Mikrobiom der Darm-oralen Achse bei Autismus-Spektrum-Störungen

Autismus-Spektrum-Störung (ASD) ist eine neurologische Entwicklungsstörung, die durch Beeinträchtigungen der sozialen Interaktion, Kommunikation und des Verhaltens sowie sensorischer Herausforderungen gekennzeichnet ist. Neben den Hauptsymptomen können auch Begleitsymptome wie Magen-Darm-Beschwerden auftreten. Die Darmmikrobiota spielt eine wichtige Rolle bei der Gewinnung von Nährstoffen und Energie aus unserer Ernährung. Darüber hinaus beeinflusst es eine Vielzahl von Stoffwechsel-, Entwicklungs- und physiologischen Prozessen wie die Aufrechterhaltung der Darmepithelschicht, die Entwicklung des Immunsystems, den Schutz vor Krankheitserregern, die Entgiftung und den Fremdstoffabbau. Das Ökosystem eines gesunden menschlichen Gastrointestinaltrakts (GI) wird hauptsächlich von Firmicutes- und Bacteroidetes-Phyla besiedelt, in geringerem Maße von Actinobacteria und Proteobacteria, in diesem Fall befindet sich die Mikrobiota in einem Eubiose-Zustand. Unabhängig davon, ob eine Störung des mikrobiellen Ökosystems auftritt, befindet sich die Darmmikrobiota in einem Dysbiosezustand und kann zu verschiedenen Stoffwechselstörungen führen. Beispielsweise beeinflusst die wechselseitige Kommunikation zwischen der Darmmikrobiota und dem Zentralnervensystem (ZNS) die Stressreaktion, die Schmerzwahrnehmung, die Neurochemie und verschiedene Störungen. Die Darmmikrobiota von ASD-Patienten zeigte einige Besonderheiten, wie den hohen Anteil an Propionibacter und Clostridium, die für ihre Produktion von entzündungsfördernden Metaboliten bekannt sind (wie einige kurzkettige Fettsäuren: Acetat und Propionat) oder eine Zunahme von Sutterella spp. und Ruminococcus Torques im Kot von ASD-Kindern, die negativ mit der Darmgesundheit in Verbindung gebracht werden. In ähnlicher Weise legen jüngste Studien nahe, dass auch die orale Mikrobiota an ASD-Symptomen beteiligt sein kann, wenn man von der Existenz einer „Mikrobiota-Oral-Gehirn-Achse“ ausgeht. ASD-Patienten leiden oft an mehreren Erkrankungen der Mundhöhle wie Karies, Gingivitis und Parodontitis, wahrscheinlich aufgrund der schlechten Mundhygiene. Diese Störungen sind mit einer Dysbiose der oralen Mikrobiota verbunden: Tatsächlich zeigte die Charakterisierung der oralen Mikrobiota der ASD-Probanden eine geringere Artenvielfalt von Bakterienarten und unterschiedliche Konzentrationen spezifischer Bakterien im Vergleich zu den Kontrollen. Mehrere Studien deuten darauf hin, dass einige Bakterienarten die Blut-Hirn-Schranke sowie ihre Metaboliten überwinden und Entzündungsreaktionen und eine Veränderung der Stoffwechselaktivität im ZNS auslösen. Interessanterweise wurde gezeigt, dass ASD-Patienten einen hohen Gehalt an entzündungsfördernden Zytokinen und Chemokinen in der Zerebrospinalflüssigkeit und eine Hochregulierung der Mikroglia aufweisen. Die orale Mikrobiota könnte auch den unteren Magen-Darm-Trakt (GI) beeinflussen, da Bakterien von der Mundhöhle in den Darm gelangen, was je nach Bakterienart zu unterschiedlichen Auswirkungen führt. Dies impliziert, dass eine orale Mikrobiota-Dysbiose eine der Hauptursachen für die Darmmikrobiota-Dysbiose sein kann, über die in zahlreichen ASD-Studien berichtet wird, wie Studien des Human Microbiome Project zeigen, dass sich 45 % der Darm- und oralen Mikrobiota-Bakterien überschneiden. Angesichts dieser Tatsachen könnte die orale Mikrobiota eine bedeutende Rolle bei den ASD-assoziierten GI-Erkrankungen und ZNS-Entzündungen spielen. Das Hauptziel dieses Projekts ist die Identifizierung beschreibender Merkmale in Bezug auf Bakterienarten im Darm und in der oralen Mikrobiota von pädiatrischen Probanden mit ASS-Diagnose. Der Zweck besteht darin, herauszufinden, ob sich diese Arten überschneiden, um beschreibende Merkmale von ASD zu identifizieren, die mittels eines einfachen oralen Abstrichs (eher als einer Stuhlprobe) gesammelt werden können. Diese Arten werden sowohl durch DNA-Sequenzierung, gefolgt von bioinformatischer Analyse, als auch durch einen kulturwissenschaftlichen Ansatz identifiziert. Der innovative Ansatz der "Netzwerkanalyse" wird eingesetzt, um bestimmte Bakterienkonsortien, sogenannte Species Interacting Groups (SIGs), zu finden, die in der Lage sind, die oben genannten Merkmalsarten zu sammeln. Diese Daten könnten für eine bessere ASD-Beschreibung in Bezug auf bakterielle Zusammensetzungsunterschiede nützlich sein, insbesondere innerhalb einer definierten pädiatrischen Gruppe.