Prof. Dr. Dr. h.c. Thomas C. G. Bosch zu seiner Forschung an dem Süßwasserpolypen "Hydra"!

Peristaltik, Darmmikrobiom: Welchen Einfluss haben Antibiotika?

Was haben der Darm und der Süßwasserpolyp Hydra gemeinsam? Bei beiden kommt es zu Kontraktionen und beide sind von einem Mikrobiom besiedelt, das heißt von für sie typischen Bakterienstämmen. Will man also die Geheimnisse des Darms erforschen, bietet sich ein Blick auf die Mechanismen an, die hinter den Kontraktionen der Hydra stecken. Prof. Dr. Dr. h.c. Thomas C. G. Bosch, Direktor des Zoologischen Institutes und Sprecher des Sonderforschungsbereichs 1182 an der Christian-Albrechts-University in Kiel beschäftigt sich schon seit Jahren mit der Hydra und kam zu verblüffenden Erkenntnissen, auch im Hinblick auf den Zusammenhang zwischen Peristaltik und Antibiotika-Gaben. Mit MeinAllergiePortal sprach er über das Thema „Peristaltik, Darmmikrobiom: Welchen Einfluss haben Antibiotika?“ und seine Forschungsarbeit an der Hydra.

Herr Prof Bosch, warum haben Sie sich für Ihre Untersuchungen den Süßwasserpolypen Hydra ausgesucht?

Zum Süßwasserpolypen Hydra kam ich durch meine Doktorarbeit, in der ich mich mit der Evolution von Stammzellen und Musterbildungsprozessen beschäftigte. Das Modellsystem zeichnet sich durch einen relativ einfachen Gewebeaufbau aus. In Bezug auf Zellen, Gene und Mikrobiom hat es jedoch alle Eigenschaften, die komplexere Gewebe, wie z.B. der Darm, auch haben.
Das Ziel der Studien an der Hydra war ursprünglich, die fundamentalen konzeptionellen entwicklungsbiologischen Prozesse zu untersuchen, z.B. die Frage, wie eine Zelle Entscheidungen trifft.

Kann man sagen, dass Hydra im Prinzip ein lebender Darm ist?

Hydra wird seit langer Zeit in Laboren als Untersuchungsobjekt eingesetzt, erstmals bereits 1760 von dem Biologen Abraham Trembley. Der Süßwasserpolyp ist im Prinzip ein darmähnlicher Gewebeschlauch mit Vorder- und Hinterende, der unglaublich effizient regenerieren kann. Diese Regenerationsfähigkeit beruht auf sich kontinuierlich teilenden Stammzellen und führt dazu, dass Hydra, zumindest im Labor, nicht altert, in der Natur wird Hydra natürlich auch durch Fressfeinde und Krankheiten dezimiert. Wie man weiß, ist das Altern mit einer Reduktion der Stammzellfunktion korreliert und auch aus diesem Grunde ist Hydra hochinteressant für die Forschung.

Hinzu kommt, dass sich Hydra im Labor ungeschlechtlich durch Knospung fortpflanzt, in der Natur erfolgt die Reproduktion daneben gelegentlich auch geschlechtlich.

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Sie haben die Kontraktionen bei der Hydra untersucht, welche Funktion haben diese?

Welche Funktion die Kontraktionen bei der Hydra haben, kann zurzeit niemand beantworten. Allerdings gilt dies nicht nur für Hydra, sondern auch für die Kontraktionen des Dünndarms bei Mensch und Tier.

Wir wissen, dass die spontanen kontraktilen Aktivitäten, bzw. die sogenannte Peristaltik des Darms, nichts mit dem Nahrungstransport zu tun hat. Das kann man nachweisen, indem man einen Dünndarm präpariert und in eine Gewebeschale mit Ringerlösung hängt. Der Darm zieht sich dann permanent zusammen und pumpt, völlig losgelöst von anderen Körperstrukturen und Organen; und unabhängig von der An- oder Abwesenheit von Nahrung.

Man weiß aber auch, dass die Peristaltik lebenswichtig ist und dass zahlreiche Erkrankungen mit einer gestörten Peristaltik einhergehen. Dazu gehören z.B. die Obstipation oder die Dysmotilität des Darms, ein zunehmendes Beschwerdebild und eine bekannte Komorbidität bei vielen Krankheitsbildern.

Wenn die Darmperistaltik nicht dem Nahrungstransport dient, welche Funktion könnte sie ansonsten haben?

Wir nähern uns diesem spannendem Problem gerade zusammen mit einer Spezialistin für Flüssigkeitsdynamik. Dabei messen wir die Flüssigkeitsströme im Umfeld der ständig pulsierenden Hydra, ähnlich, wie man das in der Aerodynamik mit der Luftbewegung, zum Beispiel um Flugzeuge herum, tut.

Die Ergebnisse unserer Studie lassen ahnen, dass die Kontraktionen bei der Hydra, wie möglicherweise dann auch beim Menschen, dazu dienen, die das Gewebe und die Zellen unmittelbar umgebende Umwelt auszutauschen. Die Peristaltik wäre dann eine Art „Motor“, der diesen Austausch ermöglicht.

Mit Blick auf den Metaorganismus bzw. den Holobionten, glauben wir, dass davon nicht nur die Wirtszellen, bzw. die Darmzellen profitieren, sondern auch das Mikrobiom, das mit diesen Zellen assoziiert ist.

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