Abwehr aus dem Bauch: Wie die Darmflora unser Immunsystem aktiviert

Ein Wissenschaftsteam der Universitätsmedizin Mainz belegt in einer aktuellen Studie, wie die Darmflora dazu beiträgt, das komplexe Immunsystem des gesamten Körpers zu aktivieren. Angeregt durch Signale aus der Darmflora schütten spezielle Zellen einen Botenstoff aus, der für eine Grundaktivierung der körpereigenen Abwehrkräfte sorgt.

Die Forschungsarbeit aus Mainz zeigt jedoch auch, dass eine Grundaktivierung durch die Darmflora das Risiko von Autoimmunerkrankungen mit sich bringt. Die Arbeit unter Leitung von Dr. Hans Christian Probst wurde in Kooperationen mit den Universitätskliniken in Berlin, Bern, Bonn und Hannover durchgeführt.

Unsere Gesundheit ist zu jedem Zeitpunkt unseres Lebens durch infektiöse Erreger wie Viren, Bakterien, Pilze und Parasiten gefährdet. Das Immunsystem mit seiner Vielzahl an verschiedenen Zelltypen und Organen schützt uns vor diesen Angriffen.

Gleichzeitig ist unser Körper an seinen Grenzflächen zur Außenwelt, den Epithelien, insbesondere an der Darmschleimhaut, dicht mit Mikroorganismen, besiedelt, mit denen wir eine friedliche Koexistenz führen.

Seit einiger Zeit mehren sich in der Forschung die Hinweise, dass diese Mikroorganismen sowohl die Bekämpfung von Infektionen und Krebszellen durch das Immunsystem beeinflussen als auch eine Rolle bei Autoimmunerkrankungen spielen.

Wissenschaftlern der Arbeitsgruppe von Dr. Hans Christian Probst am Institut für Immunologie der Universitätsmedizin Mainz ist es jetzt gelungen, einen wichtigen Signalweg, über den die Darmflora das gesamte Immunsystem beeinflusst, aufzudecken.

Das Forschungsteam um den Immunologen Dr. Hans Christian Probst beschäftigt sich seit Längerem mit den Mechanismen, die die Funktion von dendritischen Zellen kontrollieren. Diese Zellen bilden so etwas wie die Alarmzentrale des Immunsystems. Sie erkennen die Anwesenheit von infektiösen Erregern und lösen die Immunreaktion aus.

Mit ihrer Arbeit konnten die Wissenschaftler nun nachweisen, dass neben den dendritischen Zellen an den Epithelien in direktem Kontakt zum dort siedelnden Mikrobiom, auch solche in weiter entfernten Organen durch das Mikrobiom aktiviert werden.

„Wir haben insbesondere untersucht, wie dendritische Zellen über die Entfernung Signale von der Darmflora an den Epithelien aufnehmen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die sogenannten plasmazytoiden dendritischen Zellen Bestandteile der Darmflora erkennen und darauf mit der Produktion einer geringen Menge von Interferon reagieren“, sagt der Immunologe Dr. Hans Christian Probst von der Universitätsmedizin Mainz.

„Diese geringen Menge Interferon, um ein vielfaches geringer als die Menge, die etwa in einer Virusinfektion gebildet wird, versetzen die dendritischen Zellen in einen voraktivierten Zustand“ erklärt Dr. Sabine Muth, Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Immunologie der Universitätsmedizin Mainz und Erstautorin der Studie. „Wir waren überrascht, dass diese Voraktivierung absolut notwendig ist, damit dendritische Zellen überhaupt Immunantworten auslösen können.

Gleichzeitig haben wir beobachtet, dass diese Voraktivierung der dendritischen Zellen durch Interferon fehlgeleitete Immunreaktionen und Autoimmunität auslösen kann, wenn sie nicht konstant durch Sicherheitsmechanismen des Immunsystems wie regulatorische T-Zellen unterdrückt wird“, so Dr. Sabine Muth weiter.

Die Forschungsarbeit ist Resultat einer mehrjährigen, engen Kooperation des Mainzer Institutes für Immunologie unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Hansjörg Schild, mit der Arbeitsgruppe um den ehemaligen Direktor der Mikrobiologie der Universitätsmedizin Mainz, Prof. Dr. Andreas Diefenbach, Charité in Berlin.

Die Berliner Arbeitsgruppe hat insbesondere den Stoffwechsel der dendritischen Zellen untersucht und dabei beobachtet, dass dendritische Zellen, welche kein Interferonsignal erhalten, einen gestörten Zellstoffwechsel zeigen, insbesondere eine verringerte Zellatmung. Dies könnte Ursache dafür sein, dass die dendritischen Zellen in Abwesenheit von den durch das Mikrobiom induzierten Interferonsignalen nicht in der Lage sind, Immunantworten auszulösen.

 


Einfluß von Probiotika auf die Darmflora von Frühgeborenen wird erforscht

Die Mikroflora im Darm hat nach derzeitigem Verständnis in beträchtlicher Weise Einfluss auf unsere Gesundheit. Die Erstbesiedelung mit Bakterien unmittelbar nach der Geburt könnte von besonderer Bedeutung für die Entwicklung einer Darmflora sein, die uns durch das gesamte Leben begleitet.

Kann die Gabe von probiotischen Bakterien (wie Laktobacillus oder Bifidobakterium) im ersten Lebensmonat die Entwicklung der Darmflora von Neugeborenen positiv beeinflussen?

Das ist die zentrale Frage einer neuen bundesweiten Klinischen Studie unter der Leitung von Prof. Dr. Stephan Gehring vom Zentrum für Kinder- und Jugendmedizin der Universität Mainz.

Lässt sich diese Frage positiv beantworten, so könnte das den Weg ebnen, um insbesondere Frühgeborenen einen besseren Start in ein gesundes Leben zu ermöglichen.

Die Mikroflora und insbesondere eine gesunde Darmflora hat auf eine Vielzahl an Organfunktionen einen regelnden Einfluss. Man spricht zum Beispiel von der Darm-Hirn-Achse um anzudeuten, dass unsere Darmflora einen Effekt auf hirnphysiologische Prozesse hat. Zudem zeichnen sich Verbindungen zwischen der Darmflora und vielen Krankheiten ab. Ist die Darmflora gestört (dysbiotisch) kann das die Entwicklung chronisch entzündlicher Darmerkrankungen, von Fettleibigkeit, von Diabetes, oder chronischem Asthma fördern.

Besonders empfänglich für die Entwicklung einer dysbiotischen Darmflora sind Frühgeborene, die in Deutschland einen steigenden Anteil von 20 bis 25 Prozent bei den Neugeborenen ausmachen. Es ist davon auszugehen, dass sich gerade bei Frühgeborenen äußere Einflüsse, wie chirurgische Eingriffe, Babynahrung oder Antibiotika negativ auf die Darmbesiedelung auswirken. Ein Großteil der Frühgeborenen erhält mittelbar oder unmittelbar Antibiotika, welche immer als „Nebenwirkung“ die Darmflora grundlegend zerstören.

Im Zuge dieser Studie verabreichen die Wissenschaftler zunächst probiotische Bakterien an Frühgeborene. In einem Folgeschritt analysieren sie deren Stuhlproben mittels der sogenannten 16S-rRNA-Sequenzierung.

Bei einem kleineren Teil der Studiengruppe machen sie zudem von dem als sehr aufwendig geltenden „deep metagenomic sequencing“-Verfahren Gebrauch. Anhand der Vergleiche der Stuhlproben wollen sie herausfinden, ob die Gabe von probiotischen Bakterien tatsächlich einen positiven Effekt auf die Entwicklung der Darmflora von Neugeborenen hat.

„Die Wiederherstellung einer gesunden Darmflora ist für eine gesunde Entwicklung der Frühgeborenen von großer Bedeutung“, so Professor Gehring. „Die Chancen, mit diesem Projekt einen tiefen Einblick in die Entwicklung und Therapiemöglichkeiten der Darmflora zu erhalten, sind äußerst vielversprechend.“

Quelle: Pressemeldung der Universitätsmedizin Mainz