Pdyn-Neuronen im Colon könnten Verstopfung, Darmbewegung und Bauchschmerzen verbinden

Verstopfung und Bauchschmerzen treten häufig gemeinsam auf. Trotzdem ist bislang nicht vollständig geklärt, wie das Nervensystem die Bewegung von Darminhalt durch den Darm mit den Empfindungen koordiniert, die aus dem Inneren des Darms stammen.

Eine neue Mausstudie hat nun eine Gruppe von Neuronen identifiziert, die zu beiden Vorgängen beitragen könnte.

Verstopfung, Bauchschmerzen und die Steuerung durch Nerven

Als Forschende diese Zellen in isolierten Colons aktivierten, bewegten sich Kotpellets mit höherer Wahrscheinlichkeit nach vorne. Wurden dieselben Neuronen in lebenden Mäusen aktiviert, zeigten die Tiere Verhaltensweisen, die mit Schmerz oder Unwohlsein in Verbindung gebracht werden.

Zusammen deuten die Ergebnisse darauf hin, dass identische Darmneuronen sowohl dabei helfen könnten, wie der Dickdarm seinen Inhalt weitertransportiert, als auch dabei, wie der Körper wahrnimmt, was im Inneren passiert.

"Diese Neuronen könnten direkt auf Entzündungen reagieren." – Arzt und Wissenschaftler Daniel Verbaro

Die Studie liegt als bioRxiv-Präprint vor und wurde noch keiner Peer-Review-Begutachtung unterzogen.

Enterisches Nervensystem: das Nervennetz des Darms

Der Verdauungstrakt verfügt über ein weitreichendes Netz von Nervenzellen, das als enterisches Nervensystem bekannt ist. Es wird mitunter als „zweites Gehirn“ beschrieben, weil es die Verdauung mitreguliert und die Muskelkontraktionen koordiniert, die Material durch den Darm befördern.

Eine 2025 in Nature veröffentlichte Studie zeigte, dass unterschiedliche Nährstoffe bei Mäusen verschiedene Gruppen enterischer Neuronen aktivieren. Das gilt als weiterer Hinweis darauf, dass das darm­eigene Nervensystem Signale aus dem Inneren des Darms erkennen und voneinander unterscheiden kann.

Gleichzeitig umfasst das enterische Nervensystem viele Neuronentypen, und Forschende arbeiten weiterhin daran, die Aufgaben der einzelnen Zellpopulationen im Detail zuzuordnen.

Pdyn und Prodynorphin: eine Neuronengruppe im Colon

Das Team durchsuchte Genexpressionsdaten nach einem Marker, mit dem sich sensorische Neuronen im Darm von sensorischen Nervenzellen unterscheiden lassen, die den Darm mit Gehirn und Rückenmark verbinden.

Dabei fiel Pdyn auf – das Gen, das für ein Protein namens Prodynorphin kodiert.

Mit genetisch veränderten Mäusen verfolgten die Forschenden Neuronen, die mit Pdyn assoziiert sind. Sie stellten fest, dass diese Zellen im Nervensystem des Colons besonders stark vertreten waren; ein Teil davon gehörte zu dem Nervennetz, das die Darmbewegung steuert.

Damit hatten die Forschenden eine Möglichkeit, eine klar definierte Neuronengruppe zu untersuchen, die den Weitertransport von Darminhalt unterstützen könnte.

Auch das elektrische Verhalten dieser Zellen lieferte ein charakteristisches Muster: Auf eine Stimulation reagierten sie in kurzen, schnellen Schüben – sie erzeugten ein oder zwei Signale und wurden danach still, selbst wenn die Stimulation anhielt.

Ex-vivo-Experimente: Aktivierung beschleunigt die Bewegung von Kotpellets

Als Nächstes aktivierte das Team diese Neuronen mit Licht, um ihren Einfluss auf die Darmbewegung zu prüfen. Wurden die Neuronen in aus Mäusen entnommenen Colons stimuliert, bewegten sich Kotpellets nach vorn.

"Unsere ex vivo Experimente liefern dafür die stärksten Belege", sagte Daniel Verbaro, Kinderarzt sowie Arzt und Wissenschaftler an der Washington University School of Medicine in St. Louis, gegenüber ScienceAlert.

Weil der Colon aus dem Körper entfernt war, erhielt er keine Signale mehr aus Gehirn, Rückenmark oder von äusseren Nerven. So konnten die Forschenden beobachten, was das darm­eigene Nervensystem ohne Einflüsse von aussen leisten kann.

In-vivo-Tests: kein Mehr an Stuhl, aber Hinweise auf Unwohlsein

In lebenden Mäusen veränderte die Stimulation derselben Neuronen jedoch nicht die Menge an Stuhl, die die Tiere produzierten. Verbaro zufolge könnte das daran liegen, dass die Darmbewegung im lebenden Organismus von Signalen sowohl aus dem enterischen Nervensystem als auch von Nerven ausserhalb des Darms abhängt.

"Wahrscheinlich kontrolliert die Kombination aus diesen externen Signalen und den Signalen des enterischen Nervensystems die gastrointestinale Motilität in der Maus", sagte er.

Obwohl sich die Stuhlausscheidung nicht veränderte, zeigte sich eine andere Reaktion: Die Mäuse erstarrten und zogen die Bereiche um die Augen zusammen. Solche Verhaltensweisen können bei Mäusen auf Schmerz oder Unbehagen hindeuten.

Die Ergebnisse sprechen damit dafür, dass diese Neuronen nicht nur an der Darmbewegung beteiligt sein könnten, sondern auch daran, was im Darminneren registriert wird. Allerdings ist bislang unklar, was die Mäuse dabei genau empfanden oder ob die Neuronen Schmerz direkt auslösen.

"Wir haben nicht aufgearbeitet, wie diese Funktionen miteinander verbunden sind", sagte Verbaro.

Entzündungssignale, Relevanz für Menschen und Einordnung

Ausserdem fanden die Forschenden Hinweise darauf, dass diese Neuronen Eigenschaften tragen, die ihnen ermöglichen könnten, Signale zu erkennen, die mit Entzündungen zusammenhängen.

Daher vermuten sie, dass die Zellen auf Entzündung reagieren könnten – experimentell gezeigt wurde das bislang jedoch nicht.

"Diese Neuronen exprimieren in gesunden Mäusen Untereinheiten von Zytokinrezeptoren, und das bringt uns zu der Hypothese, dass diese Neuronen direkt auf Entzündungen reagieren könnten", erklärte Verbaro.

Ähnliche enterische Neuronen wurden auch im menschlichen Darm gefunden. Ob diese Zellen bei Menschen die Darmbewegung und Schmerzen beeinflussen, ist jedoch weiterhin offen.

"Ich glaube, diese Arbeit wird uns letztlich helfen, menschliche GI-Symptome zu verstehen", sagte Verbaro.

"Ich denke, es wird entscheidend sein zu wissen, ob enterische Neuronen beim Menschen ebenfalls eine Rolle bei Darmschmerzen spielen. Das wird es uns ermöglichen, Strategien besser zu entwickeln, die auf Motilität und/oder Schmerz abzielen."

Langfristig könnten die Befunde zu einem besseren Verständnis von Erkrankungen wie chronischer Verstopfung und dem Reizdarmsyndrom beitragen. Allerdings wurde keine der beiden Erkrankungen in dieser Studie direkt untersucht.

Da die Arbeit noch nicht peer-reviewt wurde, müssen die Ergebnisse durch weitere Forschung bestätigt werden.

Die Forschung ist als Präprint auf bioRxiv verfügbar.

Dieser Artikel wurde von Michael Irving auf Fakten geprüft und von Rebecca Dyer redigiert. Auch wenn wir grossen Wert auf unseren Prozess legen, sind wir nur Menschen. Wenn Ihnen ein Fehler auffällt, lassen Sie es uns bitte wissen.

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