ZIEL Promotionsprogramm

Titel der Doktorarbeit

Breaking down Barriers: Understanding the Role of Anaerobic Bacteria in the Skin

Projektbeschreibung

Atopic eczema (AE) is an inflammatory skin disorder that is increasing in prevalence (Williams H., et al. 2008; Asher MI., et al. 2006). Most of the research done on this topic has focused on the disturbance of the aerobic microbial layer above the stratum corneum, but inflammation may be caused by the loss of anaerobic microbes lying beneath that skin layer (Nakatsuji T, et al 2013).  The stratum corneum is fractured in patients with AE, and this allows oxygen to reach and disrupt the environment where the anaerobic bacteria live (Tabata N, et al 1998; Nakatsuji, T et al 2013). It has been shown that skin microbiome diversity is lower in AE patients, and the diversity is significantly lower in perforated skin than with it intact. Though this change might solely result from an increase in S. aureus, it also implies the possibility that the size of the anaerobic microbiome may be drastically reduced, which indeed may be the cause of AE (Gong J, et al 2006; Reiger M, et al 2016). Anaerobic bacteria are known to have pH reducing metabolites, such as short chain fatty acids, and, compared to the healthy controls, in AE patients the skin pH is increased (Jang et al 2015).  In this project, we aim to isolate, characterize, and define the role of anaerobic bacteria in the skin, and to determine their relationship to the development of AE.

Titel der Doktorarbeit

Modulation der mikrobiellen Produktion von Markern aus der Ernährung mittels Ernährungsintervention

Projektbeschreibung 

Biomarker der Ernährung sind ein wertvolles Mittel den Verzehr von Nahrungsmitteln objektiv zu erfassen. Leider gibt es jedoch nur wenige Biomarker, die bislang ausreichend gut validiert sind ^[1]. Darüber hinaus sind aber Biomarker einer Reihe inter- und intraindividuelller Schwankungen unterworfen, da sie häufig durch verschiedenartige endogene und exogene Einflüsse moduliert werden können, wie z.B. der Genetik, dem Lebensstil oder physiologischen Faktoren wie dem intestinalen Mikrobiom ^[2]. Aus diesem Grund hatte die Food-Biomarker Alliance (FoodBAll) zum Ziel (neue) Biomarker systematisch zu evaluieren und zu validieren ^[3,4].
Im Rahmen eines Folgeprojekts wollen wir nun die Arbeiten an Nahrungsmarkern fortführen. In einer humanen Verzehrsstudie wollen wir den Einfluss von Ballaststoffen auf bestimmte Biomarker untersuchen. Ein weiteres Augenmerk liegt dabei auch auf die Plastizität des intestinalen Mikrobioms unter der Intervention. 

[1]     E. M. Brouwer-Brolsma, L. Brennan, C. A. Drevon, H. van Kranen, C. Manach, L. O. Dragsted, H. M. Roche, C. Andres-Lacueva, S. J. L. Bakker, J. Bouwman et al., The Proceedings of the Nutrition Society, DOI: 10.1017/S0029665117003949.

[2]     A. Scalbert, L. Brennan, C. Manach, C. Andres-Lacueva, L. O. Dragsted, J. Draper, S. M. Rappaport, J. J. J. van der Hooft, D. S. Wishart, The American journal of clinical nutrition, DOI: 10.3945/ajcn.113.076133.

[3]     Ulaszewska MM, Weinert CH, Trimigno A, Portmann R, Lacueva CA, Badertscher R, Brennan L, Brunius C, Bub A, Capozzi F, Rosso MC, Cordero CE, Daniel H, Durand S, Egert B, Ferrario PG, Feskens EJM, Franceschi P, Garcia-Aloy M, Giacomoni F, Giesbertz P, Domínguez RG, Hanhineva K, Hemeryck LY, Kopka J, Kulling S, Llorach R, Manach C, Mattivi F, Migné C, Münger LH, Ott B, Picone G, Pimentel G, Pujos-Guillot E, Riccadonna S, Rist M, Rombouts C, Rubert J, Skurk T, Sri Harsha PSC, van Meulebroek L, Vanhaecke L, Vázquez-Fresno R, Wishard D, and Vergères G. Nutrimetabolomics: An Integrative Action for Metabolomic Analyses in Human Nutritional Studies. Mol Nutr Food Res 2018:e1800384. Doi: http://dx.doi.org/10.1002/mnfr.201800384<

Titel der Doktorarbeit

Microbial Transformation of dietary fatty acids into active metabolites in the gut 

Projektbeschreibung

Der mikrobielle Fettsäuremetabolismus im menschlichen Darm spielt eine wichtige Rolle für die menschliche Gesundheit. Die maßgeblich dafür verantwortlichen Organismen sind jedoch nicht bekannt. Das Projekt hat zum Ziel , (1) Schlüsselorganismen des anaeroben Fettsäureabbaus im Darm zu identifizieren, (2) die Auswirkungen von Ernährungsinterventionen auf Zusammensetzung und Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaft zu untersuchen, sowie (3) Schlüsselmetabolite zu identifizieren, die möglicherweise als Treiber für Mikroben-Mikroben-Interaktionen bzw. Wirts-Mikroben-Interaktionen fungieren. Zunächst wird die Umsetzung von ausgewählten Fettsäuren durch Minimalkonsortien in vitro in einem anaeroben Fermenter-System sowie in vivo im Mausmodell mittels Metabolom- und Metatranskriptomanalysen untersucht. Im Anschluss werden die Erkenntnisse auf die Untersuchung von Schlüsselorganismen und-Prozessen in komplexeren mikrobiellen Gemeinschaften übertragen.

Titel der Doktorarbeit

Enteroendocrine cells and regulation of feeding behavior

Projektbeschreibung

Enteroendocrine cells (EECs) are a key component of the gut epithelium. They interact with the external gut environment and play an active role in the homeostasis of the animal. They release different molecules, from neuropeptides to hormones, that affect their immediate surroundings or travel along the animal to reach distal regions. EECs can respond to a variety of stimuli, such as food presence in the gut, integrity of the epithelium and the composition of the microbiota, by expression of different receptors. However, whether and how EECs modulate animal behavior, such as feeding related decisions, has not been studied at sufficient detail, although it could have broad implications in behavior and metabolism.

Project: The interaction between GR activity and microbiome

Phd Student: Zhanhua Xing

Supervisors: Nina Henriette Uhlenhaut, Britta Spanier

Introduction

Ontologically, the gut is the important organ as it is a place of host-microbiome interaction. The gut microbiome produces macromolecules such as short-chain fatty acids and bile acids, which in turn mediates diverse metabolic processes. The dysfunction in the production of microbiota-derived metabolites due to the (micro-)environmental factors, diet could result in the over activation of immune cells. A potential contribution of this dysfunction has recently been linked to the development of diseases involving inflammation like inflammatory bowel diseases and cancer. The synthetic glucocorticoids such as dexamethasone have been widely used in the clinic to treat severe inflammatory conditions. Besides, glucocorticoids is also known as a potential metabolic regulator. Glucocorticoids is the ligand of glucocorticoids receptor (GR), which is a transcription regulator of genes involved in inflammation, metabolism etc. However the crosstalk between glucocorticoids receptor and gut microbiome is not clear yet. Thus, in this Ph.D. project, we are interested in understanding the impact of glucocorticoids receptor activity on the gut microbiome and vice versa.