URSACHEN UND ENTWICKLUNGSMECHANISMEN VON KRANKHEITEN
Die stetig steigende Zahl von Angst- und depressiven Störungen stellt eine große Herausforderung dar, da heute weltweit mehr als 300 Millionen Menschen davon betroffen sind. Das Verständnis der Umwelt- und Ernährungsfaktoren, die die Mikrobiota-Darm-Gehirn-Achse beeinflussen, ist daher von entscheidender Bedeutung.
Das Explore-Projekt „Mikrobiota unter Einfluss: Die moderne Ernährung im Spannungsfeld der psychischen Gesundheit“ vereint das Fachwissen eines Teams, das sich der Erforschung der Darmmikrobiota und der Ernährung widmet, mit dem von Forschern, die auf Neurowissenschaften, Verhaltenstests, räumliche Analysen des Gehirns und metabolomische Ansätze spezialisiert sind.
Ziel der Forscher ist es, Veränderungen der Darmmikrobiota zu untersuchen, die insbesondere durch den zunehmenden Konsum hochverarbeiteter Lebensmittel hervorgerufen werden. Diese gelten nämlich als bedeutender Risikofaktor für die menschliche Gesundheit und insbesondere für die Funktionsweise des Gehirns, was sich nachteilig auf die kognitiven Fähigkeiten sowie auf stress- und angstbedingte Verhaltensweisen auswirkt.
Benoit Chassaing
Leiter der 5-Jahres-Gruppe
Wechselwirkungen zwischen Mikrobiota und Wirt
Aufzeigen der Auswirkungen von Lebensmittelzusatzstoffen auf die psychische Gesundheit
Die Forscher werden versuchen zu verstehen, ob die Darmmikrobiota durch den Verzehr verschiedener Lebensmittelzusatzstoffe verändert wird, und untersuchen, ob dies direkte Auswirkungen auf das Gehirn hat und Verhaltensänderungen hervorruft.
Mithilfe von metabolomischen und lipidomischen Ansätzen in Verbindung mit hochauflösender Massenspektrometrie (LC-HRMS) lassen sich die durch die Zusatzstoffe induzierten metabolischen Umstellungen innerhalb der Darmmikrobiota untersuchen, wodurch bisher unbekannte biochemische Mechanismen aufgedeckt werden, die bestimmten pathologischen Phänotypen zugrunde liegen.
Kritische Zeiträume identifizieren
Dieser Schritt wird Aufschluss darüber geben, wie die Exposition gegenüber verschiedenen Lebensmittelzusatzstoffen die Entwicklung und den Stoffwechsel des Gehirns beeinflusst. Die Forscher hoffen zudem, die kritischen Zeiträume für die Exposition gegenüber diesen Zusatzstoffen zu identifizieren, wie beispielsweise die perinatale Phase, die frühe Kindheit oder sogar das Erwachsenenalter. Durch die Kombination von LC-HRMS und multimodaler Massenspektrometrie-Bildgebung (MSI) lassen sich die Bakterienarten, die am anfälligsten für Zusatzstoffe sind, unter Berücksichtigung ihrer zellulären Variabilität präzise identifizieren. Mithilfe modernster Technologien werden die Wissenschaftler die Darmmikrobiota und den Stoffwechsel des Gehirns analysieren und das Auftreten psychischer Störungen wie Stress oder Angstzustände bewerten.
Veränderungen im Gehirn kartieren
Nachdem die kritischen Zeiträume und die Folgen des Konsums von Lebensmittelzusatzstoffen ermittelt wurden, werden die Forscher das Gehirn in 3D analysieren, um die Gehirnbereiche zu lokalisieren, in denen der Stoffwechsel gestört ist, und um festzustellen, wie Neuronen und andere Nervenzellen auf diese Veränderungen reagieren. Diese molekulare anatomische Kartierung wird durch den Einsatz der MSI-Bildgebung kontextualisiert, um molekulare Ungleichgewichte mit zellulärer Auflösung sichtbar zu machen und gleichzeitig die induktive biologische Umgebung zu erhalten. Dies bietet einen einzigartigen Ansatz, um in situ den Einfluss der Mikroumgebung auf den bakteriellen Stoffwechsel mit der Aktivierung der neuronalen Schaltkreise zu korrelieren, die an emotionalen Störungen beteiligt sind.
Das Explore-Projekt „Mikrobiota unter Einfluss: Die moderne Ernährung im Spannungsfeld der psychischen Gesundheit“ verbindet Ansätze aus der Mikrobiologie, den Neurowissenschaften und der experimentellen Ernährungswissenschaft, um die Auswirkungen von Lebensmittelzusatzstoffen auf die Mikrobiota-Darm-Gehirn-Achse zu charakterisieren.
Durch die Untersuchung dieser Wechselwirkungen in verschiedenen kritischen Phasen (einschließlich der perinatalen Phase) können die Forscher besser verstehen, wie die moderne Ernährung die Gehirnentwicklung und die psychische Gesundheit langfristig beeinflusst.
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