Darmbakterien essentiell für die Entwicklung von Immunzellen

Eine neue Studie stellt fest, dass Darmbakterien eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von weißen Blutkörperchen spielen, die dem körpereigenen Immunsystem bei der Bekämpfung von Infektionen helfen.

Der menschliche Körper ist die Heimat von tausenden Arten von Mikroben - kollektiv bekannt als das Mikrobiom - die wir immer mehr erkennen, die für die Gesundheit essentiell sind. Die höchste Konzentration und Diversität dieser Arten findet sich im Magen-Darm-Trakt und insbesondere im Dickdarm.

Mit seinem Team am California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena erforscht Sarkis Mazmanian, Professor für Biologie und Bioingenieurwesen, diesen Bereich seit einiger Zeit.

Ihre Arbeit mit Mäusen hat bereits zu zahlreichen Enthüllungen über die Bedeutung von Darmbakterien für die Gesundheit geführt.

Zum Beispiel berichteten sie 2013 über eine bahnbrechende Studie, die Darmmikroben mit Autismus-Symptomen in Verbindung brachte, drei Jahre nachdem sie aufgedeckt hatten, wie Darmbakterien Multiple Sklerose beeinflussen, und wie die Wiederherstellung ihres Gleichgewichts entzündliche Darmerkrankungen lindern kann.

Darmbakterien, die für die Entwicklung von angeborenen Immunzellen wichtig sind

In dieser neuesten Studie, in der Zeitschrift veröffentlicht Zellhost & MikrobeSie beschreiben, wie sie entdeckt haben, dass nützliche Darmbakterien eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von angeborenen Immunzellen spielen - speziell von Makrophagen, Monozyten und Neutrophilen - speziellen weißen Blutkörperchen, die eine erste Verteidigungslinie gegen eindringende Krankheitserreger bieten.

Diese weißen Blutkörperchen zirkulieren nicht nur im Blut, sie werden auch in der Milz und im Knochenmark gespeichert. Als das Team bei Mäusen, die ohne Darmbakterien - sogenannte "keimfreie" Mäuse - und gesunden Mäusen mit einer normalen Darmbakterienpopulation - geboren wurden, die Anzahl der weißen Blutkörperchen in diesen Bereichen verglichen, fanden sie heraus, dass die keimfreien Mäuse weniger davon hatten.

Die keimfreien Mäuse hatten auch weniger stammähnliche Zellen, die sich zu einigen Arten von Immunzellen differenzieren können. Außerdem enthielten ihre Milzen defekte angeborene Immunzellen, deren Populationen nie die Größe erreichten, die bei gesunden Mäusen mit Mikroben in ihrem Darm gefunden wurde.

Darm-Mikroben beeinflussen die Immunität über den Darm hinaus

Die Erstautorin Arya Khosravi, eine Doktorandin in Prof. Mazmanians Labor, sagt:

"Es ist interessant zu sehen, dass diese Mikroben eine Immunwirkung haben, die über ihren Darm hinausgeht. Sie beeinflussen Orte wie Blut, Milz und Knochenmark - Orte, an denen keine Bakterien sein sollten."

Das Team testete die Fähigkeit der Mäuse, Infektionen abzuwehren, indem sie sie dem Bakterium aussetzten Listeria monocytogenes, die für Menschen schädlich ist und oft in Mausstudien des Immunsystems verwendet wird.

Sie fanden heraus, dass sich die gesunden Mäuse schnell erholt hatten, nachdem sie das Bakterium injiziert hatten, aber die keimfreien Mäuse starben - sie waren nicht in der Lage, die Infektion abzuwehren.

Aber als keimfreie Mäuse dann Darmbakterien erhielten, die für gesunde Mäuse typisch sind, stieg ihre Anzahl an weißen Blutkörperchen und sie überlebten die Infektion.

Und in einem anderen Teil der Studie gab das Team gesunden Mäusen Antibiotika, um ihre Darmbakterien zu töten und injizierte ihnen dann Listerien. Sie wurden krank und hatten Schwierigkeiten, die Infektion zu bekämpfen.

Können Antibiotika Darmbakterien abtöten, die uns vor anderen Infektionen schützen?

Die Forscher sagen, dass diese Ergebnisse Fragen über Infektionen beim Menschen aufkommen lassen, wie Prof. Mazmanian erklärt:

"Wenn zum Beispiel Patienten wegen einer Hüftoperation mit Antibiotika behandelt werden, schädigen Sie ihre Darmmikrobenpopulation und machen sie anfälliger für eine Infektion, die nichts mit ihrer Hüftoperation zu tun hat?"

Und wenn man es von der anderen Seite betrachtet, könnte man sicherstellen, dass gesunde Darmpopulationen eine präventive Alternative zu Antibiotika bieten?

Dies eröffnet einen neuen Weg für den Umgang mit gegen Antibiotika resistenten Superbugs. Die Begrenzung der Anfälligkeit für Infektionen könnte eine fruchtbarere Strategie sein, schlägt das Team vor.

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