Mikrobiom: Sinnvolle Massentierhaltung

15. April 2016
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Forscher führen Asthma, Typ-1-Diabetes oder Allergien auf genetische Risiken und Umwelteinflüsse zurück. Viele Arbeiten zeigen, wie wichtig das Darmmikrobiom in diesem Kontext ist. Statt spät zu behandeln, lohnt es sich, bakterielle Mitbewohner von der Wiege bis zur Bahre zu behüten.

Eine Wohngemeinschaft der besonderen Art: In unserem Darm tummeln sich zehn bis 100 Billionen Bakterien, schätzen Wissenschaftler. Beim MetaHIT-Projekt (Metaenomics oft the Human Intestinal Tract) fanden sie mehr als 1.000 unterschiedliche Spezies mit 3,3 Millionen Genen. Welche Bedeutung dieses Mikrobiom tatsächlich hat, zeigt sich immer deutlicher. Ein Überblick.

Diabetes eingedämmt

Ramnik J. Xavier, Cambridge, fand heraus, dass sich das Mikrobiom von Säuglingen ändert, weit bevor es zu Typ-1-Diabetes kommt. Zusammen mit Kollegen rekrutierte er im Rahmen der DIABIMMUNE-Studie 33 Kleinkinder aus Finnland und Estland, um regionale Unterschiede zu erklären. Alle Probanden hatten Risikofaktoren für Typ-1-Diabetes.

Rund zwölf Monate vor Ausbruch der Autoimmunerkrankung verringerte sich die Alpha-Diversität um 25 Prozent. Wissenschaftler verstehen darunter ein statistisches Maß für die Artenvielfalt in eng umgrenzten Gebieten. Bakterien mit vermutlich protektivem Einfluss verschwanden zu Gunsten von Keimen, die Xavier als „potenziell gefährlich“ bezeichnet. Sie führen vermehrt zu Entzündungen. Das Metabolom, sprich die gesamte Stoffwechselleistung aller Bakterien, änderte sich dabei nicht. Die Forscher halten jetzt nicht nur Stuhlanalysen für möglich. Sie schreiben, Risikopatienten könnten vielleicht von Stuhltransplantationen profitieren, um nicht an Typ-1-Diabetes zu erkranken. Momentan setzen Ärzte das Verfahren vor allem bei Clostridium-difficile-assoziierten Diarrhöen ein.

Die Alternative: Erhalten Kinder in den ersten 27 Tagen ihres Lebens Probiotika, haben sie ein statistisch signifikant geringeres Risiko, Insel-Autoantikörper zu entwickeln. Das fand Ulla Uusitalo, Tampa, zusammen mit Kollegen des TEDDY-Konsortiums (The Environmental Determinants of Diabetes in the Young) heraus.

Darm schützt Lunge

Kleine Patienten leiden nicht nur an Stoffwechselerkrankungen. Atopien kommen weitaus häufiger vor. Marie-Claire Arrieta aus Vancouver untersuchte Stuhlproben von 319 Säuglingen. Sie verfolgte das Wohlergehen ihrer kleinen Probanden über drei Jahre hinweg. Kindern, die später an Asthma erkrankten, fehlten FLVR-Bakterien, also Faecalibacterium, Lachnospira, Veillonella und Rothia. Im Umkehrschluss wollte Arrieta wissen, ob diese Keime schützende Eigenschaften haben.

Übertrug Arrieta Stuhl von asthmagefährdeten Kindern in den Darm steriler, neugeborener Mäuse, kam es zu folgendem Effekt: Reizten Forscher deren Atemwege, traten tatsächlich entzündliche Reaktionen auf. Bekamen Tiere jedoch FLVR-Bakterien, blieben asthmaähnliche Symptome aus. Das könnte an Stoffwechselprodukten wie kurzkettigen Fettsäuren liegen, spekulieren die Autoren. Sie schlagen weitere Studien vor, um die Bedeutung verschiedener Keime einzuschätzen.

Kleine Moleküle mit Biss

Kurzkettige Fettsäuren spielen auch eine Rolle, um schwere Graft-versus-Host-Reaktionen nach allogenen Stammzelltransplantationen abzumildern. Nathan D. Mathewson aus Ann Arbor, Michigan wollte in erster Linie schwere Darmschädigungen vermeiden. Gab er Mäusen nach einer allogenen Stammzelltransplantation per Magensonde Butyrat oder Bakterien, die Butyrat produzierten, kam es zu deutlich geringeren unerwünschten Reaktionen. Mathewson führt seine Beobachtung auf zwei Mechanismen zurück: Einerseits wirkt das Molekül als Energiequelle für Epithelzellen. Andererseits hemmt es Histon-Deacetylasen. Diese Enzyme regeln nicht nur Transkriptionsprozesse. Sie steuern auch den Zellzyklus inklusive Untergang von Darmepithel. Nach seinem Erfolg bei Nagern plant Mathewson jetzt klinische Studien. Er will versuchen, Butyrat-produzierende Bakterien im menschlichen Darm mit Stärkederivaten zu „füttern“, die wir nicht aufschließen können.

Mal gut, mal schlecht

Darmbakterien haben aber nicht nur – wie die genannten Studien erahnen lassen – wünschenswerte Effekte, sondern führen auch zur Verschlimmerung bestimmter Erkrankungen. Das hat folgenden Hintergrund: Kurz nach der Geburt besiedeln Bakterien unseren Darm, und das Immunsystem entwickelt über regulatorische T-Zellen eine gewisse Toleranz. Diese Spezies spielen älteren Arbeiten zufolge auch bei Schlaganfällen eine zentrale Rolle. Bei transgenen Mäusen, deren Immunsystem keine regulatorischen T-Helferzellen besitzt, fällt die Schädigung nach einem Schlaganfall um 75 Prozent geringer als beim Wildtyp.

Corinne Benakis aus New York ging jetzt der Frage nach, ob pharmakologische Interventionen möglich sind – und kam zu einer differenzierteren Sichtweise. Sie behandelte Nager zwei Wochen lang mit Amoxicillin und Clavulansäure. Anschließend simulierte Benakis einen Schlaganfall, indem sie Hirnarterien blockierte. Tatsächlich fiel die Schädigung um 60 Prozent geringer aus als bei der Kontrollgruppe. Im Darm fanden Wissenschaftler nach der Antibiotikagabe mehr regulatorische T-Zellen. Gleichzeitig gab es weniger gamma-delta-T-Zellen: ein Zelltyp, der laut Benakis sogar die weichen Hirnhäute erreicht. Die klinische Relevanz ist noch unklar. Rein spekulativ könnten Menschen mit hohem Schlaganfallrisiko von einer Antibiotikaprophylaxe profitieren.

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2 Kommentare:

Ein hervorragender Artikel zur bislang noch wenig erforschten Bedeutung des Mikrobioms. Die komplexen Zusammenhänge konnten leider nur angedeutet werden, vermitteln aber dennoch die weitreichenden Einflüsse auf verschiedenste Ebenen unseres Körpers. Es gibt inzwischen auch schon Studien zu Veränderungen des Mikrobioms und psychischen Erkrankung. Wird spannend, wie dieses Wissen unsere künftige Medizinund hhoffentlich auch Ernährung beeinflussen wird.

#2 |
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Gast
Gast

Sie möchten uns also mitteilen,
dass das “Mikrobiom” so nützlich ist, dass man es mit Antibiotika zerstören sollte?

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