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Darmbakterien gegen Salmonelleninfektion identifiziert Bodyguard im Darm

| Redakteur: Christian Lüttmann

Dass die Darmflora wichtig für die Gesundheit des Menschen ist, ist bekannt. Die Bedeutung einzelner Bakterienarten ist hingegen oft unklar. Nun haben Forscher Ludwig-Maximilians-Universität München Bakterien identifiziert, die Mäuse vor Salmonelleninfektionen schützen und auch im Darm des Menschen diese Bodyguard-Funktion haben könnten.

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Mucispirillum (grün) und Salmonella (pink) im Darmlumen von Mäusen. Andere Bakterien sind in blau, das Darmepithel in rot dargestellt.
Mucispirillum (grün) und Salmonella (pink) im Darmlumen von Mäusen. Andere Bakterien sind in blau, das Darmepithel in rot dargestellt.
(Bild: B. Stecher)

München – Der Darm gesunder Menschen ist dicht mit Bakterien und anderen Mikroorganismen besiedelt. Diese natürliche Darmflora ist essentiell für unsere Gesundheit. Sie kann u.a. vor Infektionen mit Salmonellen schützen, weil verschiedene Bakterien dort Inhibitoren produzieren, alle Nischen besetzen und relevante Nährstoffe wie Zucker oder Proteine, aber auch Sauerstoff verbrauchen. Diese kommensalen Bakterien, die dem Körper nicht schaden, erschweren potenziell schädlichen Bakterien das Ansiedeln im Darm und unterstützen so unsere Gesundheit. Welche Bakterien in der Darmflora die Ursache der schützenden Effekte sind, ist bisher aber weitgehend unbekannt.

Um zu untersuchen, wie eine gesunde Darmflora zusammengesetzt ist, die optimal vor Infektionen schützt, haben Wissenschaftler um Bärbel Stecher, Professorin an der Ludwig-Maximilians-Universität München und Mitglied des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung, das Mikrobiom diverser Mausgruppen verglichen. Es gelang ihnen, ein Bakterium zu identifizieren, das im Mausmodell vor Infektionen mit Salmonella enterica serovar Typhimurium schützt – eine der beiden in Deutschland häufigsten Subspezies von Salmonellen.

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Ansteckung mit Salmonellen

Salmonellen sind stäbchenförmige Bakterien, die beim Menschen und vielen Tieren Magen-Darm-Infektionen (Gastroenteritis) verursachen können. Insbesondere bei Säuglingen, Kleinkindern, älteren oder immungeschwächten Menschen kann eine Salmonelleninfektion schwer verlaufen. Menschen mit einer intakten Darmflora dagegen sind meist geschützt. Nur bei etwa 10 bis 20 Prozent derer, die die Keime – meist über kontaminierte Lebensmittel – aufnehmen, kommt es überhaupt zu einer Infektion.

Ein Darmbakterium mit Schutzwirkung?

Die Mäuse einer Testgruppe hatten sich als vor Salmonellen-Infektionen geschützt erwiesen, die Tiere der anderen Gruppen nicht. Dabei fanden die Mikrobiologen, dass in den geschützten Mäusen Bakterien der Art Mucispirillum schaedleri vorkommen, in der anderen Gruppe fehlen diese.

Die Art M. schaedleri gehört zu einer Bakteriengroßgruppe, deren Vertreter hauptsächlich in Schlamm oder Sedimenten leben – nur Mucispirillum kommt im Darm von Warmblütern vor, bei Mäusen wie Menschen. „Bisher hat man geglaubt, dass dieses Bakterium bei Menschen nicht so häufig vorkommt“, sagt Stecher. „Aber bei Stuhluntersuchungen wird M. schaedleri oft nicht entdeckt, da sich diese Bakterien in der Schleimschicht des Darms anreichern. In Studien, in denen die Darmschleimhaut untersucht wurde, hat man die Bakterien bei 50 Prozent der Probanden gefunden.“

In einem nächsten Schritt setzten die Forscher, ein so genanntes gnotobiotisches Modell ein. Das sind Mäuse, deren Darm zunächst keimfrei ist und gezielt besiedelt werden kann, sodass sie eine definierte Darmflora in sich tragen. „Wir haben eine Gruppe Mäuse generiert, die Mucispirillum im Darm haben und eine andere ohne diese Bakterien. Beide Gruppen haben wir experimentell mit Salmonellen infiziert und konnten tatsächlich zeigen, dass Mucispirillum kausal mit einem Schutz vor Salmonelleninfektionen in Verbindung steht“, sagt Stecher.

Konkurrenzkampf im Darm

Weitere Untersuchungen zeigten, dass die Schutzwirkung von Mucispirillum darauf beruht, dass die Bakterien mit den Salmonellen um bestimmte Nährstoffe konkurrieren, z.B. um Nitrat. Durch diese Konkurrenz wachsen die Salmonellen zwar nicht unbedingt langsamer, aber sie können ihren wichtigsten Virulenzfaktor – die Eigenschaft, auf dem die pathogene Wirkung beruht – nicht mehr bilden. Dieser Virulenzfaktor, ein so genanntes Typ-III-Sekretionssystem, fungiert als eine Art molekulare Nadel, mit der die Salmonellen Toxine in die Epithelzellen spritzen. In der Folge können sie in die Epithelzellen eindringen und es kommt letztlich zur Entzündung und Gastroenteritis.

Möglicherweise könnten die Ergebnisse der Wissenschaftler langfristig zur Entwicklung neuer Präventionsmethoden führen. „Aber bis dahin ist noch viel Forschung nötig“, betont Stecher. „Noch wissen wir beispielsweise nicht, ob und welche anderen – möglicherweise ja auch negativen – Effekte M. schaedleri im Darm hat.“

Originalpublikation: Simone Herp, Sandrine Brugiroux, Debora Garzetti, Diana Ring, Lara M. Jochum, Markus Beutler, Claudia Eberl, Saib Hussain, Steffi Walter, Roman G. Gerlach, Hans J. Ruscheweyh, Daniel Huson, Mikael E. Sellin, Emma Slack, Buck Hanson, Alexander Loy, John F. Baines: Mucispirillum schaedleri Antagonizes Salmonella Virulence to Protect Mice against Colitis.Cell Host & Microbe 2019; DOI: 10.1016/j.chom.2019.03.004

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