M6 Darm-Hirn-Achse

Thema

Die Darmmikrobiota kommuniziert bidirektional mit dem zentralen Nervensystem über die sogenannte Darm-Hirn-Achse. Ihre Zusammensetzung wird durch ein Lotka-Volterra-Modell beschrieben, in dem die verschiedenen Arten der Darmmikrobiota um die verfügbaren Ressourcen im Darm konkurrieren.

Die fermentative Aktivität der Darmmikrobiota produziert kurzkettige Fettsäuren, die als Signal von der Darmmikrobiota an den Vagusnerv fungieren. Dadurch wird der bereits in einem anderen Modell beschriebene neuronale Codierungsmechanismus auf ein afferentes Signal erweitert, das in diesem Fall aus der Körperperipherie anstatt aus dem zentralen Nervensystem stammt.

Die Integrität der intestinalen Epithelbarriere reguliert, wie viel bakterielles Lipopolysaccharid, das von der Darmmikrobiota produziert wird, in den systemischen Kreislauf gelangt. Wenn lokale Entzündungen die Durchlässigkeit der Darmepithelbarriere erhöhen, gelangt vermehrt bakterielles Lipopolysaccharid aus der Darmmikrobiota in den systemischen Kreislauf. Dieses zirkulierende bakterielle Lipopolysaccharid kann eine zentrale Neuroinflammation auslösen – dieselbe Art von Neuroinflammation, die auch für andere Modelle in diesem Katalog relevant ist. Die Darmmikrobiota ist zudem am Stoffwechsel von Neurotransmitter-Vorstufen beteiligt, beispielsweise von Tryptophan, der gleichen Vorstufe der Serotonin-Monoamin-Neurotransmission, die bereits im Modell der Major Depression beschrieben wurde. Zusammengenommen ist es eben diese Darmmikrobiota – mit ihrer kompetitiven Zusammensetzung, ihrer fermentativen Signalgebung an den Vagusnerv, ihrer Regulation der Durchlässigkeit der Darmepithelbarriere und ihrer Beteiligung am Stoffwechsel von Neurotransmitter-Vorstufen –, die die bidirektionale Kommunikation der Darm-Hirn-Achse mit dem zentralen Nervensystem aufrechterhält.

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