Zusammenhänge zwischen Mikrobiom und Neurodegeneration

Zusammenfassung

Hintergrund

Neurodegenerative Erkrankungen gehen häufig mit Veränderungen des (Darm‑)Mikrobioms einher.

Ziel der Arbeit

Es soll ein Überblick zum Kenntnisstand mikrobieller Veränderungen bei der Parkinson- (PD) und Alzheimer-Krankheit (AD) sowie deren mögliche Rolle bei der Krankheitsentstehung gegeben werden.

Methoden

Auswertung, Zusammenfassung und Bewertung der aktuellen Literatur zum Thema Mikrobiom und Neurodegeneration.

Ergebnisse

Zahlreiche Studien belegen dysbiotische Veränderungen des Darmmikrobioms bei PD- und AD-Patienten im Vergleich zu gesunden Personen, teilweise bereits in der Prodromalphase. Hierbei sind vor allem Bakterien, die kurzkettige Fettsäuren synthetisieren, vermindert. Diese Veränderungen stehen im Zusammenhang mit systemischen Entzündungen und einer verminderten Integrität der Darmwand und der Blut-Hirn-Schranke. Hierbei könnten bakterielle Moleküle wie proinflammatorische Lipopolysaccharide eine wichtige Rolle spielen. Ebenfalls könnte das bakterielle Protein Curli, welches u. a. auf der Oberfläche von Escherichia coli vorkommt, die Fehlfaltung von α‑Synuklein befördern und somit einen wichtigen Pathomechanismus darstellen, wie dies in vitro und in Tiermodellen mehrfach gezeigt wurde. Zudem scheinen bestimmte orale Bakterien, die einen Beitrag zur Pathogenese leisten könnten, bei AD-Patienten gehäuft aufzutreten.

Diskussion

Neurodegenerative Erkrankungen gehen mit dysbiotischen Mikrobiomveränderungen einher, welche vielfältige systemische Auswirkungen haben können. Es ist jedoch noch unklar, ob diese Dysbiose eine Ursache oder eher Konsequenz der Erkrankungen ist. Die weitere Erforschung dieses (prodromalen) mikrobiellen Ungleichgewichts könnte neue Ansätze für die gezielte therapeutische Beeinflussung des Mikrobioms zur Modifikation und Prävention dieser Erkrankungen aufzeigen.

Abstract

Background

Neurodegenerative diseases are often associated with changes in the (gut) microbiome.

Objective

Based on studies in Parkinson’s disease (PD) and Alzheimer’s disease (AD), an overview of the current evidence of microbial changes and their possible role in the development of these diseases is given.

Methods

Analysis, summary, and evaluation of the current literature on (gut) microbiome and neurodegeneration.

Results

Numerous studies have shown dysbiotic changes in the gut microbiome of PD and AD patients compared to healthy individuals, some of which might occur even in the prodromal phase. Specifically, these patients show a reduction in bacteria involved in the synthesis of short-chain fatty acids. These microbial alterations have been associated with systemic inflammation and a compromised integrity of the intestinal barrier and blood-brain barrier. Bacterial molecules such as lipopolysaccharides may play an important role in these changes. Additionally, the bacterial protein curli, found on the surface of e.g., Escherichia coli, has been shown in vitro and in animal models to promote the misfolding of α-synuclein, thus suggesting a crucial pathomechanism. Moreover, certain oral bacteria appear to be more prevalent in AD patients and may contribute to the pathogenesis of AD.

Conclusion

Neurodegenerative diseases are associated with dysbiosis of the (gut) microbiome, which can have diverse systemic effects; however, it remains unclear whether this dysbiosis is a cause or a consequence of the diseases. Further investigation of this (prodromal) microbial imbalance could reveal new approaches for targeted therapeutic manipulation of the microbiome to modify and prevent these diseases.