11.06.2018

Mikroorganismen: Helden der Immunabwehr

Bakterien, Viren, Pilze – wir teilen unseren Körper mit Billionen kleinen, unförmigen Organismen. Die Vorstellung löst bei manchen Schaudern aus. Dabei sind sie lebenswichtig. Warum, erklärte die Immunologin Yasmine Belkaid bei einer Landsteiner Lecture an der ÖAW.

„Ich kann Sie beruhigen, sie sind auch nach dem Duschen noch da“, sagte die Immunologin Yasmine Belkaid in ihrem Vortrag im vollbesetzten Festsaal der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und verweist dabei auf jene zahlreichen Bakterien, Viren und Pilze, die auf unserer Haut leben. Genauer sitzen die Mikroben fest verankert in Haarfollikeln oder Schweiß- und Talgdrüsen – und das ist durchaus zu unserem Vorteil, erzählte die Direktorin des Microbiome Program am National Institute of Allergy and Infectious Diseases der National Institutes of Health in den USA. Denn die Mikroorganismen sind ein wichtiger Teil der Immunabwehr und das Immunsystem kommuniziert ständig mit den Bakterien, Viren und Pilzen, die auch die Schleimhäute in Mund, Nase, Rachen sowie unserem Darm bevölkern.

Mikrobiom bekämpft Eindringlinge

Aktuellen Forschungen zufolge erledigen die Mikroorganismen dabei einen Großteil der Arbeit sogar ohne das Immunsystem. „Dringen etwa Erreger wie schädliche Viren und Bakterien über den Darm, die Haut oder die Schleimhäute in den menschlichen Organismus ein, befinden sie sich dort in einem Wettkampf um Nahrung und Platz mit ihresgleichen. Dabei wird eine Vielzahl der schädlichen Mikroben durch unser Mikrobiom verdrängt, noch bevor das Immunsystem eingreifen muss.“

Zudem können bestimmte „gute“ Mikroben das Immunsystem auf etwaige Schädlinge aufmerksam machen, indem sie Immunzellen gezielt reizen und damit schulen, besser auf Infektionen zu reagieren. „Darüber hinaus haben wir gesehen, wie Bakterien der Gruppe Staphylococcus epidermidis im Falle einer Verletzung auf der Haut mit CD8-T-Immunzellen so kommunizieren, dass diese einen Ring am Rand der Wunde bilden und so helfen, den Schaden zu reparieren“, erklärte die amerikanische Immunologin mit algerischen Wurzeln. Dieses Beispiel zeigt auch, bestimmte Mikroben kommunizieren nur mit bestimmten Immunzellen.

Freundliches Bakterium

Wie diese Kommunikation funktionieren könnte, verdeutlicht ein anderes Experiment mit Corynebakterien. „Das ist ein sehr freundliches Bakterium, das alle Menschen auf der Haut haben.“ Im speziellen Fall nutzt das Bakterium ein einziges Molekül, um die Kommunikation mit einer bestimmten Gruppe von Abwehrzellen (Gamma-delta-T-Zellen) zu steuern, denen man die Fähigkeit zuschreibt, auf Gewebsverletzungen wie etwa durch Infektionen oder UV-Strahlen reagieren zu können. „Weiter gedacht heißt das, man könnte das Immunsystem über dieses eine Molekül gezielt steuern, was uns in der Therapie von manchen Krankheiten helfen kann.“

Die Versuche mit Corynebakterien brachten allerdings auch eine andere Seite der Nützlinge zutage. „Wie bei allen Alliierten, können auch aus guten Mikroben Feinde werden“, sagte Belkaid. „Konkret reicht sehr fetthaltige Ernährung, um die Corynebakterien zu Erregern zu machen.“ Das zeigte der Versuch an Mäusen. Auch Gene können einen solchen Prozess auslösen, so die Immunologin.   

Antibiotikatherapien verbessert

Wie man sich die Kommunikation zwischen Viren, Pilzen, Bakterien und Immunzellen zunutze machen kann, beschäftigt Forscher/innen derzeit weltweit. So hat ein Forschungsteam beispielsweise eine Therapie entwickelt, um negative Folgen von intensiven Antibiotikabehandlungen vorzubeugen. Denn durch Antibiotika werden auch nützliche Mikroben aus dem Darm entfernt, wodurch sich die schädlichen Mikroorganismen ausbreiten und die Darmumgebung dominieren können.  

Die Methode ist einfach: Man entnimmt dem Patienten vor der Therapie Teile seines Mikrobioms aus dem Darm und setzt sie danach wieder ein, schilderte Belkaid. „Dieses erfolgreiche Beispiel zeigt, dass es grundsätzlich möglich ist, Patienten zu behandeln, indem man die Zusammensetzung des Mikrobioms ändert. Diese Erkenntnis hat die Behandlung mancher Infektionskrankheiten wirklich revolutioniert.“

Forschung steckt noch in den Kinderschuhen

Auch im Zusammenhang mit Immuntherapie wird zunehmend erforscht, welches Mikrobiom man nutzen könnte, um die Krebstherapie erfolgreicher zu machen. Wie Versuche an Mäusen zeigen, könnte die Qualität des Mikrobioms im Darm eine Schlüsselrolle dabei spielen. „Das ermöglicht es nun Ärztinnen und Ärzten, diese Komponente miteinzubeziehen, um besser zu verstehen, warum manche Patienten auf die Therapie ansprechen und manche nicht.“

Bei all der Euphorie, weist die Immunologin aber auch darauf hin, dass sich die Forschung rund um das Mikrobiom noch in den Kinderschuhen befindet. „Es gibt Billionen von Mikroorganismen und sie alle sind sehr komplex. Von vielen Mechanismen, Zusammenhängen und Hintergründen haben wir schlichtweg noch keine Ahnung.“