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Atemwegserkrankungen

Wie der Darm die Lunge schützt

Darm-Lungen-Achse? Weil das Darmmikrobiom mit dem der Lunge kommuniziert, könnten sich durch eine orale Intervention Infekte der Atemwege beeinflussen lassen. Was zunächst ungewöhnlich klingt, stützen Forschungsergebnisse.
Elke Wolf
09.11.2021  07:00 Uhr

Immerhin 70 Prozent der Immunzellen sitzen im Darm und mehr als 160 Bakterienstämme des körpereigenen Mikrobioms unterstützen das Zusammenspiel der Abwehrzellen. Insofern ist der Darm wesentlich an der Infektabwehr beteiligt. Eine wachsende Zahl an Studien liefert Belege für die Interaktion zwischen Darmflora und Lunge; diesen »Cross-Talk« bezeichnet man auch als Darm-Lungen-Achse.Darmbakterien können potenzielle Effekte auf die Lungenhomöostase erzielen, indem sie Immunzellen im Magen-Darm-Epithel trainieren und anschließend in das Lungenepithel einwandern und/oder bakterielle Stoffwechselprodukte mit wichtigen immunmodulatorischen Effekten in den Blutkreislauf abgeben. Hierzu gehören zum Beispiel kurzkettige Fettsäuren, die ähnlich wie Dexamethason in der Lage sind, die Produktion entzündungshemmender Botenstoffe anzuregen.

Diese kurzkettigen Fettsäuren dienen nicht nur als Brennstoff für die Epithelzellen im Darm, sondern haben auch deutliche physiologische Wirkungen. Sie fungieren als Bindeglied zwischen Mikrobiota und Immunsystem und spielen eine Schlüsselrolle für die Erhaltung der mukosalen Immunität. Auch wenn die Zahl der Studien zur Untersuchung der Wirkungen dieser Fettsäuren in der Lunge begrenzt ist, haben sie sich im Darm als zentral für die Ausbildung von Tight Junctions und die Stimulierung entzündungshemmender Mechanismen zur Aufrechterhaltung der intestinalen Homöostase erwiesen. Tatsächlich interagieren kurzkettige Fettsäuren mit Immunzellen und modulieren deren Rekrutierung, Differenzierung, Aktivierung und Überlebensfähigkeit in unterschiedlichen Geweben.

»Diese kurzkettigen Fettsäuren – Acetat, Butyrat und Propionat sind die wichtigsten – sind der Grund, warum ballaststoffreiche Ernährung als gesund gilt«, verdeutlichte Professor Dr. Harald Renz vom Institut für Laboratoriumsmedizin und Pathobiochemie am Universitätsklinikum Gießen und Marburg bei einem Webcast der Firma Dr. Kade. Darin enthaltene Kohlenhydrate, für uns unverdaulich, dienen einigen Bakterien als wichtigste Nahrungsquelle – wobei kurzkettige Fettsäuren entstehen. »Acetat, Butyrat und Propionat sind wesentlich dafür verantwortlich, dass die Darmschleimhaut gut gedeiht, dass sie integer bleibt und nicht durchlässig für Pathogene wird sowie darunter liegende Immunzellen in den Peyer Patches so erzogen werden, dass sie regulatorische T-Zellen bilden. Regulatorische T-Zellen sind hauptverantwortlich für immunologische Toleranz.«

Die Zusammensetzung einer stabilen Darmflora hat einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Lungenimmunität, sagte Renz, ehemaliger Präsident der Deutschen Gesellschaft für Allergologie und Klinische Immunologie. So gelte heute als bewiesen, dass Bauernhofkinder, die mit einer gesunden ballaststoffhaltigen Mischkost aufwachsen, ein niedrigeres Asthma-Risiko, weniger allergische Sensibilisierungen und weniger Nahrungsmittelallergien zeigen. »Das Darmmikrobiom dient dem Immunsystem ganz wesentlich als Trainingspartner, und das lebenslang. Wird es aber bereits in der frühkindlichen Zeit gut trainiert, verbessert das die Toleranzentwicklung.«

Auf den Stamm kommt es an

Dadurch, dass die Mikrobiomforschung heute funktioneller Natur ist, man also in Ansätzen weiß, welcher Keim welche Funktion innehat, leitet sich das Konzept ab, dass geeignete Mikroben auch im Sinne von Prävention oder Therapie eingesetzt werden können. Für Renz ganz wichtig: Nur wenige Bakterienstämme sind im Vergleich zur hohen Diversität des gastrointestinalen Mikrobioms in der Lage, das Immunsystem zu stärken und eine immunologische Wirkung zu erzielen. Häufiger sind Bakterienstämme, die die Darmbarriere stärken und einem Leaky Gut entgegenwirken können, sowie Stämme, die eine gestörte Darmflora normalisieren oder die Darmpassage regulieren. Bei der Auswahl eines Probiotikums gilt es also, aufgrund dieser stammspezifischen Wirkung auf die enthaltenen aktiven Bakterienkulturen zu achten.

Die Coronavirus-Pandemie hat die Studien zur Darm-Lungen-Achse befeuert beziehungsweise rückt das Mikrobiom als potenzielles Ziel für die Abwehr und Behandlung von Atemwegserkrankungen in den Fokus. Neu in den Apothekenregalen ist das Nahrungsergänzungsmittel Panabiotics® Immun aB21, das erstmals eine Kombination von vier aktiven Bakterienstämmen enthält, und zwar drei Stämme der Gattung Lactobacillus und ein Stamm der Gattung Pediococcus. Panabiotics gilt als erste probiotische Formulierung, für die die Wirksamkeit und Sicherheit bei ambulanten und symptomatischen Covid-19-Patienten in einer prospektiven klinischen Studie nachgewiesen wurde, berichtete Renz.

Das Studiensetting sei überzeugend, stellte der Mediziner die Daten vor, die derzeit auf einem Preprint-Server verfügbar sind. In der prospektiven, randomisierten, placebokontrollierten und vierfach verblindeten mexikanischen Studie bekamen 300 Patienten mit leichter Covid-19-Erkrankung einmal täglich die Vierer-Bakterien-Kombination verabreicht. Das reduzierte die durchschnittliche Symptomdauer im Vergleich zu Placebo von 18 auf 13 Tage. Zudem verbesserte die tägliche Einnahme sowohl die SARS-CoV-2-spezifischen IgM- als auch die SARS-CoV-2-spezifischen IgG-Spiegel an den Tagen 15 und 30 signifikant. Auch die in Röntgenbildern dokumentierte Lungenveränderung besserte sich unter Verum schneller. Ein Peer-Review-Verfahren und die Publikation dieser Daten in einem Journal haben bislang allerdings noch nicht stattgefunden.

Renz macht für die genannten Effekte die gezielte Modulation des Immunsystems durch die enthaltenen Bakterienstämme verantwortlich. Ganz neu dabei ist der Stamm L. plantarum CECT30292. Er wurde laut Renz in die Kombination aufgenommen, weil er ein Protein überexprimiert, das für die Stärkung des Immunsystems von Interesse ist. Das Bakterium enthält in seinem Genom mehrere Kopien des Gens plnG und codiert für den membranständigen Bakterizid ABC-Transporter, was ihn zu einem bevorzugten Ziel für die Erkennung durch Immunzellen macht. Die Stämme L. plantarum CECT7484 und CECT7485 produzieren verstärkt das anorganische Polymer Polyphosphat (Poly-P), bekannt für seine Darmschleimhaut stärkenden Effekte. Zusammen mit dem vierten Stamm P. acidilactici CECT7483 werden die kurzkettigen Fettsäuren Acetat, Butyrat und Propionat in großer Menge produziert, wobei es stammspezifische Unterschiede gibt. Die Fettsäuren wirken entzündungshemmend, indem sie die Interleukin-8-Synthese reduzieren und Immunglobulin A induzieren. Das von den Stämmen produzierte Acetylcholin bindet an alpha-7-Nicotinrezeptoren, hemmt das Zytokin Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-alpha) und trägt damit ebenfalls zur Reduzierung von Entzündungsreaktionen im Darm bei.

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