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Donnerstag, 30.03.2017
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Darm-Immunsystem kann zählen

Künstliches Bakterium hilft die Darmflora erklären

Mit Hilfe eines selber hergestellten Bakteriums haben Berner Forscher wichtige neue Erkenntnisse über das Darm-Immunsystem gewonnen. Dieses funktioniert laut der Studie im Wissenschaftsmagazin „Science“ erstaunlicherweise gleich in mehrfacher Hinsicht anders als erwartet.
Escherischia coli

Escherischia coli

Das Darm-Immunsystem ist in vieler Hinsicht besonders – es reagiert nicht nur auf Krankheitserreger, sondern hauptsächlich auf friedfertige Bakterien im Darm, also die gesunde Darmflora. Forscher gehen davon aus, dass diese massive, aber nicht krankhafte Immun-Antwort für die gleichbleibende Balance zwischen Darmbakterien und Körper wichtig ist.

Mikrobiologischer Kunstgriff


Dank eines mikrobiologischen Kunstgriffs konnten nun die zugrundeliegenden Mechanismen dieses Zusammenspiels genauer erklärt werden. Das Forscherteam um Siegfried Hapfelmeier und Professor Andrew Macpherson von der Universität Bern stellte ein Darmbakterium mit besonderen Eigenschaften her. Mit gezielten Mutationen im Stoffwechsel des gutartigen Darmbakteriums Escherichia coli K-12 erreichten die Wissenschaftler, dass das Bakterium nur für einige Stunden den Darm besiedelt und rasch wieder aus dem Körper verschwindet.

Die mutierten Keime rufen im Darm dieselbe Immun-Antwort hervor wie normale Darmbakterien, sind aber vermehrungsunfähig. Dies ermöglichte neuartige Experimente mit einer bakteriellen Darmbesiedelung, die aber im Gegensatz zu normalen lebenden Bakterien genau dosiert werden konnte und sich sozusagen selber wieder rückgängig macht.


Das Darm-Immunsystem ist vergesslich


Dabei konnte das Forscherteam zeigen, dass das Darm-Immunsystem gewissermaßen „zählen“ kann: Die Anzahl Bakterien, die den Darm passiert, bestimmt die Stärke der Antikörper-Antwort. Dabei ist das Darm-Immunsystem weitgehend unbeeindruckt von wiederholten Bakterien-Besiedelungen – anders als bei einer erneuten Infektion mit einem Krankheitserreger. Maßgeblich für eine Immun-Antwort scheint nach Ansicht der Wissenschaftler allein die Endsumme der Bakterien zu sein.

Ein weiteres Ergebnis: Das Darm- Immunsystem ist unter normalen Umständen relativ „vergesslich“. Es reagiert zwar neben seiner andauernden Beschäftigung mit den bereits anwesenden normalen Darmbakterien auf den neuen Keim mit einer spezifischen Immun-Antwort. Diese wird aber nicht lange gespeichert, sondern geht nach dem Verschwinden des mutierten Bakteriums rasch wieder zurück, so die Forscher.

„Antikörper-Erinnerung“ wird gelöscht


Die andauernde Stimulation durch die sich stetig verändernde normale Darmflora überschreibt sozusagen ständig die „Antikörper-Erinnerung“ an das Vergangene. „Diese Arbeiten zeigen, dass der Darm ein ganz anderes Immunsystem oder genauer: immunologisches Gedächtnis hat als der restliche Körper“, erklärt Hapfelmeier.

Dies könnte künftig auch die Entwicklung von Impfstoffen beeinflussen: Neuartige Schluckimpfungen mit lebenden Bakterien gegen Darmkrankheitserreger kamen nach Angaben der Wissenschaftler oft nicht über das Entwicklungsstadium hinaus – auch wenn (oder gerade weil) sie gut verträglich waren.

Wie Hapfelmeier vermutet, erzeugen fremde, aber harmlose Bakterien im Darm keine sehr langlebigen Immun-Antworten und stimulieren kaum das immunologische Gedächtnis. „Künftige Impfstoffe müssten daher möglichst ähnlich einem Krankheitserreger beschaffen sein“, so der Mikrobiologe.

Dichteste Bakterien-Ansammlung der Welt


Nirgendwo auf der Welt findet man eine dichtere Ansammlung von Bakterien als im Dickdarm. Kurz nach der Geburt wird jeder Mensch mit solch einer Darmflora, bestehend aus normalerweise gutartigen, gesundheitsfördernden Mikroorganismen, besiedelt und bleibt es ein Leben lang.

Da die Darmschleimhaut auch eine wichtige Eintrittspforte für zahlreiche Krankheitserreger ist, sind entsprechend die meisten der Immunorgane und Immunzellen des Körpers in und am Magen-Darmtrakt konzentriert. Tagtäglich werden große Mengen Antikörper - Immunoglobulin A - in den Darm abgegeben, die aber größtenteils gegen die gesunde Darmflora gerichtet sind.
(idw - Universität Bern, 25.06.2010 - DLO)
 
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