Wie das gestresste Gehirn das Immunsystem schwächen kann

Stress kann Menschen krank machen, und Bakterien im Darm könnten laut einer Studie¹ bei Mäusen daran schuld sein. Die Forschung legt nahe, dass ein gestresstes Gehirn direkt bestimmte Drüsen im Darm abschaltet, was sich auf die Darmbakterien und das breitere Immunsystem des Körpers auswirkt.

Die Studie ist laut dem Neurobiologen John Cryan von der University College Cork in Irland, der die Studie begutachtet hat, ein technisches Meisterwerk. Die meisten Arbeiten zur Verbindung zwischen Darm und Gehirn konzentrierten sich darauf, wie Bakterien das Gehirn beeinflussen, daher begrüßt Cryan die Forschung, wie psychologische Zustände ‚top-down‘ Kontrolle über Bakterien ausüben können. „Es ist ein wirklich cooler Teil des Rätsels“, so Cryan. Die Forschung wurde am 8. August in Cell veröffentlicht.

Darm-Gehirn-Austausch

Forscher wissen schon lange, dass der Darm und das Gehirn miteinander ‚kommunizieren‘. Unter Stress regt das Gehirn die Ausschüttung von Hormonen an, die Darmzustände wie entzündliche Darmerkrankungen auslösen können. Bestimmte Bakterien im Darm können chemische Signale freisetzen, die das Gehirn und das Verhalten beeinflussen.

Die neuronalen Kommunikationspfade sind jedoch weniger verstanden. Um mehr herauszufinden, konzentrierten sich der Neurobiologe Ivan de Araujo vom Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen, Deutschland, und seine Kollegen auf kleine Organe namens Brunner-Drüsen, die in den Wänden des Dünndarms zu finden sind. Über diese Drüsen ist wenig bekannt, außer dass sie Schleim produzieren und zahlreiche Neuronen enthalten.

De Araujos Team stellte fest, dass die Entfernung der Brunner-Drüsen von Mäusen die Tiere anfälliger für Infektionen machte. Es erhöhte auch Marker für Entzündung, ein Strom von Immunschutzstoffen und Zellen, die Gewebe schädigen können. Das Team beobachtete einen ähnlichen Effekt bei Menschen: Menschen, denen Tumore aus dem Teil des Darms entfernt wurden, der Brunner-Drüsen enthält, hatten höhere Werte an weißen Blutkörperchen – einem Marker für Entzündung – als Menschen, denen Tumore aus anderen Bereichen entfernt wurden.

Bakterien im Haushalt

Eine genauere Analyse zeigte, dass die Entfernung der Brunner-Drüsen von Mäusen Bakterien der Gattung Lactobacillus eliminiert, die im Dünndarm leben. In einem gesunden Magen-Darm-Trakt stimulieren Lactobacilli die Produktion von Proteinen, die wie Mörtel zwischen den Zellen des Darms wirken und den größten Teil des Darminhalts im Inneren halten, während bestimmte Nährstoffe in den Blutkreislauf gelangen. Aber wenn Lactobacilli verschwunden sind, wird der Darm ‚undicht‘ und „Dinge, die nicht in den Blutkreislauf gelangen sollten, tun dies“, sagt de Araujo. Das Immunsystem greift diese fremden Moleküle an, was die Entzündung und Krankheit bei Mäusen ohne Brunner-Drüsen verursacht.

Dann untersuchten die Forscher die Neuronen der Drüsen. Sie fanden heraus, dass die Neuronen mit Fasern im Vagusnerv verbunden sind, einem Kommunikationspfad zwischen Darm und Gehirn. Diese Fasern führen direkt zum Amygdalakern des Gehirns, der an Emotionen und Stressreaktionen beteiligt ist.

Mäuse mit intakten Brunner-Drüsen unter chronischem Stress zu setzen hatte denselben Effekt wie die Entfernung der Drüsen: Die Lactobacillus-Werte fielen und die Entzündung nahm zu. Dies deutete darauf hin, dass der Stress die Brunner-Drüsen abschaltete.

Kommunikationswege

Asya Rolls, Neuroimmunologin am Technion – Israel Institute of Technology in Haifa, ist beeindruckt von der direkten Verbindung zwischen Gehirn, Brunner-Drüsen, Bakterien und Immunsystem. „Die Spezifität der Verbindung ist erstaunlich“, sagt sie. Sie warnt jedoch davor, dass die Pfade bei Mäusen nicht unbedingt identisch mit denen beim Menschen sind.

„Dieses Papier ist ziemlich inspirierend“, sagt Christoph Thaiss, Mikrobiologe und Neurobiologe an der University of Pennsylvania in Philadelphia. Das Verständnis der spezifischen Pfade, die Gehirn und Darm verbinden, könnte Forschern helfen, Fragen zu untersuchen, wie zum Beispiel warum einige Menschen stressresistenter sind als andere.

De Araujo sagt, die Studie könnte Auswirkungen auf die Behandlung von stressbedingten Störungen wie entzündlichen Darmerkrankungen haben. Seine Gruppe untersucht nun, ob chronischer Stress diesen Pfad bei Säuglingen beeinflusst, die ihre Lactobacillus über Muttermilch erhalten. „Wir sind begeistert von der Idee, dass diese Drüsen für eine normale Entwicklung und Immunfunktion im frühen Leben wichtig sind“, sagt de Araujo.