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Darm-Mikrobiota: Partner des Immunsystems

MEDIZIN

 
Darm-Mikrobiota

Partner des Immunsystems


Von Christine Pauli / Im Darm des Menschen leben etwa 100 Billionen Bakterien – dies sind zehnmal mehr Zellen, als der menschliche Körper besitzt. Lange wurde die Bedeutung dieses komplexen Ökosystems verkannt, doch jetzt wird immer klarer, wie wichtig es für seinen Wirt ist.

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Für die Immunabwehr spielt der Darm eine ganz entscheidende Rolle. Denn hier sei nun einmal der Großteil des Immunsystems beheimatet, erklärt Professor Dr. Michael Blaut, Leiter der Abteilung Gastrointestinale Mikrobiologie am Deutschen Institut für Ernährungsforschung in Potsdam-Rehbrücke, gegenüber der Pharmazeutischen Zeitung. Die Darmschleimhaut enthält lymphoidales Gewebe, mit mehr als 70 Prozent der körpereigenen Immunzellen. Im Dünndarm sitzen Ansammlungen von 10 bis 50 Lymphfollikeln, die sogenannten Peyerschen Plaques. Sie sind Teil des »Schleimhaut-assoziierten Lymphgewebes« – genauer gesagt des GALT (englisch: gut associated lymphoid tissue), also des darmassoziierten Lymphgewebes. Etwa 90 Prozent aller Antikörper werden hier gebildet.




Darmbakterien spielen in der Immunabwehr eine wichtige Rolle. Probleme treten auf, wenn das gastrointestinale Immunsystem nicht mehr korrekt zwischen »Freund« und »Feind« unterscheidet.

Foto: Fotolia/Dron


»Bakterien sind Partner des Immunsys­tems«, erklärt Blaut weiter, »sie halten das Immunsystem auf Trab.« Wichtige Aufgabe des Darm-Immunsystems sei es, zwischen den mutualistischen, »guten« Bakterien, die im Verdauungstrakt spezielle Aufgaben übernehmen, und solchen, die Infektionen herbeiführten, zu unterscheiden. Treffen pathogene Keime im Darm ein, so muss das Immunsystem sie mit all seinen regulatorischen Prozessen bekämpfen. Dabei spielt die angeborene als auch die adaptive Abwehr eine Rolle.

 

Die »guten« Bakterien indes müssen von der Immunabwehr verschont bleiben. »Meh­rere 100 solcher Bakterienarten lassen sich im Darm nachweisen«, erklärt Blaut. »Etwa 90 bis 95 Prozent aller im Darm vorhande­nen Bakterienzellen gehören allerdings lediglich 30 Arten an.« Dominant sei die Gattung Bacteroides. Überwiegend vertreten sind die vier Stämme Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria und Actinobacteria.

 

»Gramnegative Bakterien, aber auch Candida, also Pilze, gehören zu einer normalen, gesunden Darmflora«, sagt Professor Dr. Birgit Kallinowski vom Berufsverband Niedergelassener Gastroenterologen Deutschlands. Bereits während des Geburtsprozesses und kurz danach erfolgt die erste Besiedlung des zuvor sterilen humanen Darmtraktes. In den seltensten Fällen würden diese Mikroorganismen krank machen. Bei immunsupprimierten Patienten könne es aber beispielsweise zu Candida-Überwucherungen kommen, so die Fachärztin. »Das ist dann klinisch relevant.«




Die gramnegativen Bakterien der Gattung Bactero­ides zählen zur normalen Darmflora des Menschen. Bei Immunsuppression, Gewebeschäden oder Tumorerkrankungen kann sich der Erreger jedoch als opportunistisch erweisen.

Foto: CDC/Stalons


Die Darmbewohner haben eine ganze Reihe von wichtigen Funktionen. Neben der Immunmodu­lation ist dies zum Beispiel der Abbau bestimm­ter Substanzen aus der Nahrung. Der mensch­liche Organismus nutze das riesige Arsenal an Bakterien-Enzymen gezielt zum Abbau von Ballaststoffen, erklärt Blaut.

 

Überhaupt sei es eine wichtige Aufgabe der Darmbakterien, das Spektrum der verwertbaren Nahrungssubstanzen zu vergrößern. So liefern die Mikroorganismen unter anderem eine Vielzahl an kohlenhydratverwertenden Enzymen. Bakteri­enspezies wie Eubacterium ramulus wandeln andere Pflanzeninhaltsstoffe wie Flavonoide um. Darmbakterien produzieren Vitamine und kurzkettige Fettsäuren, die der Darmepithel­schicht als Energielieferanten dienen.

 

Probleme treten auf, wenn das Darmimmunsys­tem nicht mehr korrekt zwischen »Freund« und »Feind« unterscheiden kann. Ist die Toleranz gegenüber den »normalen« Bakterien im Darm verloren gegangen, können chronisch entzünd­liche Erkrankungen (CED) wie Morbus Crohn oder Colitis ulcerosa entstehen, so Blaut. Die Ursachen einer CED seien noch weitestgehend ungeklärt.

 

Antigene nicht erkannt

 

Möglicherweise seien genetische Faktoren ausschlaggebend, die dazu führen, dass bakterielle Antigene nicht mehr korrekt erkannt werden. So treten Veränderungen im Gen NOD2 bei CED-Patienten gehäuft auf, wie ein Forscherteam der Universität zu Kiel unter der Leitung von Professor Dr. Stefan Schreiber an 500 Probanden he­rausfand. Das Gen NOD2 trägt die Bauanleitung für ein kleines Protein, das in Monozyten der Darmschleimhaut vorkommt. Dieses erkennt bestimmte Bestandteile von Bakterien, die Lipopolysaccharide. Häufig bilden Morbus-Crohn-Patienten aufgrund der genetischen Veränderung ein verkürztes NOD2-Protein. Die bakteriellen Bestandteile werden nicht mehr richtig erkannt, und die angeborene Immunabwehr versagt. Die adaptive Immunabwehr jedoch ist aktiv und ruft die T-Zellen auf den Plan: Eine erneute Infektion mit dem gleichen Erreger führt zu einer sehr effektiven Reaktion. Bei einigen CED-Patienten führt aber genau diese adaptive Immunantwort zu einer übertrieben hohen Produktion von Abwehrmolekülen. So lautet zumindest ein Erklärungsansatz für die typischen Entzündungsreaktionen. Eine Ernährungsumstellung bei einer CED sei mit Blick auf den derzeitigen Stand der Forschung wenig sinnvoll, meint Blaut. »Die einzige Erfolg versprechende Behandlung läuft über Entzündungshemmer, in schlimmen Fällen über Steroide.« In der Remissionsphase ließen sich auch Erfolge mit der Gabe von Escherichia-coli-Stämmen erzielen.

 

Schon länger ist bekannt, dass chronisch Darmkranke eine geringere Vielfalt an Darmbakterien besitzen. Wissenschaftler um Jun Wang von der Universität Kopenhagen in Dänemark hatten 2010 DNA aus Stuhlproben von 124 Probanden isoliert. Sie katalogisierten sozusagen alle »Darmbewohner«. Insgesamt wurden 3,3 Millionen verschiedene Gene entdeckt (»Nature«, doi: 10.1038/nature08821). Bei Menschen mit chronischen Darmerkrankungen registrierten die Wissenschaftler etwa 25 Prozent weniger Gene als bei den gesunden Probanden. Blaut warnt jedoch davor, eine solch veränderte Konstellation der Darmbesiedlung als die Ursache einer chronisch entzündlichen Darmerkrankung zu interpretieren. Die Vielfalt der Spezies nimmt ab. Einige Bakterienarten hingegen vermehren sich stark. »Sie nehmen deutlich zu – um den Faktor 10 bis 1000«, erklärt Blaut. Bei einer CED verändere die Entzündung das Milieu im Darm so, dass »die beobachteten Veränderungen der Darm-Mikrobiota wahrscheinlich nur sekundär sind«.

 

Diagnose aus dem Darm

 

Neben CED sind auch weitere Erkrankungen wie Autismus und Darmkrebs mit einer veränderten Konstellation der Darm-Mikrobiota assoziiert. So versprechen aktuelle Studienergebnisse der Universität Florida in Gainesville, dass eine Darmkrebs-Früherkennung möglicherweise bald lediglich mithilfe von Stuhlproben möglich sein könnte. Zu dem Ergebnis kommen zumindest Forscher um Tyler Culpepper, nachdem sie Stuhlproben und Darmgewebe-Proben von 91 Probanden untersuchten. Waren bei einem Studienteilnehmer Krebsvorstufen, also Polypen, vorhanden, so war die Konzentration des Bakteriums Eubacterium rumulus im Stuhl erhöht. Fanden die Wissenschaftler in den Gewebeproben dagegen keine Anzeichen auf Darmkrebs, so war das Bakterium Ruminococcus besonders häufig vertreten. Aufgrund dieser Erkenntnisse ließe sich ein nichtinvasiver Test für das Vorhandensein von Krebsvorstufen entwickeln, stellt Culpepper in Aussicht. Gibt es also eine Alternative zu der von den meisten Menschen als unangenehm empfundenen Koloskopie?

 

»Mit solchen Prognosen wäre ich sehr vorsichtig«, kommentiert Blaut. Ob sich die Konstellation der Darmbakterien tatsächlich aufgrund möglicher Darmkrebs-Vorstufen verändert oder ob es hier noch ganz andere Zusammenhänge gibt, müsse noch wesentlich besser untersucht werden. Er rät daher zur Zurückhaltung, die Darmbesiedlung zur Diagnose von Erkrankungen heranzuziehen.

 

»Derzeit gibt es keine Alternative zu einer Koloskopie«, meint auch Kallinowski. Es gäbe zwar immunologische Stuhltests, »diese weisen allerdings lediglich Blut im Stuhl nach. Das bedeutet noch nicht, dass Krebs oder Polypen vorhanden sind.« Neue Bluttests wiederum könnten die DNA von kolorektalen Karzinomen mit einer Genauigkeit von 90 Prozent nachweisen, »auch das ist ja nicht unbedingt das Erwünschte, denn wir wollen ja die Vorstufen, als Polypen im Darm erkennen und in der Koloskopie gleich abtragen.« Es führe also kein Weg an einer Darmspiegelung vorbei, »dem derzeit einzigen Verfahren, in dem simultan Diagnostik und Therapie, also die Entfernung der Darmtumoren beziehungsweise deren Vorstufen, möglich ist«, betont die Gastroenterologin. /


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Beitrag erschienen in Ausgabe 49/2010

 

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