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2019 PloS one Mechanismus / Präklinisch Trinken (HRW)

2019 · Bordoni — Positive Wirkung von elektrolysiertem reduziertem Wasser auf die Darmpermeabilität, die fäkale Mikrobiota und die Leber in einem Tiermodell der Parkinson-Krankheit

Originaltitel: Positive effect of an electrolyzed reduced water on gut permeability, fecal microbiota and liver in an animal model of Parkinson's disease.

Kurzfassung

In einem durch das Pestizid Permethrin ausgelösten Ratten-Parkinson-Modell schützte die Mitbehandlung mit elektrolysiertem reduziertem Wasser (ERW) die Darmbarriere, reduzierte die Leberentzündung und verschob die Darmmikrobiota in Richtung eines gesünderen Profils. ERW-behandelte Tiere zeigten eine geringere Darmdurchlässigkeit, mehr Butyrat-produzierende Bakterien und weniger Entzündungsmarker in der Leber als unbehandelte Parkinson-Modelltiere. Dies sind Tierbefunde und können nicht direkt auf den Menschen übertragen werden. (PLoS ONE, 2019.)

Klassifiziert als Mechanismus / Präklinisch-Studie mit Trinken (HRW). Siehe Methodik zur Evidenz-Einstufung.

Kommentar

Diese Tierstudie baut auf früheren Arbeiten derselben Gruppe auf, die ein Permethrin-Belastungs-Rattenmodell zur Nachahmung früher Parkinson-Pathologie verwenden. Bordoni et al. untersuchen die Darm–Leber–Gehirn-Achse durch Messung der Darmdurchlässigkeit (FITC-Dextran-Assay), der Tight-Junction-Proteine (Occludin, ZO-1), der Leberentzündung (iNOS, Neutrophileninfiltrate) und der Zusammensetzung der fäkalen Mikrobiota. ERW — das gelösten molekularen Wasserstoff enthält — zeigte sich in allen drei Kompartimenten schützend. Bemerkenswert sind die Mikrobiota-Verschiebungen (mehr Lachnospira und Butyrat-produzierende Gattungen in der ERW-Gruppe), die auf einen präbiotika-ähnlichen Effekt auf das Darm-Ökosystem hindeuten. Der Zusammenhang mit dem Fortschreiten der Parkinson-Erkrankung ist mechanistisch plausibel, bleibt aber spekulativ; in dieser Studie wurden keine Verhaltens- oder motorischen Endpunkte bewertet. Ein wichtiger Vorbehalt: ERW enthält sowohl H₂ als auch eine veränderte Mineralzusammensetzung, sodass die Zuschreibung aller Effekte allein auf H₂ weiterer kontrollierter Experimente bedarf.

Wichtige Zitate

  1. „Eine erhöhte Darmdurchlässigkeit, gemessen mittels FITC-Dextran-Assay, wurde in der PERM-Gruppe im Vergleich zu Kontroll- und PERM+ERW-Gruppen festgestellt.“ Original (EN): „Increased gut permeability, measured by FITC-dextran assay, was detected in PERM group compared to control and PERM+ERW groups.“ — ERW-Mitbehandlung bewahrte die Darmbarriere-Integrität im Parkinson-Modell
  2. „Die Anzahl von Entzündungsherden und Neutrophilen sowie iNOS-Proteingehalte waren in den Lebern PERM-behandelter Ratten höher als in PERM+ERW- und Kontrolltieren.“ Original (EN): „Number of inflammatory focis and neutrophils as well as iNOS protein levels were higher in livers of PERM-treated rats than in those of PERM+ERW and control rats.“ — ERW reduzierte die Leberentzündung
  3. „Höhere Häufigkeiten Butyrat-produzierender Bakterien wie Blautia, nicht klassifizierte Mitglieder der Lachnospiraceae-Familie … zusammen mit höheren Buttersäurewerten wurden in der PERM+ERW-Gruppe im Vergleich zu den anderen Gruppen festgestellt.“ Original (EN): „Higher abundances of butyrate-producing bacteria such as Blautia, U.m. of Lachnospiraceae family … together with higher butyric acid levels were detected in PERM+ERW group compared to the other groups.“ — ERW verschob die Mikrobiota in Richtung Butyrat-Produzenten — potenziell vorteilhaft für Darm und Gehirn

Unsere Einordnung

Dies ist eine Tierstudie (Ratte) — die Ergebnisse sind nicht direkt auf den Menschen übertragbar. Das Design ist sorgfältig kontrolliert (drei Gruppen: Kontrolle, PERM, PERM+ERW) und verwendet etablierte Assays. Die Befunde sind biologisch kohärent: Darmdurchlässigkeit, Leberentzündung und Mikrobiota-Zusammensetzung veränderten sich mit ERW in eine günstige Richtung. Ehrliche Limitationen: (1) ERW ist ein komplexes Gemisch, kein reines H₂-Wasser; (2) motorische oder Verhaltens-Parkinson-Endpunkte wurden in dieser Arbeit nicht gemessen; (3) das Permethrin-Modell nähert sich der frühen Parkinson-Pathologie an, ist aber kein validierter Goldstandard für die menschliche Erkrankung; (4) die Gruppengrößen sind im Abstract nicht explizit angegeben — die statistische Aussagekraft ist unklar. Die Arbeit ist hypothesengenerierend und unterstützt weitere Untersuchungen.

Studiendesign

Abstract (deutsche Übersetzung)

Innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft wächst das Bewusstsein für den starken Zusammenhang zwischen Darmentzündung und der Pathogenese der Parkinson-Krankheit (PD). In früheren Studien haben wir ein PD-Tiermodell entwickelt, bei dem Jungratten dem Pestizid Permethrin (PERM) ausgesetzt wurden. Hier beabsichtigten wir zu untersuchen, ob in unserem Tiermodell Veränderungen der Darmdurchlässigkeit, der fäkalen Mikrobiota und der Leberschädigung auftraten. Zudem testeten wir, ob die Mitbehandlung mit elektrolysiertem reduziertem Wasser (ERW) wirksam vor PERM-induzierten Veränderungen schützen konnte. Ratten (vom postnatalen Tag 6 bis 21) wurden täglich mit PERM, PERM+ERW oder Vehikel gavagiert, und Darm, Leber sowie Fäzes wurden bei 2 Monate alten Ratten analysiert. Eine erhöhte Darmdurchlässigkeit, gemessen mittels FITC-Dextran-Assay, wurde in der PERM-Gruppe im Vergleich zu Kontroll- und PERM+ERW-Gruppen festgestellt. Im Duodenum und Ileum war die Occludin-Konzentration in der Kontrollgruppe höher als in der PERM-Gruppe, während ZO-1 nur im Duodenum in der Kontrolle höher war als in PERM- und PERM+ERW-Gruppen. Anzahl entzündlicher Herde und Neutrophiler sowie iNOS-Proteinspiegel waren in den Lebern PERM-behandelter Ratten höher als in PERM+ERW- und Kontrolltieren. Die Analyse der fäkalen Mikrobiota zeigte, dass Lachnospira in der PERM-Gruppe weniger verbreitet und Defluviitaleaceae häufiger vorkamen, während die Mitbehandlung mit ERW gegen die PERM-Behandlung schützend war, da die Häufigkeiten von Lachnospira und Defluviitaleaceae ähnlich wie in der Kontrollgruppe waren. Höhere Häufigkeiten Butyrat-produzierender Bakterien wie Blautia, nicht klassifizierte Mitglieder der Lachnospiraceae-Familie, nicht klassifizierte Mitglieder der Ruminococcaceae-Familie, Papillibacter, Roseburia, Intestinimonas, Shuttleworthia zusammen mit höheren Buttersäurewerten wurden in der PERM+ERW-Gruppe im Vergleich zu den anderen Gruppen festgestellt. Zusammenfassend zeigte das PD-Tiermodell eine erhöhte Darmdurchlässigkeit zusammen mit Leberentzündung, die mit einer veränderten Darmmikrobiota korrelierte. Die positiven Auswirkungen der ERW-Mitbehandlung, die in Darm, Leber und Gehirn von Ratten beobachtet wurden, waren mit Veränderungen in der Darmmikrobiota verknüpft.
Original-Abstract (englisch)
There is growing awareness within the scientific community of the strong connection between the inflammation in the intestine and the pathogenesis of Parkinson's disease (PD). In previous studies we developed a PD animal model exposing pup rats to permethrin (PERM) pesticide. Here, we intended to explore whether in our animal model there were changes in gut permeability, fecal microbiota and hepatic injury. Moreover, we tested if the co-treatment with an electrolyzed reduced (ERW) was effective to protect against alterations induced by PERM. Rats (from postnatal day 6 to 21) were gavaged daily with PERM, PERM+ERW or vehicle and gut, liver and feces were analyzed in 2-months-old rats. Increased gut permeability, measured by FITC-dextran assay, was detected in PERM group compared to control and PERM+ERW groups. In duodenum and ileum, concentration of occludin was higher in control group than those measured in PERM group, whereas only in duodenum ZO-1 was higher in control than those measured in PERM and PERM+ERW groups. Number of inflammatory focis and neutrophils as well as iNOS protein levels were higher in livers of PERM-treated rats than in those of PERM+ERW and control rats. Fecal microbiota analysis revealed that Lachnospira was less abundant and Defluviitaleaceae more abundant in the PERM group, whereas the co-treatment with ERW was protective against PERM treatment since the abundances in Lachnospira and Defluviitaleaceae were similar to those in the control group. Higher abundances of butyrate- producing bacteria such as Blautia, U.m. of Lachnospiraceae family, U.m. of Ruminococcaceae family, Papillibacter, Roseburia, Intestinimonas, Shuttleworthia together with higher butyric acid levels were detected in PERM+ERW group compared to the other groups. In conclusion, the PD animal model showed increased intestinal permeability together with hepatic inflammation correlated with altered gut microbiota. The positive effects of ERW co-treatment observed in gut, liver and brain of rats were linked to changes on gut microbiota.

Quelle & Links

Screenshot der PubMed-Seite

Screenshot — PubMed 31600256

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