Internationaler Tag der Mikroorganismen 2023

Das therapeutische Potenzial von Akkermansia muciniphila

Akkermansia muciniphila ist ein gramnegatives, eiförmiges, obligat anaerobes und unbewegliches Bakterium, das zum Phylum der Verrucomicrobia gehört und 2004 erstmals charakterisiert wurde [1,2]. Das Bakterium siedelt in den Epithelkrypten des Dünndarms innerhalb der Schleimschicht und ist daher in der Lage, Muzin als Kohlenstoff- und Stickstoffquelle zu nutzen. Der Abbau von Muzin durch Enzyme, die von dem Bakterium freigesetzt werden, trägt zur Produktion und Freisetzung kurzkettiger Fettsäuren (SCFAs) in den Darm bei, insbesondere Essig- und Propionsäure, sowie Sulfate als Nebenprodukt, wodurch die Muzinproduktion angeregt und die Barrierefunktion des Darms verbessert wird [1,2]. Es hat sich gezeigt, dass A. muciniphila bei gesunden Erwachsenen 3-5 % des gesamten menschlichen Darmmikrobioms ausmacht, wobei es je nach Alter, ethnischer Zugehörigkeit und zugrundeliegenden Darmerkrankungen Unterschiede gibt [2,3].

Die Forschung hat gezeigt, dass die Häufigkeit von A. muciniphila mit Fettleibigkeit und damit verbundenen Stoffwechselstörungen korreliert. Wang et al. (2023) untersuchten kürzlich anhand eines Mausmodells den Zusammenhang zwischen der Häufigkeit von A. muciniphila im Darm und der Rate der Remission von hartnäckigen Dünndarmtoxizitäten [3]. Die Mäuse wurden mit Dextran-Natriumsulfat (DSS) behandelt, um eine DSS-ulzerative Kolitis auszulösen, und erhielten dann oral lebende A. muciniphila verabreicht. In der Gruppe, die auf A. muciniphila ansprach, waren die Kolitis-Symptome weniger schwerwiegend als in der Gruppe, die auf A. muciniphila weniger ansprach und deren Verweildauer länger war als in der Kontrollgruppe [3]. Darüber hinaus stellten sie fest, dass die Anwesenheit von A. muciniphila die Genexpression anderer Bakterien in der Nische, wie z. B. die ribosomale Translation und die Glykolyse, verstärkte, insbesondere bei Lactobacillus reuteri und Lactobacillus murinus, die beide etablierte Probiotika sind [3]. Das Team schuf dann eine A. muciniphila namens AKK@MFe₃O₄, die mit einer magnetischen, mannosehaltigen Nanotechnologie markiert wurde. Das modifizierte A. muciniphila konnte unter einem externen Magnetfeld gelenkt werden und zeigte Verbesserungen bei der gezielten Bekämpfung von Entzündungen und der Besiedlung des Darms, wodurch die positive Ansprechrate und die therapeutische Wirksamkeit bei Schädigungen des Dünndarms erhöht wurden [3].

Cani et al. (2022) untersuchten die Auswirkungen von A. muciniphila auf Insulinresistenz und Dyslipidämie. Die Forschergruppe verabreichte 40 übergewichtigen/fettleibigen Teilnehmern drei Monate lang täglich A. muciniphila, entweder lebend oder in pasteurisierter Form [4]. Es wurde festgestellt, dass die pasteurisierte Form von A. muciniphila die Insulinsensitivität und den Gesamtcholesterinspiegel verbesserte und gleichzeitig das Körpergewicht und die Fettmasse verringerte [4]. Darüber hinaus sank der Serumspiegel der Gamma-Glutamyl-Transferase (γ-GT) um 24 % und der Serumspiegel der Aspartat-Aminotransferase (AST) ging im Vergleich zur Kontrollgruppe ebenfalls zurück [4]. Auch die Anzahl der weißen Blutkörperchen und die Lipopolysaccharidwerte im Serum waren deutlich niedriger [4]. Obwohl noch viel Forschungsarbeit zu leisten ist, um das therapeutische Potenzial von A. muciniphila vollständig zu verstehen, zeigen Studien wie diese vielversprechende Ergebnisse für die Verwendung von A. muciniphila als Probiotikum zur Behandlung von Fettleibigkeit und anderen Darmstörungen.

Angesichts der sich abzeichnenden Tatsache, dass A. muciniphila ein brauchbares Probiotikum ist, versuchen mehrere Unternehmen, lebende biotherapeutische Arzneimittel unter Verwendung dieses Bakteriums herzustellen. Dies wird erreicht, indem zunächst eine Stammzellbank kultiviert wird, die Vermehrung durch anaerobe
Fermentation und Vermischung der Zellen mit Kälteschutzmitteln, bevor sie gefriergetrocknet werden, um ein pulverförmiges Arzneimittel zu erhalten, das in Kapseln verpackt oder mit einem lebensmittelverträglichen Hilfsstoff vermischt werden kann [5]. Im mikrobiologischen Labor der DWS verfügen wir über umfangreiche Erfahrungen mit der Züchtung und Manipulation dieses Organismus im Auftrag unserer Kunden unter Verwendung unserer Whitley Arbeitsstationen. Muciniphila benötigt streng anaerobe Bedingungen und ein mucinhaltiges Wachstumsmedium, und wir haben Entwicklungsarbeit geleistet, um die geeigneten Wachstumsbedingungen für diesen Organismus zu optimieren. Wir führen Lebensfähigkeits- und Stabilitätstests für lebende biotherapeutische Produkte von A. muciniphila durch, indem wir die Anzahl der lebensfähigen Zellen mit Hilfe von Auszählungstechniken und die Gesamtzahl der Zellen mit Hilfe der Hämozytometrie bestimmen.

Geschrieben von DWS-Mikrobiologin Charlotte Austin

Referenzen

1.     Abbasi A, Bazzaz S, De Cruz AG, Khorshidian N, Saadat Y, Sabahi S, Ozma M, Lahouty M, Aslani R, Mortazavian A, (2023) Critical Review on Akkermansia muciniphila: Functional Mechanisms, Technological Challenges, and Safety Issues. Probiotika und antimikrobielle Proteine
2.     Yu X, Ning W, Hor-Yue T, Sha L, Cheng S, Yibin F (2020) Function of Akkermansia muciniphila in Obesity: Interactions With Lipid Metabolism, Immune Response and Gut Systems. Frontiers in Microbiology Band 11
3.     Wang B, Chen X, Chen Z, Xiao H, Dong J, Li Y, Zeng X, Liu J, Wan G, Fan S, Cui M (2023) Stable colonization of Akkermansia muciniphila educates host intestinal microecology and immunity to battle against inflammatory intestinal diseases. Experimentelle und molekulare Medizin. Volume 55. 55-68
4.     Cani P, Depommier C, Derrien M, Everard A, de Vos W, (2022) Akkermansia muciniphila: Paradigma für nützliche Mikroorganismen der nächsten Generation. Nature Reviews Gastroenterologie und Hepatologie Band 19, 625-637
5.     Beratender Ausschuss für neuartige Lebensmittel und Verfahren (2023) Akkermansia Muciniphila von der Akkermansia Company SA Diskussionspapier https://acnfp.food.gov.uk/AkkermansiaMuciniphilafromtheAkkermansiaCompanySADiscussionPaper