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Die Darmflora als Spiegel der Gesundheit

Organe Schaubild

Der Körper wird von unzähligen Bakterien, Viren und Pilzen bewohnt. Der erste Kontakt mit den Mikroorganismen findet bereits während der Geburt statt.

Schleimhautoberflächen, vor allem der Darm, werden von Bakterien besiedelt. Bis der Mensch das Erwachsenenalter erreicht, nehmen Anzahl und Vielfalt der Bakterien stetig zu. Der Darm eines Menschen beherbergt bis zu 1.000 unterschiedliche Bakteriensorten. Und die Gesamtanzahl der Darmbakterien, auch Darmflora genannt, entspricht mindestens der Anzahl aller Zellen des menschlichen Körpers. Unsere Darmflora erfüllt wichtige Aufgaben: Sie unterstützt uns bei der Verdauung von Nahrung, etwa von Ballaststoffen, liefert lebenswichtige Vitamine und andere Stoffwechselprodukte und schützt uns vor krank machenden Bakterien, indem sie deren Ansiedlung im Darm erschwert.

Die Darmflora steht in ständiger Wechsel-wirkung mit unserem Immunsystem. Dabei tragen die Darmbakterien maßgeblich zur Entwicklung des Immunsystems bei. Bestimmte Bakterien können die entzündungsaktivierenden oder -hemmenden Funktionen des Immunsystems stimulieren. So nimmt die Darmflora Einfluss darauf, ob das Immunsystem eine effektive Immunantwort gegen einen Krankheitserreger zu leisten vermag, aber auch darauf, ob eine chronisch- entzündliche Krankheit ausgelöst wird.

Die Darmflora ist im Ungleichgewicht:

Rund zehn Prozent der Bevölkerung Deutschlands leiden unter chronischen Entzündungskrankheiten wie rheumatoide Arthritis, Schuppenflechte oder chronisch-entzündliche Darmerkrankungen. Die Krankheitsbilder von vielen dieser chronischen Entzündungserkrankungen sind mit teilweise starken Veränderungen in der Zusammensetzung der Darmflora assoziiert. Dieses Ungleichgewicht wird auch Dysbiose genannt. In ersten Ansätzen werden die Veränderungen der Darmflora, etwa bei Morbus-Crohn-Patienten, genutzt, um den Erfolg einer Therapie oder eine erhöhte Rückfallwahrscheinlichkeit vorherzusagen.

Allerdings ist es noch weitestgehend unklar, ob eine Dysbiose Konsequenz oder Auslöser einer chronischen Entzündung ist. Bei Patienten mit Colitis ulcerosa deuten erste klinische Versuche an, dass die Gabe der gesunden Darmflora eines Spenders zu einer temporären Verbes-serung der Entzündung führen kann. Diese fäkale Mikrobiota- Transplantation stellt wieder eine ausgewogene Darmflora her, so die Annahme. Wenn sich diese bestätigt, könnte es spezifische Bakterien geben, die die chronische Entzündung antreiben oder sie hemmen. Experimentelle Tiermodelle haben bereits Hinweise geliefert, dass die Gegenwart von bestimmten Bakterien notwendig ist, um eine Entzündung auszulösen. Und die reaktive Arthritis zeigt, dass Bakterien Auslöser von Entzündungen außerhalb des Darms sein können. Denn  bei Darminfektionen mit bestimmten Bakterien, wie Yersinien, Salmonellen und Campylobacter, sowie der entsprechenden genetischen Prä-disposition kann es zu akuter bis chronischer Gelenkentzündung kommen. Wie diese Bakterien die Arthritis auslösen, ist allerdings bisher noch unbekannt.

Bakterien schnell und einfach bestimmen:

Im Großen und Ganzen fehlt es noch an Wissen, welche Bakterien zur Entwicklung und Erhaltung einer Entzündung beitragen oder davor schützen, und vor allem, wie sie das tun. Ein Grund hierfür ist die Tatsache, dass man die meisten Bakterien nicht kultivieren, also nicht im Labor vermehren kann. Deshalb kann man ihre spezifischen entzündungsfördernden oder -hemmenden Eigenschaften nicht untersuchen.

Gemeinsam mit der Gastroenterologie der Charité – Universitätsmedizin Berlin, Campus Benjamin Franklin, und mit dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig  unsere Arbeitsgruppe eine neue Methode zur einfachen und schnellen Analyse der Darmflora aus Stuhlproben entwickelt. Zurzeit wird noch experimentell getestet, ob die Methode für diagnostische Zwecke genutzt werden kann. Wir hoffen in Zukunft  mit unserer Mikrobiota-Zytometrie die Zusammensetzung der Darmflora aus Stuhlproben von gesunden und erkrankten Menschen schnell und einfach vergleichen zu können. Noch entscheidender: Die Methode wird uns den Zugang zu allen Bakterien ermöglichen, auch solchen, die man noch nicht kultivieren kann. Wir können diese direkt heraussortieren – und so erstmals direkt den Zusammenhang zwischen spezifischen Darmbakterien und chronischer Entzündung untersuchen.

Darmflora steuert Entzündungsmechanismen:

Wir konnten bisher zeigen, dass die Darmflora entscheidend die Fähigkeit von Immunzellen lenkt, eine Darmentzündung auszulösen. Bei chronischen Darmentzündungen spielen T-Lymphozyten, eigentlich zur Abwehr von Krankheitserregern da, eine auslösende Rolle. Man hat bisher angenommen, dass das Gen Tbx21 für das Hervorrufen einer Darmentzündung durch T-Zellen unerlässlich ist. Das Gen Tbx21 verschlüsselt das Protein T-bet, ein  regulatorischer Faktor, der die Expression von vielen entzündungsfördernden Genen in T-Lymphozyten anschaltet. Unsere Untersuchungen haben dagegen gezeigt, dass die Zusammensetzung der Darmflora darüber bestimmt, ob das Gen Tbx21 überhaupt gebraucht wird oder nicht. Erlaubt die Zusammensetzung der Darmflora eine Darmentzündung trotz Abwesenheit des Gens Tbx21, dann sind neben den T-Zellen zusätzlich ganz andere Immunzellen an der Entzündung beteiligt, als es bei der Anwesenheit von Tbx21 der Fall ist. Unsere Daten zeigen, dass unterschiedliche molekulare Mechanismen zu einer T-zellvermittelten Darmentzündung führen können und dass diese Mechanismen durch die Darmflora gesteuert werden.

Bakterien lassen sich therapeutisch einsetzen:

Um herauszufinden, welche Bakterien diese Mechanismen bestimmen, und um diejenigen zu identifizieren, die mit verschiedenen entzündlichen Erkrankungen assoziiert sind, analysieren wir Mikrobiota-Proben von Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen, Darmkrebs und rheumatischen Erkrankungen wie Morbus Bechterew und rheumatoider Arthritis. Wir haben bereits eine Bakteriengruppe identifiziert, die das Potenzial hat, Entzündungen zu hemmen, indem sie die Expression des entzündungshemmenden Botenstoffes TGF-β fördert. Eine Konsequenz der Ausschüttung von TGF-β ist eine Verstärkung der Produktion von IgA-Antikörpern. Diese Darmantikörper sind Teil der Barriere, die unter anderem verhindert, dass Darmbakterien die Darmwand unkontrolliert durchdringen und eine Entzündung verursachen.

Man könnte diese Bakterien therapeutisch einsetzen, um TGF-β und IgA-Antikörper hervorzurufen und so die Darmbarriere zu stärken und Entzündungen zu hemmen. Wir untersuchen daher, ob die gezielte Manipulation der Darmflora zur Förderung der Bildung von IgA-Antikörpern, die die Darmflora positiv verändern, eine mögliche Behandlungsoption für Patientinnen und Patienten mit chronischen Entzündungen darstellt. Die Gruppe um Andrey Kruglov im Deutschen Rheuma-Forschungszentrum Berlin hat bereits erste Daten, die zeigen, dass das gezielte Verabreichen von spezifischen IgA-Antikörpern gegen entzündungsfördernde Bakterien die Darmflora beeinflusst und eine Darmentzündung lindern kann. Somit ist der erste Schritt in Richtung neuer Biologika gemacht, die auf die selektive therapeutische Veränderung der Darmflora abzielen.

Zum Autor

Text: DR. HYUN-DONG CHANG, DR. ALEXANDER BELLER