The interaction between the gut microbiome and the brain in anorexia nervosa : nutrition, inflammation and brain function in a translational rat model

Trinh, Stefanie Nhu-Binh; Beyer, Cordian (Thesis advisor); Spehr, Marc (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2021)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2021

Kurzfassung

Anorexia nervosa (AN) ist die dritthäufigste chronische Erkrankungen in Jugendlichen und jungen Erwachsenen. Es handelt sich um eine psychiatrische Störung, die durch eine verminderte Nahrungsaufnahme, extrem verringertes Körpergewicht, eine Körperschemastörung und der pathologischen Angst vor Gewichtszunahme gekennzeichnet ist. Kürzlich wurde deutlich, dass das Darmmikrobiom nicht nur in Magen-Darm- und Stoffwechselerkrankungen eine Rolle spielt, sondern auch in psychiatrischen Erkrankungen wie Depressionen. Die Funktion des Darmmikrobioms geht weit über die Verwertung von Nährstoffen und deren Resorption hinaus. Es ist zusätzlich relevant für die Regulierung des Immunsystems und der Gemütslage. Außerdem gibt es Hinweise, dass die Darmmikrobiota das Körpergewicht und den Appetit regulieren sowie die Durchlässigkeit des Darms und Entzündungen beeinflussen können; alles Faktoren, die sehr wahrscheinlich zu AN beitragen. In der vorliegenden Studie wurde das etablierte aktivitätsbasierte Anorexie (ABA) Modell verwendet, um Veränderungen der Darmmikrobiota unter verschiedenen Konditionen der Futterreduktion und physischer Aktivität zu untersuchen. Des Weiteren wurden Veränderungen in der Mikrobiota Diversität und Zusammensetzung mit morphologischen Veränderungen des Darms und des Gehirnvolumens explorativ in Verbindung gebracht. Zuletzt wurden Verhaltensauffälligkeiten, insbesondere angstähnliches Verhalten unter Futtereinschränkung, analysiert, um diese mit mikrobiellen Veränderungen zu assoziieren. Unsere experimentelle Studie zeigte deutlich eine Dysbiose der Darmmikrobiota einschließlich Veränderungen in der Zusammensetzung, erhöhter Speziesvielfalt und Veränderungen in spezifischen Bakteriengattungen in starvierten Ratten. Wir nehmen an, dass der entscheidende Faktor, der zu diesen Abweichungen führt, eher in der Futterrestriktion als in der Laufradaktivität liegt, die ebenfalls Bestandteil des ABA Modells ist. Darüber hinaus wurden erste Assoziationen zwischen Darmmikrobiota und Messungen des Gehirnvolumens beobachtet, die zu weiterführenden Forschungshypothesen beitragen. Es zeigte sich eine Atrophie des Darmgewebes bei starvierten Ratten, die zu einer erhöhten Permeabilität des Darms führen könnte. Des Weiteren zeigten wir erstmalig, dass Ängstlichkeit Ratten anfälliger für Körpergewichtsverluste im ABA Paradigma macht und dies möglicherweise durch erhöhte körperliche Aktivität unterstützt wird. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das ABA Modell geeignet ist, um eine mikrobielle Dysbiose ähnlich wie bei Patientinnen mit AN zu untersuchen. Um den kausalen Zusammenhang des Darmmikrobioms mit der Regulierung des Körpergewichts, der Darmintegrität, der Veränderung des Gehirns und dem Verhalten nachzuweisen, sind Stuhltransplantationen von Patientinnen mit AN in Nager erforderlich.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Chemosensorik [163310]
• Fachgruppe Biologie [160000]
• [511001-2]