Rolle von nahrungsrelevanten Sulfonaten bei der Stimulierung proinflammatorischer Darmbakterien und der daraus resultierenden Förderung von Darmentzündungen

• Antragstellerin: Dr. Annett Braune, seit 4/2019
• Fachliche Zuordnung: Ernährungswissenschaften ; Immunologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316145477

Das intestinale Mikrobiom ist für die Entwicklung und Funktion des Immunsystems von großer Bedeutung. Störungen im Zusammenspiel von intestinaler Mikrobiota und mukosalem Immunsystem können entzündliche Darmerkrankungen zur Folge haben. Inwiefern eine gestörte Mikrobiota zu Entzündungsprozessen im Darm beitragen kann, ist bisher nicht vollständig geklärt. Gezeigt wurde jedoch, dass die Proliferation von entzündungsfördernden Darmbakterien in einem suszeptiblen Wirt zu Darmentzündungen führen kann. Die Nahrung stellt die Hauptquelle für bakterielle Substrate im Darm dar und beeinflusst somit die Zusammensetzung und Aktivität der intestinalen Mikrobiota. Bei Mäusen wurde gezeigt, dass ein hoher Anteil von gesättigten Fettsäuren im Futter zur Stimulation des Wachstums des entzündungsfördernden Bakteriums Bilophila wadsworthia führt. Dies wurde durch eine Verschiebung des Gallensäurespektrums in Richtung eines höheren Anteils von Taurin-Konjugaten bewirkt. Die Sulfonyl-Gruppe des Taurins liefert Sulfit, das von B. wadsworthia als Elektronenakzeptor genutzt und zu Sulfid reduziert wird. Wirtsenzyme oxidieren das gebildete Sulfid zu Thiosulfat, welches wiederum das Wachstum des enteropathogenen Salmonella fördert. Im Rahmen des vorliegenden Projekts soll untersucht werden, ob sulfonierte Verbindungen in der Nahrung, wie Sulfoquinovosyldiacylglycerol (SQDG), das als Bestandteil von Chloroplastenmembranen mit grünen Früchten und Blattgemüse aufgenommen wird, zum Reservoir von Sulfonaten beiträgt, zur Sulfidproduktion im Darm führt und das Wachstum colitogener Bakterien wie B. wadsworthia stimuliert. Hinsichtlich der möglichen Wachstumsförderung enteropathogener Bakterien durch Thiosulfat soll zunächst geklärt werden, in welchem Ausmaß Sulfonate in der Nahrung, insbesondere SQDG und Sulfoquinovose (SQ), mikrobiell weiter abgebaut werden. In Escherichia coli wurde kürzlich ein Stoffwechselweg entdeckt, über den SQ zu 2,3-Dihydroxy-1-sulfonat abgebaut wird. SQ könnte somit als Sulfonatquelle im Darm dienen. Wir werden untersuchen, ob neben B. wadsworthia auch andere Bakterien zur Bildung von Sulfid aus Sulfonaten beitragen können. Bakterien, die hierzu befähigt sind, sollen isoliert und die Abbauwege für die Sulfonatverwertung identifiziert werden. Wir werden prüfen, ob diese Sulfonatverwerter wie B. wadsworthia entzündungsfördernde Eigenschaften besitzen. In Mausmodellen soll geklärt werden, ob und wie mit der Nahrung aufgenommene Sulfonate das intestinale Mikrobiom beeinflussen und damit die Entwicklung von Darmentzündungen fördern.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1656: Intestinale Mikrobiota - Ein mikrobielles Ökosystem an der Grenze zwischen Immunhomöostase und Entzündung
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Michael Blaut, bis 3/2019