Die Darmflora im Zusammenhang mit der kognitiven Entwicklung von Kindern | Wissenschaft

Mit jeder neuen Studie zur Bakterienflora verbreitet sich die Vorstellung, dass es in jedem Körper zwei Einheiten gibt, einerseits den Menschen, andererseits sein Mikrobiom. Und es ist gut, dass sie miteinander auskommen. Jüngste Arbeiten haben den Zusammenhang zwischen bestimmten Darmbakterienprofilen und der psychischen Gesundheit gezeigt, bis hin zur Identifizierung von Bakterientypen, die mit Depressionen in Zusammenhang stehen. Aber wenn einige Mikroben hinter psychischen Erkrankungen stecken können, gibt es dann andere, die eine bessere Wahrnehmung fördern? Darauf weist eine Gruppe von Wissenschaftlern hin, die den Zusammenhang zwischen den kognitiven Fähigkeiten von Hunderten von Kindern und den kleinen Käfern in ihren Bäuchen untersucht haben.

Alles deutet darauf hin, dass sich Kinder im Mutterleib in einer sterilen, bakterienfreien Umgebung entwickeln. „Wenn sie den Vaginaltrakt passieren, erhalten sie ein Bad von ihnen“, sagte der spanische Professor an der Icahn School of Medicine am Mount Sinai Hospital in New York, José Clemente, vor einigen Jahren nach der Durchführung einer ersten mütterlichen Untersuchung Mikrobiom-Implantat. Kinder, die per Kaiserschnitt geboren wurden. Das Bakterienbad ist lebenswichtig. Auf diese Weise besiedeln mütterliche Darm- und Vaginalmikroben Ihren Körper und ermöglichen wichtige Funktionen wie das Training des Immunsystems oder die Unterstützung des Verdauungssystems. In den ersten Monaten formt Muttermilch oder Milchnahrung dieses erste Darmmikrobiom. Und erst mit der Umstellung auf feste Nahrung beginnt das Profil seiner Flora dem erwachsenen Tieres zu ähneln.

Parallel dazu durchlaufen die Gehirne von Kindern die größten Veränderungen, die sie in ihrem gesamten Leben erleben werden: Die Myelinisierung verallgemeinert sich, die Entwicklung der Schutzhüllen der Axone und der Endungen der Neuronen. Es beginnt die kritische Phase des sogenannten synaptischen Prunings, bei dem die meisten unnötigen Verbindungen, die in den ersten Lebensjahren fast willkürlich entstanden sind, beseitigt werden. Die beim Fötus initiierte Neurogenese erlebt ihre produktivsten Jahre. Mit fünf Jahren erreicht das Gehirn eines Kindes 85 % der Größe, die es im Erwachsenenalter haben wird. Und zu diesem Zeitpunkt ist das allgemeine Muster der Gehirnverbindungen festgelegt, so dass ein Spielraum für Plastizität verbleibt, der sich am Ende der Adoleszenz noch weiter verringert.

Eine große Gruppe von Forschern, Neurologen und Kinderärzten in den Vereinigten Staaten hat nach möglichen Zusammenhängen zwischen dieser schnellen Gehirn- und Geistesentwicklung bei 381 Kindern, dem jüngsten gerade einmal 40 Tage und dem ältesten 10 Jahre alt, und ihrer Darmflora gesucht. Die Forschung wurde kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritteging von der Idee aus, dass, wenn bestimmte Bakterienprofile mit bestimmten psychischen Pathologien in Zusammenhang stehen oder sogar dahinter stehen, warum dann nicht auch andere Bakteriengruppen die Anatomie und Kognition des Gehirns von Kindern beeinflussen sollten?

Um die Darmflora zu identifizieren, analysierten sie Stuhlproben der Kinder, einschließlich einer genetischen Analyse, um die verschiedenen Arten, Gattungen und Familien der Bakterien und ihre Funktionen im Stoffwechsel zu klassifizieren. Parallel dazu führten sie eine Reihe altersgerechter Tests durch, um den Grad ihrer kognitiven Fähigkeiten zu bestimmen. Die Datenerfassung wurde mit einer Reihe von Scans der Gehirne abgeschlossen, um deren Anatomie im Detail zu bestimmen.

Der Hauptunterschied war zu erwarten und hat mit dem Alter zu tun. Kinder, die sechs Monate oder jünger sind, haben eine geringere Anzahl und Vielfalt an Bakterien im Darm. Vor allem nach 18 Monaten ändert sich die Lage, denn sowohl die Artenvielfalt als auch die Zahl ihrer Bestände nehmen zu. Die Forschung hat jedoch auch parallele Variationen festgestellt, die auf einen Zusammenhang zwischen dem Mikrobiom und den Ergebnissen verschiedener kognitiver Tests hinweisen. Insbesondere bestimmte Darmmikrobenarten, wie z Fettleibige Alistipes, Faecalibacterium prausnitzii j Blautia vexelera , haben eine größere Präsenz im Darm von Kindern, die die besten Testergebnisse erzielt haben. Umgekehrt fanden sie, dass Arten mögen Ruminococcus gnavus Ö Sutterella wadsworthensis Sie treten häufiger bei Kindern mit geringeren kognitiven Leistungen auf.

„Bakterien können Moleküle produzieren, die das Nervensystem direkt beeinflussen.“

Kevin Bonham, Mikrobiologe und Immunologe am Wellesley College, USA

Die Arbeit geht noch etwas weiter und untersucht den möglichen Zusammenhang bestimmter Arten mit bestimmten Fähigkeiten. So wie einige Bakterien eine Stoffwechselfunktion haben, etwa die Verarbeitung einer bestimmten Fettsäure, scheinen sie auch auf bestimmte Dimensionen der Wahrnehmung spezialisiert zu sein und auf andere nicht. Was sie zum Beispiel beobachtet haben, ist, dass es zwei Arten der Gattung gibt Streptokokken (St. Peroris j S. sanftmütig) und das Bacteroides fragilis Es gibt viele davon bei den Kleinen mit einem besseren sprachlichen Ausdruck. Bakterien ihrerseits Roseburia-Mist, Streptococcus salivariusja Fusicatenibacter saccharivorans könnte an der Grobmotorik beteiligt sein, und Clostridium harmlos j Bacteroides vulgatus Sie erfreuen sich großer Beliebtheit im Darm von Kindern, die sich durch eine hervorragende visuelle Wahrnehmung auszeichnen.

Der Mikrobiologe und Immunologe am Wellesley College (USA) und Erstautor der Studie, Kevin Bonham, warnt sofort davor, voreilige Schlussfolgerungen zu ziehen: „Es gibt einige Mechanismen [de la conexión entre microbios y función cognitiva] „Das wurde in anderen Zusammenhängen gezeigt, aber ich möchte betonen, dass wir in dieser Studie nur Zusammenhänge untersucht haben und keine Aussagen zur Kausalität machen können.“ Es erinnert jedoch an einige Mechanismen, durch die Mikroben ursächlich miteinander verbunden sein könnten. „Zum einen können Bakterien Moleküle produzieren, die das Nervensystem direkt beeinflussen“, sagt er. Tatsächlich erzeugt die Darmflora während ihrer Stoffwechselaktivität Dopamin oder Serotonin, zwei Neurotransmitter. „In anderen Fällen können sie das Immunsystem aktivieren und viele der Immunsignale können das Gehirn beeinflussen“, fügt er hinzu. Beispielsweise produzieren bestimmte Bakterienarten neuroaktive Komponenten wie kurzkettige Fettsäuren (Butyrat oder Propionat), die Entzündungen reduzieren.

Bonhams Forschung und die Leiterin ihres Labors, Vanja Klepac-Ceraj, leitende Autorin der Forschung, verwendeten in ihrer Arbeit einen Katalog dieser neuroaktiven Komponenten, der unter anderem von Mireia Vallès Colomer erstellt wurde, die die Mikrobiom-Forschungsgruppe an der Universität Pompeu leitet. Fabra (UPF). „Viele Jahre lang war von Menschen mit Depressionen, Parkinson und Alzheimer die Rede, bei denen einige Bakterien häufiger und andere weniger vorkommen. Mir gefiel es, sie zu identifizieren und ihnen einen Namen zu geben. Was wir jedoch sehen, ist, dass das Mikrobiom ein superkomplexes Ökosystem ist. Das Wichtigste ist nicht, ob es das eine oder andere Bakterium gibt, sondern die Zusammensetzung auf Funktionsebene, welche Bakterien Entzündungen reduzieren, welche Serotonin produzieren …“, erklärt der Mikrobiologe. Dieser Funktionskatalog wurde im Rahmen der Forschung zum Mikrobiom und zur Depression erstellt. Die große Neuigkeit ist nun die Anwendung bei Kindern und gesunden Kindern. Aber weder bei Kindern noch bei Depressiven konnte der Ursache-Wirkungs-Zusammenhang bisher nachgewiesen werden.

„Bei Mäusen wurde nachgewiesen, dass sich ihre Symptome bessern, wenn man ihnen Bakterien gibt, die bei Menschen mit Depressionen nicht häufig vorkommen.“

Mireia Vallès Colomer, Mikrobiologin von der Universität Pompeu Fabra

„Bei Menschen kann es noch nicht bestätigt werden“, betont Vallès. „Als wir unsere Forschung im Jahr 2019 veröffentlichten, erschienen Artikel mit Schlagzeilen wie Depressionsbakterien entdeckt. Aber im Moment wissen wir nur, dass Menschen mit Depressionen Auswirkungen auf das Mikrobiom haben. Es ist jedoch nicht bekannt, ob es die Depression ist, die diese Veränderung verursacht, oder umgekehrt, oder keine davon. Aber dann betont er, dass „bei Mäusen, mit denen diese Art von Studien durchgeführt werden können, nachgewiesen wurde, dass sich mehrere Symptome bessern, wenn man ihnen Bakterien gibt, die bei Menschen mit Depressionen nicht häufig vorkommen.“

Der Dekan der medizinischen Fakultät der Universität Girona, Dr. José Manuel Fernández-Real, erforscht seit Jahren die Mikrobiom-Darm-Hirn-Achse. Seine Arbeiten waren beispielsweise wegweisend bei der Darstellung der Vermittlung der Stoffwechselaktivität der Darmflora im Zusammenhang zwischen Fettleibigkeit und Defiziten im Kurzzeit- und Arbeitsgedächtnis. An der Methodik der neuen Studie hegt er ernsthafte Zweifel: „Sie verwendeten keine konventionellen statistischen Techniken, um die Zusammensetzung der Mikrobiota zu analysieren, was bei großen Datenmengen unerlässlich ist, um fehlerhafte Zusammenhänge zu vermeiden“, betont er. Für ihn wären „eine umfassendere Überprüfung und der Einsatz robuster statistischer Techniken wünschenswert, um die Validität der Ergebnisse zu stärken und den Beitrag dieser Studie auf diesem Gebiet angemessen zu kontextualisieren.“

Das soll nicht heißen, dass ich den Zusammenhang zwischen Flora und Kognition ablehne. In der erwachsenen Bevölkerung „wurde der Zusammenhang zwischen dem Profil der Darmmikrobiota und kognitiven Funktionen ausführlich untersucht“, erinnert sich Fernández-Real. Beispielsweise wurde vermutet, dass „eine ausgewogene Mikrobiota (im Kontext einer mediterranen Ernährung) positiv zur Erhaltung der Gehirnfunktion beitragen kann“, fügt er hinzu. Auch wenn das Wie schwieriger zu klären ist, deutet alles darauf hin, dass die bidirektionale Kommunikation zwischen Darm und Gehirn, die oben erwähnte Darm-Hirn-Achse, eine entscheidende Rolle spielen könnte. Der Dekan erläutert es im Detail: „Metaboliten, die von Darmbakterien produziert/metabolisiert werden, wie zum Beispiel kurzkettige Fettsäuren, können neuroprotektive Wirkungen haben und mit der kognitiven Funktion zusammenhängen.“

Es gibt bereits Unternehmen, an die Sie eine Stuhlprobe senden können, damit diese ein Profil Ihres persönlichen Mikrobioms erstellen können, begleitet von den Abwesenheiten und Beständen des Bakterienkatalogs. Aber Bonham glaubt nicht, dass es Probiotika gibt, die Kinder klüger oder klüger machen: „Es ist möglich, dass das eines Tages passieren wird, aber die Effektstärken sind hier sehr gering und wir sind auf jeden Fall weit davon entfernt.“ „Lo sagt. Wichtiger für ihn ist, dass „die Chancen stehen gut, dass wir eines Tages Risikofaktoren identifizieren können, die uns helfen könnten, Kinder zu identifizieren, die vielleicht etwas mehr Hilfe brauchen, aber ich vermute, dass Hilfe von Dingen kommen wird, die wir bereits wissen.“ „Wir wissen, wie man damit umgeht und nicht so sehr darum, das Mikrobiom zu verändern.“

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