Mutter-Kind-Übertragung von Bakteriom, Fungom, Virom und Metabolom in Gesundheit und Morbus Crohn

Entzündliche Darmerkrankungen (IBD), einschließlich Morbus Crohn (CD) und Colitis ulcerosa (UC), werden durch den Verlust der Schleimhauttoleranz gegenüber der kommensalen Mikrobiota verursacht, was zu Entzündungsreaktionen führt. Sowohl CD als auch CU sind klinisch schwer zu handhaben und ihre Inzidenz nimmt weltweit zu, insbesondere in Schwellenländern. Die Ätiologie dieser Erkrankungen ist multifaktoriell und wird durch das komplexe Zusammenspiel von Genen, dem Immunsystem, der Darmmikrobiota und der äußeren Umgebung beeinflusst. Studien haben gezeigt, dass es eine höhere Krankheitsübertragungsrate von Müttern mit CED gibt als von Vätern.[47] Es ist allgemein bekannt, dass IBD auch mit Störungen der Zusammensetzung der Darmmikrobiota in Verbindung gebracht wird. Die frühe Kindheit, wenn die Mikrobiota weniger ausgereift und formbarer ist, ist ein goldenes Zeitalter für die Manipulation der Mikrobiota, um Krankheiten vorzubeugen. Das Studium der Mikrobiota in diesem goldenen Zeitalter ermöglicht es uns auch, die Entwicklung einer fehlerhaften Mikrobiota zu analysieren und therapeutische Ziele zu identifizieren, um sie umzukehren und bereits entwickelte Krankheiten zu heilen. Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass der Magen-Darm-Trakt von Neugeborenen im Mutterleib mit Bakterien besiedelt wird[1], wobei das Vorhandensein verschiedener Mikroben im Fruchtwasser[2, 3], im Nabelschnurblut[4] sowie in der Plazenta festgestellt wurde und fetale Membranen[5, 6]. Die Quelle dieser Mikroben ist von anhaltendem Interesse, da angenommen wird, dass die anfängliche Kolonisierung des Darms eine entscheidende Rolle bei der Vorbereitung des mukosalen Immunsystems spielt und für die Entwicklung von immunvermittelten Krankheiten wie IBD im späteren Leben prädisponieren kann [7 ]. Unsere Pilotstudie an mehreren Mutter-Kind-Proben zeigte, dass Cudovirales auf Bestellebene in den viralen Gemeinschaften von Muttermilch und Mekonium mit einer relativen Häufigkeit von über 95 % dominierten. In der Virusgemeinschaft der Plazenta besetzten die Caudovirales jedoch nur etwa 50 %, gleichzeitig mit dem Auftreten eukaryotischer Viren wie Ortervirles (durchschnittlich 27,5 %) und Herpesvirales (durchschnittlich 9,3 %). Insgesamt sind die Mikrobiomstrukturen in Mutter-Babys in gesunden und IBD-Populationen weitgehend zu wenig erforscht.

Eine kürzlich durchgeführte Studie entdeckte einen neuartigen Mechanismus des vertikal übertragenen Schutzes des Neugeborenen. Die Forscher fanden heraus, dass Bakterien im mütterlichen Darm während der Schwangerschaft die spätere angeborene Reifung des Neugeborenen-Darms ohne Kolonisierung durch die Übertragung spezifischer bakterieller Metaboliten auf den Fötus und über die Muttermilch vorantreiben können [8]. Gomez de Aguero et al. (2016) haben deutlich gezeigt, dass die Auswirkungen der Darmmikrobiota auf die postnatale Immunreifung nicht einfach auf die Kolonisierung des Neugeborenen nach der Geburt zurückzuführen sind[9]. Sie zeigen dies in einem vereinfachten Modell der Monokolonisierung in der Schwangerschaft mit E. coli, wobei von diesem Bakterium abgeleitete AhR-Liganden ein ausgeprägtes frühes postnatales Darmentwicklungsprogramm vorantreiben[9]. Angesichts der Komplexität der im Gestationsdarm vorhandenen Mikroben wird es spannend sein zu erfahren, ob es andere Priming-Module gibt, die durch verschiedene Mikroben und ihre Metaboliten induziert werden. In diesem Sinne ist es verlockend zu spekulieren, dass dieser transgenerationale Effekt eine prädiktive adaptive Reaktion darstellt, bei der Mütter die Neugeborenen auf bestimmte Herausforderungen vorbereiten, denen sie wahrscheinlich begegnen werden, basierend auf Umwelthinweisen während der Schwangerschaft, nicht nur durch mikrobielle Besiedlung, sondern auch durch Metabolitentransfer. Inzwischen ist unbekannt, ob es Anomalien im Metabolom sowie dessen Mutter-Kind-Übertragung bei CED gibt. Um diese Frage zu beantworten, begannen wir mit einer Pilotstudie zur Metablom-Profilierung von Muttermilch, wobei wir einen ungezielten Metabolomik-Ansatz durch Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS) einsetzten. Die Ergebnisse zeigten insgesamt 1.318 Merkmale im negativen Modus und 1.418 Merkmale im positiven Modus, die zwischen CED-Müttern (4UC, 3 CD) und gesunden Müttern unterschieden, was auf große metabolische Unterschiede zwischen ihnen hinweist. Diese signifikant veränderten Metaboliten waren laut Pathway-Enrichment-Analyse am Arginin- und Prolinstoffwechsel sowie am Tyrosinstoffwechsel beteiligt. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Metabolomprofile in der Muttermilch von IBD-Müttern verändert sind, was auf Säuglinge übertragen und ihre Entwicklung und Gesundheit beeinflussen kann.