Kurzkettige Fettsäuren linderten die durch Fluorid hervorgerufene Neuroinflammation über die Darm-Hirn-Achse bei Ratten.

Fluorid ist ein essentielles Spurenelement, das für die Aufrechterhaltung normaler physiologischer Prozesse unerlässlich ist. Eine übermäßige Aufnahme kann jedoch zu erheblichen gesundheitlichen Problemen führen, darunter Neuroinflammation und Störungen der Darmflora (Chen et al., 2017; Yasin et al., 2025). In moderaten Mengen fördert Fluorid die Kalzifizierung von Zähnen und Knochen, erleichtert die Nervenleitung und unterstützt den Enzymstoffwechsel im Körper (Mohammadi et al., 2017; Xin et al., 2023). Eine übermäßige Fluoridaufnahme ist jedoch mit negativen gesundheitlichen Folgen wie Skelettfluorose und Zahnfluorose verbunden (Mumtaz et al., 2015; Solanki et al., 2022; Saha et al., 2024; Chang et al., 2025). Obwohl Projekte zur Verbesserung der Wasserqualität und zur Reduzierung des Fluoridgehalts die Häufigkeit dieser Erkrankungen verringert haben, entstehen bei industriellen Aktivitäten wie der Glasherstellung und der Stahlverhüttung weiterhin fluorhaltige Nebenprodukte, wodurch das Risiko einer Exposition des Menschen steigt (Wang et al., 2021; Tang et al., 2024).

Übermäßige Fluoridbelastung ist hochgiftig für den Darm, schädigt die Darmstruktur und stört sowohl die Darmmikrobiota als auch deren Mikroumgebung (Liu et al., 2019; Li et al., 2020). Darüber hinaus dürfen die neurotoxischen Wirkungen von Fluorid nicht außer Acht gelassen werden. Es wurde gezeigt, dass eine übermäßige Fluoridaufnahme die Mikroglia im zentralen Nervensystem überaktiviert und die Ausschüttung entzündungsfördernder Zytokine auslöst, die neuronale Schäden begünstigen und zu Neuroinflammation führen (Zhao et al., 2024). Trotz dieser Erkenntnisse ist der regulatorische Zusammenhang zwischen fluoridinduzierter Neuroinflammation und einem Ungleichgewicht des Darmmikrobioms noch unzureichend erforscht. Daher ist die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Dysregulation des Darmmikrobioms und Neuroinflammation unter Fluoridbelastung von entscheidender Bedeutung.

Während der frühen Entwicklung des Nervensystems reguliert das Darmmikrobiom Schlüsselfaktoren wie den vom Gehirn stammenden neurotrophen Faktor (BDNF), Synaptophysin und postsynaptische Dichteproteine ​​(PSD-Proteine) (Sorboni et al., 2022; Loh et al., 2024). Darüber hinaus werden Entwicklung, Reifung und Funktion von Mikroglia, Astrozyten und grenzflächenabhängigen Makrophagen durch mikrobiell-abhängige Signalwege beeinflusst. Prozesse wie Myelinisierung, Neurogenese und Mikroglia-Aktivierung hängen von der Zusammensetzung des Darmmikrobioms ab (Agirman et al., 2021). Von der Darmflora produzierte Metaboliten – wie kurzkettige Fettsäuren (SCFAs), Tryptophan-Metabolite, sekundäre Gallensäuren und Neurotransmitter-Analoga – dienen als Signalmoleküle, die die neuronale Aktivität, Neuroinflammation sowie die Synthese und Freisetzung von Neurotransmittern regulieren (Krautkramer et al., 2020). Keimfreie Mäuse zeigten eine abnorme Gehirnentwicklung und eine erhöhte Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke. Dies deutet darauf hin, dass eine verminderte Integrität der Blut-Hirn-Schranke den Eintritt von Immunzellen und bakteriellen Bestandteilen ins Gehirn ermöglichen und Neuroinflammationen beeinflussen kann (Cryan et al., 2020). Zusammengenommen unterstreichen diese Befunde die entscheidende Rolle der Darmmikrobiota für die Entwicklung, Reifung und Aufrechterhaltung einer normalen Funktion des Nervensystems (de Vos et al., 2022).

Das Darmmikrobiom bildet zudem eine schützende biologische Barriere auf der Oberfläche der Darmschleimhaut, erhält die Verbindungen der Epithelzellen aufrecht und reguliert die Darmpermeabilität (Farré et al., 2020). Bei Darmentzündungen führt eine erhöhte Durchlässigkeit der Darmgefäßbarriere dazu, dass bakterielle Toxine aus dem Darm in den Blutkreislauf gelangen und systemische Entzündungsreaktionen auslösen. Das zentrale Nervensystem, geschützt durch eine komplexe Gefäßbarriere – darunter die Blut-Hirn-Schranke und die Blut-Liquor-Schranke –, beschränkt normalerweise den Übertritt von Makromolekülen aus dem Blut ins Gehirn und erhält so ein stabiles Milieu im Hirngewebe aufrecht (Carloni et al., 2021; Morales-Soto et al., 2023). Ökologische Ungleichgewichte in der Darmmikrobiota können jedoch die Funktion der Darmbarriere beeinträchtigen und es Krankheitserregern, Lipopolysacchariden (LPS) und aus dem Darm stammenden Amyloidproteinen ermöglichen, in den peripheren Blutkreislauf zu gelangen. Diese Störung beeinträchtigt die Integrität der Blut-Hirn-Schranke und trägt zur Neuroinflammation bei (Pellegrini et al., 2023). Eine Schädigung der Darmbarriere kann zudem zur Verdrängung der Darmflora, zur Freisetzung pathogener Metaboliten oder zum Eindringen pathologischer Proteine ​​des zentralen Nervensystems in den Blutkreislauf führen. Dies kann potenziell Entzündungsreaktionen auslösen oder sich auf das Gehirn ausbreiten und dort Läsionen hervorrufen (Ommati et al., 2020).

Die durch Fluorid induzierte Neuroinflammation und ihr potenzieller regulatorischer Zusammenhang mit einem Ungleichgewicht der Darmmikrobiota sind in der bestehenden Literatur noch unzureichend erforscht. Während frühere Studien die einzelnen Auswirkungen der Fluoridexposition auf Neurotoxizität und Darmdysbiose untersucht haben, ist der mechanistische Zusammenhang zwischen diesen Phänomenen noch nicht vollständig aufgeklärt. Um diese wichtige Forschungslücke zu schließen, untersucht die vorliegende Studie die Regulationsmechanismen der Darm-Hirn-Achse bei fluoridinduzierter Neuroinflammation. Sie evaluiert das therapeutische Potenzial von kurzkettigen Fettsäuren (SCFAs) als Interventionsstrategie an Ratten.