Informationen über die mögliche oder tatsächliche Rolle des Magen-Darm-Mikrobioms bei der Entstehung und den Folgeerscheinungen einer Vielzahl von Krankheiten und Syndromen bei Menschen und Tieren erscheinen fast täglich in den wissenschaftlichen und auch alltäglichen Medien. Der Diabetes mellitus Typ 2 ("adult onset") beim Menschen ist eine dabei oft genannte Krankheit. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass bei daran erkrankten Personen eine gastrointestinale Dysbiose vorliegt. Insbesondere ist die Zahl der Bakterien, die Butyrat, eine kurzkettige Fettsäure (SCFA), produzieren, beim menschlichen Diabetes Typ 2 Patienten im Vergleich zu den Kontrollpersonen zurückgegangen. Die kurzkettigen Fettsäurem Acetat, Butyrat und Propionat werden durch die Fermentation komplexer Polysaccharide durch Mikroben im Dickdarm produziert; diese Substanzen tragen zur Erleichterung des Glukose- und Energiestoffwechsels bei und unterstützen die lokale Immunfunktion. Insbesondere Butyrat liefert Energie für die Zellen der Dickdarmschleimhaut und kann die Insulinsensitivität und den Energieaufwand erhöhen. Ein verminderter Butyratspiegel kann signifikant mit der Entwicklung einer Insulinresistenz in Verbindung gebracht werden.
Der feline Diabetes mellitus (FDM) gilt als ein Tiermodell des menschlichen Diabetes Typ 2. Wie ihre menschlichen Pendants sind Katzen mit dieser Erkrankung im mittleren bis hohen Alter, häufig übergewichtig bis fettleibig und haben eine beeinträchtigte Insulinsekretion, periphere Insulinresistenz, Verlust von Beta-Inselzellen und die Entwicklung von Amyloidablagerungen in den insulinproduzierenden Pankreasinseln.
Die aktuelle Studie umfasste die genetische Sequenzierung von 121 mikrobiellen DNA-Proben aus dem Kot von 82 Privatkatzen aus Dänemark und der Schweiz und bestand aus zwei Teilen:
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einer Querschnittsstudie zur Identifizierung von Unterschieden zwischen den gastrointestinalen Mikrobiomen von zuckerkranken, gesunden mageren (Body Condition Score 4-5 von 9) und gesunden übergewichtigen/fettleibigen Katzen (Body Condition Score 7-9 von 9), und
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einer Interventionsstudie, um festzustellen, ob Veränderungen am gastrointestinalen Mikrobiom einer Untergruppe dieser Katzen durch die Fütterung einer proteinreichen/kohlenhydratarmen, speziell für diabetische Katzen entwickelten kommerziellen Nahrung festgestellt werden können.
Nach der Extraktion aus den Kotproben wurden die mikrobiellen DNA-Konzentrationen geschätzt und dann mittels PCR vermehrt. Die Zusammensetzung der fäkalen bakteriellen Mikrobiota wurde durch die Next-Generation-Sequenzierung von 16S ribosomaler RNA bestimmt.
Von den 121 Kotproben wiesen die Proben von 62 Katzen (23 mit Diabetes, 15 übergewichtige und 24 normal gewichtige) genügend Nukleinsäurewerte auf, um in eine statistische Analyse einbezogen zu werden. Die meisten Katzen befanden sich nur im Haus, nur wenige hatten begrenzten Zugang nach draußen. Alle Katzen in der Studie waren über 6 Jahre alt, hatten in den vier Monaten vor dem Beginn der Untersuchungen keine Antibiotika erhalten und auch innerhalb von zwei Wochen nach der Aufnahme keine Probiotika oder Präbiotika erhalten.
Alle bis auf eine (neu diagnostizierte) Katze mit Diabetes erhielten Insulin verabreicht, es wurden unterschiedliche Präparate verwendet. Im genetischen Sequenzierungsteil der Studie wurde festgestellt, dass die Diabetes-Katzen ein weniger vielfältiges gastrointestinales Mikrobiom aufwiesen als die anderen beiden Gruppen. Außerdem gab es Unterschiede in den Blutbildern:
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korrelierte Hämoglobin und das Pack-Volumen Zellen positiv mit dem Reichtum des gastrointestinalen Mikrobioms
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die Serum-Gallensäure-, Serum-Fructosamin- und Serum-Glukosespiegel waren negativ mit dem Reichtum des gastrointestinalen Mikrobioms korrelierten.
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Im Vergleich zu den gesunden Katzen hatten die Diabetes-Katzen geringere Anteile von Bacteroidetes, Bacteroida, Bacteroidales, Prevotellaceae und Prevotella. Rasse, Geschlecht und Alter der untersuchten Tiere hatten übrigens keinen Einfluss auf die Zusammensetzung der mikrobiellen Darmflora.
Die verringerte Diversität des gastrointestinalen Mikrobioms und die Tendenz, mehr pro-inflammatorische Mikroben zu beherbergen, sowie die bei diabetischen Katzen beobachtete erhebliche Abnahme der Butyrat-produzierenden Bakterien verliefen parallel zu den Befunden bei Menschen mit Diabetes Typ 2. Diese Veränderungen wurden in der gesunden Gruppe der übergewichtigen Katzen nicht gefunden, so dass es wahrscheinlich ist, dass die Körperausprägung allein nicht für die Entwicklung von felinem Diabetes prädisponiert.
Im zweiten, interventionellen Teil der Studie wurde nur eine Untergruppe der Katzen aus Dänemark (10 Katzen mit Diabetes mellitus, 11 normalgewichtige und 13 übergewichtige) vier Wochen lang mit einer kommerziellen proteinreichen und kohlenhydratarmen Trockennahrung (Royal Canin Diabetic Feline) gefüttert, und es wurden erneut Kotproben zur Analyse des mikrobiellen genetischen Materials entnommen. Der diätetische Eingriff verbesserte die Diversität bzw. Zusammensetzung des gastrointestinalen Mikrobioms bei den Diabetes-Katzen im Vergleich zu den beiden anderen Gruppen nicht. Obwohl die kleine Probengröße und die relativ kurze Behandlungsdauer in diesem Teil der Studie zu dem Fehlen der beobachteten signifikanten Veränderung beigetragen haben könnten, ist es möglich, dass eine probiotische Supplementierung, einschließlich Butyrat produzierender Bakterien, oder eine Fäkaltransplantation bei der zukünftigen Behandlung diabetischer Katzen wichtig sein könnte. Ein weiterer potenzieller Weg für künftige Forschungen könnte darin bestehen, den Einfluss einer für diabetische Katzen konzipierten proteinreichen Dosennahrung auf das gastrointestinale Mikrobiom dieser Patienten und auf gesunde Kontrollen zu untersuchen.
Quelle:
Kieler IN, Osto, M, et al. Diabetic cats have decreased gut microbial diversity and a lack of butyrate producing bacteria. Sci Rep 2019;9:4822.
Informationen über die mögliche oder tatsächliche Rolle des Magen-Darm-Mikrobioms bei der Entstehung und den Folgeerscheinungen einer Vielzahl von Krankheiten und Syndromen bei Menschen und Tieren erscheinen fast täglich in den wissenschaftlichen und auch alltäglichen Medien. Der Diabetes mellitus Typ 2 ("adult onset") beim Menschen ist eine dabei oft genannte Krankheit. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass bei daran erkrankten Personen eine gastrointestinale Dysbiose vorliegt. Insbesondere ist die Zahl der Bakterien, die Butyrat, eine kurzkettige Fettsäure (SCFA), produzieren, beim menschlichen Diabetes Typ 2 Patienten im Vergleich zu den Kontrollpersonen zurückgegangen. Die kurzkettigen Fettsäurem Acetat, Butyrat und Propionat werden durch die Fermentation komplexer Polysaccharide durch Mikroben im Dickdarm produziert; diese Substanzen tragen zur Erleichterung des Glukose- und Energiestoffwechsels bei und unterstützen die lokale Immunfunktion. Insbesondere Butyrat liefert Energie für die Zellen der Dickdarmschleimhaut und kann die Insulinsensitivität und den Energieaufwand erhöhen. Ein verminderter Butyratspiegel kann signifikant mit der Entwicklung einer Insulinresistenz in Verbindung gebracht werden.
Der feline Diabetes mellitus
Der feline Diabetes mellitus (FDM) gilt als ein Tiermodell des menschlichen Diabetes Typ 2. Wie ihre menschlichen Pendants sind Katzen mit dieser Erkrankung im mittleren bis hohen Alter, häufig übergewichtig bis fettleibig und haben eine beeinträchtigte Insulinsekretion, periphere Insulinresistenz, Verlust von Beta-Inselzellen und die Entwicklung von Amyloidablagerungen in den insulinproduzierenden Pankreasinseln.
Eine aktuelle Studie zum felinen Diabetes mellitus
Die aktuelle Studie umfasste die genetische Sequenzierung von 121 mikrobiellen DNA-Proben aus dem Kot von 82 Privatkatzen aus Dänemark und der Schweiz und bestand aus zwei Teilen:
Nach der Extraktion aus den Kotproben wurden die mikrobiellen DNA-Konzentrationen geschätzt und dann mittels PCR vermehrt. Die Zusammensetzung der fäkalen bakteriellen Mikrobiota wurde durch die Next-Generation-Sequenzierung von 16S ribosomaler RNA bestimmt.
Die Katzen in der Studie
Von den 121 Kotproben wiesen die Proben von 62 Katzen (23 mit Diabetes, 15 übergewichtige und 24 normal gewichtige) genügend Nukleinsäurewerte auf, um in eine statistische Analyse einbezogen zu werden. Die meisten Katzen befanden sich nur im Haus, nur wenige hatten begrenzten Zugang nach draußen. Alle Katzen in der Studie waren über 6 Jahre alt, hatten in den vier Monaten vor dem Beginn der Untersuchungen keine Antibiotika erhalten und auch innerhalb von zwei Wochen nach der Aufnahme keine Probiotika oder Präbiotika erhalten.
Diabetes-Katzen haben ein weniger vielfältiges Mikrobiom
Alle bis auf eine (neu diagnostizierte) Katze mit Diabetes erhielten Insulin verabreicht, es wurden unterschiedliche Präparate verwendet. Im genetischen Sequenzierungsteil der Studie wurde festgestellt, dass die Diabetes-Katzen ein weniger vielfältiges gastrointestinales Mikrobiom aufwiesen als die anderen beiden Gruppen. Außerdem gab es Unterschiede in den Blutbildern:
Die verringerte Diversität des gastrointestinalen Mikrobioms und die Tendenz, mehr pro-inflammatorische Mikroben zu beherbergen, sowie die bei diabetischen Katzen beobachtete erhebliche Abnahme der Butyrat-produzierenden Bakterien verliefen parallel zu den Befunden bei Menschen mit Diabetes Typ 2. Diese Veränderungen wurden in der gesunden Gruppe der übergewichtigen Katzen nicht gefunden, so dass es wahrscheinlich ist, dass die Körperausprägung allein nicht für die Entwicklung von felinem Diabetes prädisponiert.
Keine Verbesserung des Mikrobioms durch Futterumstellung
Im zweiten, interventionellen Teil der Studie wurde nur eine Untergruppe der Katzen aus Dänemark (10 Katzen mit Diabetes mellitus, 11 normalgewichtige und 13 übergewichtige) vier Wochen lang mit einer kommerziellen proteinreichen und kohlenhydratarmen Trockennahrung (Royal Canin Diabetic Feline) gefüttert, und es wurden erneut Kotproben zur Analyse des mikrobiellen genetischen Materials entnommen. Der diätetische Eingriff verbesserte die Diversität bzw. Zusammensetzung des gastrointestinalen Mikrobioms bei den Diabetes-Katzen im Vergleich zu den beiden anderen Gruppen nicht. Obwohl die kleine Probengröße und die relativ kurze Behandlungsdauer in diesem Teil der Studie zu dem Fehlen der beobachteten signifikanten Veränderung beigetragen haben könnten, ist es möglich, dass eine probiotische Supplementierung, einschließlich Butyrat produzierender Bakterien, oder eine Fäkaltransplantation bei der zukünftigen Behandlung diabetischer Katzen wichtig sein könnte. Ein weiterer potenzieller Weg für künftige Forschungen könnte darin bestehen, den Einfluss einer für diabetische Katzen konzipierten proteinreichen Dosennahrung auf das gastrointestinale Mikrobiom dieser Patienten und auf gesunde Kontrollen zu untersuchen.
Quelle:
Kieler IN, Osto, M, et al. Diabetic cats have decreased gut microbial diversity and a lack of butyrate producing bacteria. Sci Rep 2019;9:4822.