In der Biologie galten Zytokinine lange Zeit als exklusive Regulatoren des Pflanzenreichs, die dort unter anderem das Wachstum und die Reaktion auf Stress steuern. Dass diese Stoffe auch im menschlichen Organismus eine wesentliche Rolle spielen könnten, war bisher kaum erforscht. Ein Forschungsteam vom Biozentrum der Universität Würzburg hat jetzt jedoch nachgewiesen, dass Zytokinine systemisch in verschiedenen Organen von Säugetieren – und damit auch beim Menschen – vorkommen.

Seine Ergebnisse hat das Team in der Fachzeitschrift Gut Microbes veröffentlicht. Verantwortlich dafür waren die Biochemikerin PD Dr. Eman M. Othman-Sholkamy und der Bioinformatiker Professor Thomas Dandekar.

Das Forschungsteam zeigt am Beispiel von fünf verschiedenen Spezies – vom Fleisch- bis zum Allesfresser –, dass Zytokinine fester Bestandteil der Säugetier-Physiologie sind. Darüber hinaus gelang den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Nachweis, dass diese Botenstoffe nicht lokal begrenzt vorliegen, sondern über die Blutbahn im gesamten Körper verteilt werden.

Allerdings gibt es deutliche Unterschiede der Zytokinin-Konzentrationen bei Pflanze und Säugetier: In Pflanzen liegen die Werte etwa vier- bis zehnmal höher als im tierischen oder menschlichen Blutserum. Dennoch sind diese Moleküle vermutlich keine rein passiven Begleitstoffe. Die Forschungsergebnisse legen nahe, dass sie wichtige Funktionen übernehmen könnten, etwa beim Muskelwachstum, in Prozessen der Zellalterung oder beim Schutz von Nervenzellen.

Um den Ursprung der Zytokinine zu identifizieren, haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kontrollierte Fütterungsexperimente durchgeführt und im Anschluss daran das Mikrobiom der Tiere unter die Lupe genommen. Mikrobiom: Der Begriff beschreibt die Gesamtheit aller Mikroorganismen wie beispielsweise Bakterien, Viren und Pilze, die den Körper besiedeln. Um die genetischen Grundlagen zu verstehen, haben sie einen gewaltigen Datensatz von 2,3 Milliarden Gen-Sequenzen aus dem Global Microbial Gene Catalogue analysiert. Die zentralen Ergebnisse lauten:

• Einfluss der Nahrung: Ein achtstündiger Fastenzeitraum führte bei Mäusen zu einer signifikanten Absenkung der Hormonwerte im Blutserum und Urin. Dies belegt, dass die tägliche Aufnahme über die Nahrung eine primäre Quelle für den Zytokinin-Pool darstellt.
• Bedeutung der Darmflora: In sogenannten „keimfreien“ Mäusen, denen ein natürliches Mikrobiom fehlt, wurden deutlich geringere Mengen der Botenstoffe nachgewiesen. Metagenom-Analysen identifizierten jedoch spezifische Gene für die Zytokinin-Produktion in verschiedenen Bakterienstämmen.
• Eigene Zytokinin-Produzenten: Eine besondere Rolle könnte das körpereigene Gen TRIT1 spielen. Dieses Gen ist mit der Synthese spezieller Zytokinin-Typen assoziiert. Sein Vorhandensein deutet darauf hin, dass Säugetiere nicht nur auf externe Quellen angewiesen sind, sondern ein eigenes genetisches Repertoire besitzen, um diese Stoffe in geringen Mengen selbst herzustellen.
• Inaktive Hormonspeicher: Im Rahmen der biochemischen Analyse stießen die Forscherinnen und Forscher auf das sogenannte Zytokinin-O-Glucosid. Diese Verbindung fungiert im Körper als inaktive Speicherform des Hormons, die bei Bedarf in die aktive Wirkform umgewandelt werden kann.

Die Verteilung der Zytokinine beschränkt sich keineswegs auf das Blut. Die Forschenden wiesen die Stoffe in Niere, Herz und Leber nach. Diese flächendeckende Präsenz in lebenswichtigen Organen unterstreicht ihren Worten nach die potenzielle biologische Relevanz. „Wenn diese Stoffe systemisch in peripheren Geweben vorgehalten werden, liegt die Vermutung nahe, dass sie Einfluss auf grundlegende Prozesse wie die zelluläre Alterung oder die Immunantwort nehmen könnten“, sagt Erstautorin Eman M. Othman-Sholkamy. Dementsprechend könnten die Ergebnisse eine hohe medizinische und gesellschaftliche Bedeutung für das Verständnis der langfristigen Gesundheitserhaltung besitzen.

„Das Vorkommen dieser ‚botanischen‘ Hormone im menschlichen Körper eröffnet möglicherweise neue Ansätze für die Medizin“, ergänzt Thomas Dandekar. Künftige Studien sollten deshalb klären, inwiefern Zytokinine therapeutisch bei Entzündungen oder neurodegenerativen Erkrankungen wie Chorea Huntington eingesetzt werden können.

Eman M. Othman-Sholkamy, Muhammed Naseem und Thomas Dandekar gehörten zu den ersten Forschungsgruppen, die sich mit Zytokininen im Zusammenhang mit Infektionen (Naseem et al., 2012), deren Signale in allen Bereichen des Lebens (Naseem et al., 2015) sowie deren Vorkommen beim Menschen, bei Säugetieren und beim Schutz vor Redoxstress (Othman-Sholkamy et al., 2016) befassten.

Zusammen haben die drei Autoren zwanzig wissenschaftliche Studien zu diesem Thema veröffentlicht. Parallel zu der hier vorgestellten Studie veröffentlichten sie zudem einen Übersichtsartikel in Gut Microbes. Darin geben sie einen umfassenden Überblick über Zytokinine und das menschliche Mikrobiom als unverzichtbaren biologischen Partner, der den Stoffwechsel, das Immunsystem und die Wirksamkeit von Medikamenten maßgeblich beeinflusst.

Publikationen

Eman M. Othman, Elena Bencurova, Pamela Ferretti, Peer Bork, Alvaro Rodriguez del Rio, Jaime Huerta-Cepas, Ignazio Caruana, Rania Abdel-latif, Aman Akash, Alfonso Albacete, Feras Lafi, Thomas Dandekar & Muhammad Naseem (2026). Diet and microbiome shape small-molecule cytokinin pools in mammals, Gut Microbes, 18:1, 2679497, DOI: 10.1080/19490976.2026.2679497 

Gavanji, S., Suhail, M., Bencurova, E., Dandekar, T., & Othman, E. M. (2026). Recent advances and clinical relevance of microbiome dynamics in health and disease. Gut Microbes, 18(1). https://doi.org/10.1080/19490976.2026.2679197

Kontakt

Prof. Dr. Thomas Dandekar, Lehrstuhl für Bioinformatik, T +49 931 31-84551, thomas.dandekar@uni-wuerzburg.de

PD Dr. Eman Sholkamy, Lehrstuhl für Biochemie I, eman.sholkamy@uni-wuerzburg.de