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Das Gen FUT2 beeinflusst die Darmflora und ist ein Faktor bei Morbus Crohn.

09.11.2011

Risikogene und Bakterien spielen eine wichtige Rolle bei der Anfälligkeit für Darmerkrankungen wie Morbus Crohn. Bisher ist wenig bekannt darüber, wie sich die beiden Faktoren gegenseitig beeinflussen. Eine neue Erkenntnis über dieses Zusammenspiel von Genotyp und Darmflora haben jetzt John Baines und seine Kollegen vom Exzellenzcluster Entzündungsforschung gewonnen. Ihre Forschungsergebnisse zeigen, wie das Gen FUT2 auf die Bakteriengemeinschaften im Darm wirkt und was das für den Menschen bedeuten kann. Über ihre Studie berichtet PNAS aktuell auf der Website www.pnas.org/content/early/2011/11/08/1106408108.abstract.

FUT2 ist ein Gen, das dafür sorgt, dass AB0-Blutgruppenantigene nicht nur im Blut sondern auch in Körpersekreten, wie z.B. Tränen, Speichel und auch in der Darmschleimhaut zu finden sind. Darüber hinaus wird dem Gen die Eigenschaft zugesprochen vor verschiedenen Infektionskrankheiten zu schützen. Ob sich diese Eigenschaft entfalten kann, hängt davon ab, ob ein Mensch eine funktionierende Genvariante von FUT2 trägt – das sind zirka 80 Prozent der Bevölkerung – oder nicht, was auf 20 Prozent der Bevölkerung zutrifft. Die 20 Prozent der Bevölkerung, die keine funktionierende FUT2-Genvariante besitzen, genießen aber ebenfalls Vorteile: Sie sind zum Beispiel besser geschützt gegen bestimmte Virenarten wie den Norovirus. Jedoch gibt es auch einen sehr großen Nachteil: Sie sind anfälliger für Morbus Crohn, eine der beiden häufigsten chronisch entzündlichen Darmkrankheiten, die bislang als nicht heilbar gilt und einen starken Einfluss auf das Leben der Betroffenen hat.

Interdisziplinäres Forscherteam führt Studie durch

Diese Eigenschaften des Gens FUT2 waren der Grund für John Baines, Biologe am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön, und Mitglied im Exzellenzcluster Entzündungsforschung an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, und seine Kollegen sich intensiver mit dem Gen und seiner Wirkung im Darm zu beschäftigen. Da die im Darm angesiedelten Bakteriengemeinschaften für das Entstehen von Krankheiten eine wichtige Rolle spielen, standen besonders die Interaktionen von FUT2 mit den Darmbakterien im Mittelpunkt: „Als wir unsere Untersuchungen begannen, haben wir uns gefragt, ob es bei Menschen mit unterschiedlichen Varianten des FUT2-Gens auch Unterschiede zwischen den Bakteriengemeinschaften gibt, die in einem Darm leben, und zwar sowohl hinsichtlich der Anzahl der Bakterien, deren Vielfalt, als auch hinsichtlich der Zusammensetzung dieser Bakteriengemeinschaften. Wir vermuteten, dass etwaige Unterschiede in diesen Bakteriengemeinschaften die höhere Anfälligkeit für Morbus Crohn bei Menschen ohne eine funktionierende Variante von FUT2 erklären könnten“, erläutert John Baines die Vorüberlegungen zu der Studie, für die 47 Personen, davon 29 mit Morbus Crohn Erkrankung und 18 gesunde Probanden, untersucht wurden. Um die Erkenntnisse umfassend auswerten zu können, arbeitete ein Forscherteam von Ärzten, Evolutionsbiologen und Genetikern des Exzellenzclusters Entzündungsforschung interdisziplinär zusammen. Erstautor Philipp Rausch ist Cluster-Doktorand.

Ergebnisse zeigen einen eindeutigen Zusammenhang zwischen Genotyp und Phänotyp im Darm

„Wir konnten eindeutige Unterschiede innerhalb der Bakteriengemeinschaften beobachten, die von den verschiedenen FUT2-Varianten abhängig sind. Unsere Untersuchungen zeigten im Bezug auf verschiedene Aspekte der bakteriellen Gemeinschaft, dass diese nicht nur zwischen gesunden Personen und Morbus Crohn Patienten stark ausgeprägt sind sondern auch von der Funktionstüchtigkeit des FUT2-Gens beeinflusst werden. Dieses Ergebnis wird bestärkt durch die größere Anzahl von Bakterien, wie z.B. Lactobacillus in der Gruppe mit einem funktionierenden FUT2-Gen. Diesen Bakterien wird unter anderem eine probiotische Wirkung im Darm zugesprochen. Die Veränderungen in der Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft könnten so die Träger zweier nicht funktionsfähiger FUT2 Gene anfälliger für Morbus Crohn machen, da wichtige Bakterien es nicht schaffen solch einen Darm zu kolonisieren.

Wir führen das Ergebnis auf die Eigenschaft von FUT2 zurück, die Expression bestimmter Blutgruppenantigene (Zuckerketten) zu regulieren, da es eine Interaktion zwischen den im Darm lebenden Bakteriengemeinschaften und diesen Zuckerketten gibt. Es ist wahrscheinlich, dass Bakterien sich im Laufe ihrer Evolution an diese „Andockstellen“ bzw. „Nahrungsquelle“ anpassten und somit ein Verlust dieses Faktors auch zu einem Verlust angepasster Bakterien führt.“

Die Bedeutung der Ergebnisse: Beispiel für den Zusammenhang zwischen Genotyp und Mikrobiota als Phänotyp

Durch die Forschungsergebnisse steigt das Verständnis für den Zusammenhang zwischen dem Genotyp und dem Phänotyp eines Menschen. John Baines: „ Es zeigt sich, dass die Darmflora ein Phänotyp ist, der teilweise vom Genotyp kontrolliert wird. Je mehr wir über die Zusammenhänge erfahren, desto mehr Möglichkeiten gibt es für eine bessere und individualisiertere Therapie und Prävention von Morbus Crohn.“

Über die Ergebnisse der Studie berichtet das renommierte Fachmagazin PNAS aktuell auf seiner Website: „Colonica mucosa-associated microbiota is influenced by an interaction of Crohn disease and FUT2 (Secretor) genotype” auf der Website von PNAS:

www.pnas.org/content/early/2011/11/08/1106408108.abstract

Der Exzellenzcluster Entzündungsforschung

Der Exzellenzcluster Entzündungsforschung, angesiedelt an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, verfolgt einen einzigartigen interdisziplinären Forschungsansatz, um die Ursachen der chronischen Entzündung zu entschlüsseln und Therapien zur Heilung zu entwickeln. Der Forschungsverbund bündelt die Kompetenzen von rund 200 GenetikerInnen, BiologInnen, ErnährungswissenschaftlerInnen und ÄrztInnen der Universitäten zu Kiel und Lübeck, des Forschungszentrums Borstel und des Max-Planck-Instituts für Evolutionsbiologie Plön. Mehrere Millionen Menschen leiden allein in Deutschland an chronischer Entzündung der Lunge (Asthma), der Haut (Schuppenflechte), des Darms (Morbus Crohn) und des Gehirns (Morbus Parkinson). Auslöser ist eine Fehlsteuerung des Immunsystems: Unaufhörlich aktiviert es entzündliche Botenstoffe und Abwehrzellen und zerstört dadurch gesundes Gewebe. Dieses Phänomen der modernen Zivilisation ist zur Herausforderung für die Medizin des 21. Jahrhunderts geworden. 2007 erklärten deshalb die Bundesregierung und die Deutsche Forschungsgemeinschaft die Entschlüsselung des komplexen Entzündungsmechanismus zu einem nationalen wissenschaftlichen Schwerpunkt.

Exzellenzcluster Entzündungsforschung:

Prof. Dr. John Baines, Leiter der Arbeitsgruppe Evolutionäre Genomik, T: +49 (0)4522.763-367 und +49 (0)431.597 1921 , E: j.baines@iem.uni-kiel.de

Pressekontakt: Susanne Weller, M: +49 (0)172.308 41 36, E: s.weller@weller-media.com

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