Die Entwicklung des Gehirns beginnt bereits vor der Geburt und könnte enger mit dem Darm verknüpft sein als bislang angenommen. Eine aktuelle Studie zeigt, dass bestimmte Darmbakterien möglicherweise einen schützenden Einfluss auf die spätere Entwicklung von Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) und Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörungen (ADHS) haben. Die Forscher sehen darin einen weiteren Hinweis auf die komplexe Wechselwirkung zwischen Genetik, Darmmikrobiom und Gehirnentwicklung.
Die ersten Lebensjahre gelten als entscheidende Phase für die Entwicklung des Gehirns und des Immunsystems. Schon länger ist bekannt, dass sowohl epigenetische Veränderungen als auch das Darmmikrobiom langfristige Auswirkungen auf die Gesundheit haben können. Wie beide Systeme miteinander interagieren, war bislang jedoch nur unzureichend erforscht.
Die Weichen werden bereits vor der Geburt gestellt
Genau dieser Frage ging das Forscherteam nach. Analysiert wurden DNA-Methylierungsmuster, eine Form epigenetischer Veränderungen, im Nabelschnurblut von 571 Neugeborenen. Zusätzlich untersuchten die Wissenschaftler Darmmikrobiom-Proben von 969 Säuglingen im Alter von zwei, sechs und zwölf Monaten. Auch Stuhlproben der Eltern während des dritten Schwangerschaftstrimesters flossen in die Analyse ein. Im Alter von drei Jahren wurden die Kinder schließlich anhand standardisierter Fragebögen auf frühe Anzeichen von Autismus und ADHS untersucht.
Epigenetik beeinflusst die Entwicklung des Mikrobioms
Die Forscher fanden Hinweise darauf, dass bereits bei der Geburt vorhandene epigenetische Muster die spätere Entwicklung des Darmmikrobioms beeinflussen könnten.
Zu den Faktoren, die mit bestimmten epigenetischen Veränderungen assoziiert waren, zählten:
- die Art der Geburt,
- die Schwangerschaftsdauer,
- ältere Geschwister sowie
- mütterliche Allergien.
Interessanterweise zeigte sich kein Zusammenhang zwischen dem Darmmikrobiom der Eltern und diesen epigenetischen Veränderungen bei der Geburt.
Die Zusammensetzung des kindlichen Mikrobioms wurde hingegen durch andere Faktoren geprägt. Dazu gehörten unter anderem die Geburtsart, Antibiotikagaben, ältere Geschwister und das Stillen.
Kaiserschnitt hinterlässt Spuren
Besonders auffällig waren Unterschiede bei Kindern, die per Kaiserschnitt geboren wurden. Bei ihnen fanden die Wissenschaftler veränderte DNA-Methylierungsmuster in mehreren Genen, die mit der Entwicklung des Immunsystems und des Gehirns in Zusammenhang stehen.
Darüber hinaus zeigte die Studie, dass bestimmte epigenetische Veränderungen die Vielfalt der Darmbakterien im ersten Lebensjahr beeinflussen könnten. Höhere Methylierungsraten in einzelnen immunrelevanten Genen gingen mit einer geringeren Diversität des Mikrobioms im Alter von zwölf Monaten einher.
Möglicher Schutz durch bestimmte Darmbakterien
Besonders spannend wurde es bei der Auswertung der Entwicklungsdaten im Alter von drei Jahren. Hier fanden die Forscher Zusammenhänge zwischen bestimmten epigenetischen Mustern, Darmbakterien und Anzeichen von Autismus beziehungsweise ADHS.
So zeigten Kinder mit epigenetischen Mustern, die mit Autismus assoziiert waren, seltener entsprechende Auffälligkeiten, wenn sie im ersten Lebensjahr das Bakterium Lachnospira pectinoschiza entwickelt hatten.
Ein ähnlicher Zusammenhang zeigte sich bei ADHS. Kinder mit entsprechenden epigenetischen Risikomustern wiesen seltener Anzeichen der Erkrankung auf, wenn ihr Darmmikrobiom Parabacteroides distasonis enthielt.
„Bestimmte Bakterien scheinen einen schützenden Effekt zu haben“, erklärte Studienautor Professor Francis Ka Leung Chan im Interview mit ScienceDaily. „Das ist spannend, weil es darauf hindeutet, dass sich die Entwicklung von Kindern künftig möglicherweise durch Ernährung oder Probiotika unterstützen ließe.“
Entwicklung ist nicht bei der Geburt festgelegt
Trotz der Ergebnisse warnen die Autoren vor vorschnellen Schlussfolgerungen. Die Studie zeige keinen direkten Ursache-Wirkungs-Zusammenhang und erkläre lediglich einen kleinen Teil eines komplexen biologischen Zusammenspiels. „Die Grundlagen für die Gehirngesundheit werden sehr früh gelegt – sogar schon vor der Geburt“, sagte Professor Hein Min Tun. Gleichzeitig bedeute dies aber nicht, dass der Entwicklungsweg eines Kindes bereits bei der Geburt festgeschrieben sei. Autismus und ADHS seien komplexe Erkrankungen mit zahlreichen Einflussfaktoren.
Hoffnung auf neue Präventionsansätze
Die Forscher begleiten die teilnehmenden Kinder weiterhin, um die langfristigen Auswirkungen von Epigenetik und Mikrobiom besser zu verstehen. Weitere Laborstudien sollen nun klären, ob die beobachteten Zusammenhänge tatsächlich biologisch ursächlich sind.
Langfristig könnten die Ergebnisse den Weg für neue präventive Ansätze ebnen. „Das ultimative Ziel besteht darin, sichere und wenig invasive Frühinterventionen wie spezifische Probiotika oder lebende Biotherapeutika zu entwickeln“, erklärte Erstautorin Professorin Siew Chien Ng. Diese könnten helfen, ein gesundes Darmmikrobiom zu fördern und möglicherweise das Risiko für neuroentwicklungsbedingte Erkrankungen zu reduzieren.
Die Studie wurde unter dem Titel „Epigenome-microbiome interplay in early life associates with infants’ neurodevelopmental outcomes“ in Cell Press Blue veröffentlicht. In einem auf der Plattform ScienceDaily veröffentlichten Interview ordneten die Studienautoren die Erkenntnisse ein.