ProbioBrain
LAUFZEIT:
10/2024
—
09/2025
Das Projekt
Aufgrund der Kommunikation zwischen Darm und Hirn wird das Darmmikrobiom zunehmend mit psychischen Erkrankungen wie zum Beispiel Depressionen in Verbindung gebracht und es besteht großes Potenzial für therapeutische Interventionen auf diesem Weg. Es konnte bereits nachgewiesen werden, dass sich depressives Verhalten von Mäusen nach Probiotikagabe verbessert und die Expression von Genen, die an einem potentiell für Depressionen relevanten Stoffwechselweg beteiligt sind, verändert war. Ziel des Projektes ProbioBrain ist es, erstmals die Wirkung der Probiotika Enterococcus mundtii und Geotrichum candidumin direkt im Gehirn auf Stoffwechselwege im Mausmodell zu untersuchen.
Unsere Tätigkeiten im Projekt
Die Technologie der offenen zerebralen Mikroperfusion (cOFM) wurde am Institut HEALTH entwickelt, um den Transport von Substanzen aus dem Blutkreislauf über die intakte Blut-Hirn-Schranke ins Gehirn zu messen. Im Rahmen des ProbioBrain-Projekts werden Stoffwechselwegveränderung über die Darm-Hirn-Achse, direkt im Hirn analysiert. Die gewonnenen Proben werden am Institut HEALTH analysiert und ausgewertet.
Forschungsgruppen
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Auftraggeber
Land Steiermark
Projektpartner
Priv.-Doz. Dr. Aitak Farzi am Otto Loewi Forschungszentrum (Medizinische Universität Graz)
Dr. Muhammad Imran Professor und Provost an der Fakultät für Biowissenschaften (Quaid-i-Azam-Universität Islamabad Pakistan)
Details zum Projekt
Derzeit wird bei etwa 5 % aller Menschen weltweit (das sind rund 350 Millionen Menschen) eine Depression diagnostiziert, und da die pharmakologischen Interventionen zurzeit suboptimal sind, ist die Belastung des Gesundheitssystems durch Depressionen und ihre Auswirkungen enorm. Aufgrund der bidirektionalen Kommunikation über die Darm-Hirn-Achse wird das Darmmikrobiom zunehmend mit Depressionen in Verbindung gebracht und therapeutische Interventionen auf diesem Weg haben großes Potenzial. Studien im Mausmodell haben bereits gezeigt, dass die orale Verabreichung von Probiotika depressives Verhalten verbessern kann und nach der Gabe von Probiotika war die Expression von Genen, die am Tryptophan-Kynurenin-Stoffwechsel beteiligt sind, nachweislich verändert. Dieser Stoffwechselweg könnte eine bedeutende Rolle bei Depressionen spielen, da er unter anderem Entzündungsreaktionen reguliert, die oft mit Depressionen einhergehen. Es traten im Mausmodell nach der Gabe von Probiotika auch Modifikationen im Darmmikrobiom auf, die auf Veränderungen im Tryptophan-Stoffwechsel hinweisen. Die direkten Auswirkungen von Probiotika auf Stoffwechselwege im Gehirn sind allerdings noch weitestgehend unerforscht.
Ziel des Projektes ProbioBrain ist es, die Veränderungen von Stoffwechselwegen und speziell die des Tryptophan-Kynurenin-Stoffwechselweges direkt im Gehirn in einem Mausmodel nach oraler Gabe der Probiotika Enterococcus munditii und Geotrichum candidumin zu untersuchen. Das ist unter Anwendung der innovativen Probenahmetechnologie zerebrale OFM in Kombination mit metabolomischen Analysen erstmals möglich.
Um das Ziel zu erreichen werden in einem Mausmodell die Probiotika Enterococcus munditii und Geotrichum candidum verabreicht und die Tiere unter chronischen milden Stressbedingungen (Stressmodell) oder in Standardhaltung (Kontrollmodell) gehalten. Interstitielle Flüssigkeit (ISF) wird mit Hilfe der innovativen Probennahmetechnologie zerebrale Offene Mikroperfusion (OFM) direkt aus dem Gehirn entnommen und einer metabolischen Analyse unterzogen. Die in den ISF Proben vorhandenen Metaboliten werden mit Fokus auf Veränderung von Stoffwechselwegen im Gehirn, insbesondere die des Tryptophan-Kynurenin-Stoffwechselweges, untersucht.
Die Ergebnisse dieser Analysen können entscheidend zum Verständnis der Mechanismen beitragen, die durch Probiotika über die Darm-Hirn-Achse im Gehirn ausgelöst werden und haben daher das Potenzial, therapeutische Ansätze zur Behandlung von Depressionen nachhaltig zu beeinflussen.
