboliten ist Indol-3-propionsäure (IPA), eine aus dem Darm stammende Verbindung, die laut den Forschern in den Blutkreislauf gelangt und sich in der Netzhaut anreichert, wo sie eine schützende Rolle spielt. Modernste bildgebende Untersuchungen, die am Center for Advanced Spatial Biomolecule Research der University of Florida unter der Leitung von Dr. Borhane Ziani, Dr. Craig Vander Kooi und Dr. Ramon Sun durchgeführt wurden, zeigten, dass sich IPA in gesunden Mausmodellen in der hinteren Netzhaut ansammelt. Damit wurde erstmals direkt nachgewiesen, dass nützliche bakterielle Metaboliten das Netzhautgewebe erreichen und dort wirken. In Modellen der diabetischen Retinopathie ist dieser Metabolit reduziert.
Darm-Netzhaut-Signalweg mit Potenzial
Die Studie zeigte, dass bei Personen mit Typ-2-Diabetes die IPA-Spiegel als Biomarker für DR dienten. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Wiederherstellung des physiologischen IPA-Spiegels das Potenzial hat, das Fortschreiten der DR zu verlangsamen oder entgegenzuwirken und möglicherweise weitere diabetische Komplikationen zu reduzieren“, sagte Prasad.
Zusätzlich zu IPA evaluierten die Forscher zwei ergänzende Strategien zur Verbesserung der Darmgesundheit: die Verabreichung von Lactobacillus paracasei-ACE2, einem gentechnisch veränderten Probiotikum, das von Dr. Quihong Li an der University of Florida entwickelt wurde, und die Supplementierung mit Isoleucin-Tryptophan, einem tryptophanhaltigen Dipeptid. Beide Ansätze korrigierten wirksam die Darmdysbiose, reicherten Tryptophan-metabolisierende Bakterien an und verbesserten die Integrität der Darmbarriere in experimentellen Modellen von Typ-2-Diabetes signifikant.
„Diese Studie unterstreicht die Leistungsfähigkeit der teamorientierten Wissenschaft“ sagte Grant. „Durch die Kombination von Fachwissen in den Bereichen Mikrobiologie, Stoffwechsel, Augenheilkunde und fortgeschrittene Bildgebung konnten wir einen Darm-Netzhaut-Signalweg aufdecken, der ein echtes Potenzial für die klinische Umsetzung hat.“
Quelle: University of Alabama