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Ein Team kanadischer Forschender hat einen unerwarteten Mechanismus entdeckt, um die Blutzuckerregulation zu verbessern und Leberschäden bei Adipositas zu verringern: einen mikrobiellen Metaboliten, der im Darm entsteht, abzufangen, bevor er in die Blutbahn gelangt. In Cell Metabolism veröffentlicht, zeigt die Studie, dass D‑Laktat — eine Form von Laktat, die überwiegend von Darmbakterien produziert wird — die Leber dazu veranlasst, übermäßig Glukose und Fett zu bilden. Durch die Entwicklung einer biologisch abbaubaren „Substrat‑Falle“, die D‑Laktat im Darm bindet, konnten Forschende bei adipösen Mäusen Marker für Insulinresistenz und Fettleber rückgängig machen; dies bietet einen Prototypansatz für neue Therapien bei metabolischen Erkrankungen.
Mikrobielles D‑Laktat und metabolische Störungen
Der Cori‑Kreislauf, beschrieben von Carl und Gerty Cori Mitte des 20. Jahrhunderts, erklärt, wie muskelproduziertes L‑Laktat zur Leber transportiert und dort wieder in Glukose umgewandelt wird, um Gewebe zu versorgen. Diese neue Arbeit erweitert dieses Stoffwechselbild um das Darmmikrobiom. Anders als das in Muskeln gebildete L‑Laktat stammt D‑Laktat überwiegend aus Darmbakterien. Das kanadische Team — von der McMaster University, der Université Laval und der University of Ottawa — maß erhöhte D‑Laktat‑Werte bei adipösen Mäusen und fand ähnliche Tendenzen bei Menschen mit Adipositas.
Experimentelle Daten zeigten, dass zirkulierendes D‑Laktat hepatische Signalwege aktiviert, die die Glukoseproduktion und die Lipidansammlung erhöhen. Effektiv wirkt mikrobielles D‑Laktat als alternatives Brennstoffsignal, das die Leber zu Glukoneogenese und Steatose (Fettleber) treibt. Diese Entdeckung verändert die Sicht auf Wirts‑Mikroben‑Stoffwechsel‑Interaktionen und identifiziert D‑Laktat als mikrobiellen Metaboliten mit systemischen metabolischen Folgen.
Darm‑Substrat‑Falle: Aufbau, Mechanismus und Ergebnisse
Um zu verhindern, dass D‑Laktat in die Zirkulation gelangt, entwickelten die Forschenden eine Darm‑Substrat‑Falle: ein sicheres, biologisch abbaubares Polymer, das D‑Laktat im Darmlumen selektiv bindet und dessen Aufnahme blockiert. Mäuse, die das Polymer erhielten, zeigten deutliche metabolische Verbesserungen, ohne dass sich Futteraufnahme oder Körpergewicht änderten. Wichtige Ergebnisse waren niedrigere Nüchternblutzuckerwerte, reduzierte Insulinresistenz sowie verminderte Leberentzündung und Fibrose.
Wie die Falle funktioniert
Das Polymer wirkt lokal im Darm, indem es D‑Laktat‑Moleküle sequestriert, sodass diese mit dem Stuhl ausgeschieden werden, anstatt die Darmbarriere zu passieren. Da die Intervention eine mikrobielle Brennstoffquelle statt Wirts‑Hormone oder hepatische Enzyme adressiert, eröffnet sie einen neuartigen therapeutischen Ansatz mit potenziell weniger Nebenwirkungen außerhalb des Zielbereichs.
Bedeutung für Typ‑2‑Diabetes und Fettlebererkrankungen
Das Abfangen von D‑Laktat könnte bestehende Behandlungsstrategien für metabolische Erkrankungen ergänzen. Durch die Reduktion eines mikrobiellen Treibers hepatischer Glukoseproduktion und Lipidansammlung könnte die Substrat‑Falle das Fortschreiten von Insulinresistenz, Typ‑2‑Diabetes und nicht‑alkoholischer Fettlebererkrankung (NAFLD) verlangsamen. Weitere Arbeiten sind notwendig, um diesen Ansatz für klinische Studien am Menschen anzupassen, die Dosierung zu optimieren und die Langzeitsicherheit zu überprüfen.
Wissenschaftlicher Kontext und nächste Schritte
Diese Forschung verbindet Mikrobiom‑Wissenschaft mit klassischer Stoffwechselphysiologie. Sie macht deutlich, wie mikrobielle Metaboliten als systemische Signalmoleküle wirken und den Wirtsstoffwechsel umkrempeln können. Zu den nächsten Schritten gehören die Validierung des Polymers in größeren Tiermodellen, die Untersuchung von Effekten auf das menschliche Darmmikrobiom sowie die Frage, ob diätetische oder probiotische Strategien die D‑Laktat‑Produktion ähnlich modulieren können.
Experteneinschätzung
Dr. Elena Morales, eine Stoffwechselforscherin, die nicht an der Studie beteiligt war, kommentierte: „Das Anvisieren mikrobenabgeleiteter Metaboliten ist eine elegante Strategie. Anstatt Wirtswege direkt zu unterdrücken, neutralisiert dieser Ansatz eine schädliche Eingangsquelle an ihrer Entstehungsstelle. Falls die Methode auf Menschen übertragbar ist, könnte die Substrat‑Falle eine nützliche Ergänzung zu Lebensstil‑ und medikamentösen Therapien bei Diabetes und Fettleber werden.“
Fazit
Die Entdeckung, dass darm‑abgeleitetes D‑Laktat die hepatische Glukose‑ und Fettproduktion fördert, zeigt eine neue Mikroben‑zu‑Wirt‑Stoffwechselachse auf. Eine biologisch abbaubare Darm‑Substrat‑Falle, die D‑Laktat sequestriert, verbesserte die Blutzuckerregulation und die Leberpathologie bei adipösen Mäusen und weist auf eine vielversprechende neue Richtung für Therapien gegen Typ‑2‑Diabetes und Fettleber hin. Weitere Forschung wird klären, ob sich diese mikrobengerichtete Strategie sicher und effektiv für die klinische Anwendung adaptieren lässt.
Quelle: scitechdaily
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