Unbekanntes Mikrobiom: Unsere Bakterien bestimmen über Gesundheit und Krankheit

Rolle der Mikroorganismen im Menschen bislang weit unterschätzt

Es gibt ein mächtiges und unsichtbares Königreich, das bislang weitgehend unerkannt im menschlichen Körper regiert und über Gesundheit und Krankheit entscheidet. Die Rede ist vom menschlichem Mikrobiom, also der Gesamtzahl der Mikroorganismen, die sich in einem Menschen ansiedeln. Diese Milliarden von Kleinstlebewesen unterstützen, erhalten und beeinflussen die Gesundheit in einem weitaus größerem Maße als bisher angenommen, wie die bislang größte Studie zu dem Thema zeigt.

In dem „NIH Human Microbiome Project (HMP)“ untersuchen internationale Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler seit über zehn Jahren den Zusammenhang zwischen den Mikroorganismen des Menschen und der Gesundheit. Dabei deckten die Forschenden zahlreiche Wechselwirkungen auf und zeigten, dass Störungen in dem Mikrobiom mit Hunderten von Krankheiten wie Krebs, Autoimmunerkrankungen und Herzkrankheiten in Verbindung stehen. Die aktuellen Erkenntnisse der Gruppe wurden kürzlich in dem renommierten Fachjournal „Nature“ präsentiert.

Bestandsaufnahme im menschlichen Körpergewicht

„Wir hatten eine Bestandsaufnahme der mikrobiellen Spezies im menschlichen Körper durchgeführt“, berichtet Lita Proctor, die HMP-Programmdirektorin. Die Mikroben im Körper interagieren sowohl miteinander als auch mit dem Wirt. In diesem System könne jeder jeden beeinflussen. Die Forschenden haben in dem Projekt solche Wechselwirkungen festgehalten. An drei Beispiel zeigt das Team, wie es zu krankhaften Prozessen kommt, wenn die Zusammensetzung der Mikroorganismen aus dem Gleichgewicht gerät.

Frühgeburten durch fehlende Bakterien im Vaginaltrakt

Die Forschungsgruppe konnte erstmals zeigen, dass ein gesundes Vaginalmikrobiom einer schwangeren Frau eng mit der gesunden Geburt eines Säuglings verbunden ist. Sie verglichen das vaginale Mikrobiom bei unkomplizierten Schwangerschaften mit dem bei Frühgeburten und fanden dabei heraus, dass Frauen, die eine Frühgeburt hatten, eine deutlich niedrigere Anzahl des Bakteriums Lactobacillus crispatus aufwiesen. Dieses Bakterium ist ein gewöhnlicher Bewohner des Vaginaltrakts und gilt als nicht pathogen (nicht krankheitsauslösend).

Neuer Biomarker für Frühgeburten

Erstaunlich war jedoch, dass sich einige Monate nach der Frühgeburt die Anzahl der Bakterien wieder normalisierte. Die Forschenden wissen noch nicht, warum diese Mikrobe in den früheren Tagen der Schwangerschaft aus der Vagina verschwindet. Dennoch könnte diese Erkenntnis dazu dienen, das Risiko einer Frühgeburt zu bestimmen. „Die Untersuchung der Zusammensetzung der Mikrobengemeinschaft einer Frau zu Beginn der Schwangerschaft kann für die Vorhersage des Risikos einer Frühgeburt nützlich sein“, erläutert Professor Dr. Gregory Buck, ein leitender Forscher der Studie.

Wie entzündliche Darmerkrankungen mit Bakterien zusammenhängen

Die Ursachen von chronisch entzündlichen Darmerkrankung wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa sind immer noch weitgehend unbekannt. Jetzt fand das HMP-Forschungsteam deutliche Hinweise darauf, dass eine aus dem Gleichgewicht geratene Darmflora die Ursache sein könnte. Sie untersuchten die Zusammensetzung der Darmflora bei Betroffenen mit Morbus Crohn und Colitis ulcerosa in verschiedenen Krankheitsphasen. In vielen Fällen veränderte sich die Zusammensetzung der Darmflora der Betroffenen innerhalb von wenigen Wochen vollständig. Einen solch drastischen Wandel konnten die Forschenden bei gesunden Personen nicht feststellen. Es zeigte sich, dass die Bakterien Faecalibacterium prausnitzii und Roseburia hominis bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen vermindert sind und stattdessen Bakterien von Typ Escherichia coli vermehrt vorkommen.

Wichtige entzündungshemmende Signalmoleküle gingen verloren

Der Wandel in der Darmflora führte den Forschenden zufolge zu einer signifikanten Reduktion des Butyratspiegels. Butyrat ist ein Produkt der Darmbakterien, welches Entzündungen reduziert und die Darmschleimhaut stärkt. Die Bakterien F. prausnitzii und R. hominis gelten als die größten Produzenten dieser Signalmoleküle. Der Verlust dieser Bakterien könne somit eine Ursache für chronische Darmentzündungen sein.

Zusammenhang zwischen Diabetes und der Darmflora entdeckt

Typ-2-Diabetes hat sich zu einer der bedeutendsten Volkskrankheiten entwickelt. In den USA leiden mittlerweile zehn Prozent der erwachsenen Bevölkerung daran. Weitere 30 Prozent sind in einem prädiabetischen Zustand mit erhöhtem Blutzuckerspiegel. Rund 70 Prozent der Prädiabetiker entwickeln im Laufe ihres Lebens eine Typ-2-Diabetes. Doch wie kommt es zum Fortschreiten der Erkrankung? Auch bei diesem Aspekt spielt das menschliche Mikrobiom eine wesentliche Rolle.

Wie ein Ungleichgewicht im Mikrobiom zu Diabetes führen kann

Gesunde und prädiabetische Personen wurden in der Studie über einen Zeitraum von vier Jahren untersucht. In regelmäßigen Abständen wurde das Darm- und Nasenmikrobiom der Teilnehmenden dokumentiert. Die erste Erkenntnis war, dass sich die Darmbakterien gesunder Teilnehmenden von denen mit Prädiabetis unterscheiden. Darüber hinaus sehen die Forschenden auch einen Zusammenhang zwischen der veränderten Darmflora und einem schlechteren Immunsystem, welches Prädiabiker aufzeigten.

Was war zuerst da – das Huhn oder das Ei?

Das Mikrobiom stellt ein junges Forschungsfeld dar. Alle gefundenen Sachverhalte müssen noch eingehender in weiteren Studien überprüft werden. Klar ist jedoch, dass es einen deutlichen Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung des Mikrobioms und dem Auftreten verschiedener Krankheiten gibt. „Wir wissen noch nicht, ob eine Veränderung in einer mikrobiellen Gemeinschaft zu einer Krankheit führt oder ob sich eine mikrobielle Gemeinschaft als Reaktion auf die Entwicklung einer Krankheit ändert“, resümiert das Forschungsteam in einer Pressemitteilung zu den Studienergebnissen. Dies soll nun in kommenden Untersuchungen geklärt werden. (vb)