Wechselwirkung zwischen entwicklungsbedingten Veränderungen in der Darmphysiologie, dem Mikrobiom und dem Wachstum von Jugendlichen

• Antragsteller: Dr. Gilles Storelli
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561529502

Die Entwicklung von Tieren umfasst mehrere Phasen mit spezifischen Zielen, wie Wachstum oder Fortpflanzung. Jedes dieser Lebensstadien hat spezifische Ernährungs- und Stoffwechselbedürfnisse, und bestimmte Organe müssen ihre Funktion anpassen, um diese Anforderungen zu erfüllen. Wir untersuchen dieses Zusammenspiel zwischen Entwicklung, Organphysiologie und Gesundheit anhand des wirbellosen Tieres Drosophila. Drosophila haben einen raschen Lebenszyklus, in dem Embryogenese, Säuglingsalter, Pubertät (Metamorphose) und Erwachsenenalter sehr unterschiedliche Phasen darstellen. Die juvenile Phase ist dem Wachstum gewidmet und in drei Larvenstadien unterteilt. Wir haben herausgefunden, dass es im letzten Larvenstadium zu einer Umstellung der Darmfunktion kommt, bei der die Verdauung, der Stoffwechsel und der Transport von Nährstoffen akut aktiviert werden. Diese Umstellung beschleunigt das Wachstum und beschleunigt die Reifung. Wir werden nun die Signalnetzwerke analysieren, die die funktionelle Reifung des Darms steuern (Ziel 1). Unsere Ergebnisse werfen auch ein Paradoxon auf: Warum ist die Darmfunktion nicht sofort nach der Embryogenese voll aktiviert, wenn doch Nährstoffe für das Wachstum unerlässlich sind? Dies deutet darauf hin, dass eine maximale Darmfunktion für die Physiologie sehr junger Tiere nachteilig sein könnte. Wir werden untersuchen, ob es bei Jungtieren Kompromisse zwischen Verdauung, Wachstum und Gesundheit gibt. Insbesondere werden wir untersuchen, ob ein hoher Darmstoffwechsel eine Dysbiose der Mikrobiota begünstigen könnte (Ziel 2). Parallel dazu spielen Verdauungsenzyme eine wichtige Rolle beim Abbau von Makronährstoffen, können aber nicht zwischen selbst und fremd unterscheiden und können Gewebe schädigen. Wir werden feststellen, ob die Produktion von Verdauungsenzymen verzögert wird, bis der Darm eine ausreichende Regenerationsfähigkeit erlangt hat (Ziel 3). Diese Studien gehen über die Entdeckung hinaus, dass sich die Physiologie des Darms während der Entwicklung radikal verändert, und befassen sich mit zwei Schlüsselmerkmalen dieses Phänomens: den Mechanismen, die dieser Veränderung zugrunde liegen, und den physiologischen Gründen für ihren Zeitpunkt. Aus einem breiteren Blickwinkel betrachtet, wird diese Arbeit feststellen, ob Fehlkoordinationen zwischen Darmfunktion und Entwicklung die Gesundheit von Jugendlichen beeinträchtigen könnten, und den Beitrag des Mikrobioms zu diesen Beziehungen untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen