Darmbakterien und die Entwicklung von diät-induzierter Adipositas: die Rolle von Ballaststoffen und kurzkettigen Fettsäuren

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Michael Blaut; Professorin Dr. Susanne Klaus
• Fachliche Zuordnung: Ernährungswissenschaften
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 234578296

Vielfältige genetische und Umweltfaktoren tragen zur weltweiten Zunahme von Adipositas bei. Als weiterer Faktor wurden in den letzten Jahren die Darmbakterien identifiziert, die aktiv den Energiestoffwechsel und die Entwicklung von Adipositas und assoziierten Gesundheitsproblemen beeinflussen sollen. Die Zusammensetzung der Darm-Microbiota wird stark von der Nahrungszusammensetzung beeinflusst und man nimmt an, dass Hochfettdiäten eine Microbiota induzieren, die eine gesteigerte Kapazität für Energieextraktion aufweisen. Die genauen physiologischen Mechanismen sind jedoch noch unklar. In dem geplanten Projekt konzentrieren wir uns auf die Rolle der kurzkettigen Fettsäuren (SCFA: vorwiegend Acetat, Propionat und Butyrat), die durch bakterielle Fermentation von Ballaststoffen produziert werden. Ballaststoffe und SCFA sollen auf der einen Seite sättigend wirken und so die Entwicklung von Adipositas behindern, auf der anderen Seite stellen sie eine zusätzliche Energiequelle dar, wodurch sie Adipositas begünstigen könnten. Wir wollen dieses anscheinende Paradox aufklären und dazu folgende Hypothesen verfolgen: (i) Die Effekte von Ballaststoffen auf Diät-induzierte Adipositas sind zeitabhängig (präventive Kurzzeiteffekte aber langfristig Adipositas begünstigende Effekte). (ii) Die Zusammensetzung der bakteriell produzierten SCFA ist von Bedeutung (Acetat als Lipogenese und Adipositas begünstigende SCFA gegenüber Propionat als protektive SCFA). (iii) Interaktionen zwischen diätetischem Fett und verschiedenen Ballaststoffen verändern das adipogene Potential der Darmbakterien. Um diese Hypothesen zu testen werden wir Fütterungsversuche an Mäusen durchführen, die Hochfettdiäten mit verschiedenen Ballaststoffen bzw. SCFA-Kombinationen mit unterschiedlicher Acetat:Propionat Ratio über verschiedene Zeiträume erhalten. Wir werden folgende Untersuchungen durchführen: bakterielle Fermentation (SCFA Konzentrationen im Caecum sowie Portalblut und Plasma), Zusammensetzung der Darm-Microbiota, sowie detaillierte Analyse des Energiestoffwechsels des Wirtes (Nahrungsverdaulichkeit, Energieaufnahme und -umsatz, Substratoxidation, Fett und Glucosestoffwechsel in Leber und Fettgewebe). Zur Aufklärung der Mechanismen werden wir zusätzlich die Darmpermeabilität, Entzündungsmarker und metabolische Endotoxämie, sowie intestinale Sättigungshormone (PYY und GLP1) und die Expression von SCFA-Rezeptoren (FFA2 und FFA3) in der intestinalen Mucosa, Leber und Fettgewebe analysieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen