Die Wirkung von körperlichem Training auf die intestinale und metabolische Homöostase bei experimenteller Colitis

• Antragsteller: Dr. Viktor von Ehrlich-Treuenstätt
• Fachliche Zuordnung: Allgemein- und Viszeralchirurgie ; Endokrinologie, Diabetologie, Metabolismus ; Gastroenterologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 534731168

Fitnesstraining wird mit einer allgemeinen Verbesserung bei verschiedenen chronischen Erkrankungen wie Diabetes, metabolischem Syndrom, Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder entzündlichen Darmerkrankungen in Verbindung gebracht. Die vorhandenen Daten sind jedoch größtenteils beobachtend und unspezifisch in Bezug auf Wirkmechanismus und das Ausmaß der vorteilhaften Wirkung von Bewegung. Aktuelle Literatur legt nahe, dass chronische Darmentzündungen, eine erhöhte Durchlässigkeit der Darmbarriere und eine Endotoxämie potenzielle Schlüsselkomponenten für das Fortschreiten chronischer Krankheiten sein könnten und dass Bewegung eine entzündungshemmende Wirkung hierbei hat. Die molekularen und zellulären Mechanismen, die den metabolischen Nutzen von körperlicher Aktivität vermitteln, sowie die Bedeutung des Darmmikrobioms und des Darmmetaboloms für diese entzündungshemmende Wirkung sind jedoch noch unklar und nicht geklärt. Um diese Lücke zu schließen, planen wir, die Veränderungen im Darmmikrobiom und -metabolom durch körperliches Bewegungstraining in einem Mausmodell für chronische Kolitis zu untersuchen. Unsere vorläufigen Machbarkeitsstudien an einem Kolitis-induzierten Mausmodell haben gezeigt, dass Bewegung die Symptome der Kolitis effektiv lindert, den Gewichtsverlust reduziert und die Darmentzündung verbessert. Bewegung führte zu einer Vermehrung von aeroben Bakterienkolonien im Stuhl, niedrigeren Zytokin-Konzentrationen im Blutserum, erhöhter Aktivität der intestinalen alkalischen Phosphatase (IAP) und verbesserter Funktion der Darmbarriere nach einer durch Dextran-Natriumsulfat (DSS) induzierten Kolitis. Das Labor für gastrointestinale Epithelbiologie unter der Leitung von Dr. Richard Hodin und Dr. Nima Saeidi an der Harvard Medical School haben hierzu wichtige Beiträge zum Verständnis der Kolitis, der Metabolomik und der Rolle der IAP geleistet. Wir stellen die Hypothese auf, dass körperliches Bewegungstraining das Darmmetabolom und -mikrobiom verändert. Da Bewegung die Aktivität der IAP erhöht, vermuten wir, dass Hochregulierung von IAP und die verbesserte Funktion der Darmbarriere der Mechanismus sind, durch den Bewegung das Darmmetabolom und -mikrobiom positiv verändert. Wir werden umfangreiche metabolische, lipidomische Profile sowie IAP- und Permeabilitätsmessungen der Darmbarriere in Stuhl-, Blutserum- und Gewebeproben durchführen, sowie Next-Generation-Sequenzierung der Mikrobiota, um Veränderungen bei trainierten und nicht-trainierten Mäusen mithilfe verschiedener Mausmodelle (Bewegungs-, IAP-, chronisches Kolitis-Modell) zu charakterisieren. Das Zusammenspiel zwischen chronischer Darmentzündung, erhöhter Durchlässigkeit der Darmbarriere und verschiedenen chronischen Erkrankungen unterstreicht den Bedarf an gezielten Behandlungsmethoden, die die Funktion der Darmbarriere und die Dysbiose ansprechen. Bewegung, Probiotika oder IAP bieten vielversprechende Ansätze als potenzielle therapeutische und präventive Lösungen für die Zukunft.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Richard Hodin; Professor Nima Saeidi, Ph.D.