Artikel zur Langlebigkeit

Forscher zeigen, wie das Immunsystem das Darmmikrobiom ins Gleichgewicht bringt

wenn wir genau verstehen, wie und wo Antikörper Mikroorganismen im Darm erkennen, können wir auch gezielter Impfstoffe gegen Krankheitserreger entwickeln
  • Immunglobuline vom Typ A, sogenannte IgA-Antikörper, spielen eine wichtige Rolle bei der Immunität.

  • Forscher zeigen im Mausmodell, dass IgA-Antikörper gezielt die Fitness harmloser Darmbakterien auf mehreren Ebenen einschränken, wodurch das Immunsystem das mikrobielle Gleichgewicht im Darm feinjustieren kann. 

  • Wenn Forscher genau verstehen, wie und wo Antikörper Mikroorganismen im Darm erkennen, können sie auch gezielter Behandlungen gegen Krankheitserreger entwickeln.

Dieser Artikel wurde auf EurekAlert.org veröffentlicht:

Die im Darm lebenden Bakterien bestehen aus etwa 500 bis 1000 verschiedenen Arten. Sie bilden die sogenannte Darmflora, die eine Schlüsselrolle bei der Verdauung spielt und Infektionen vorbeugt. Im Gegensatz zu Krankheitserregern, die von außen eindringen, sind sie harmlos und werden vom Immunsystem toleriert. Wie es dem menschlichen Immunsystem gelingt, dieses empfindliche Gleichgewicht im Darm aufrechtzuerhalten, ist weitgehend unbekannt. Es ist bekannt, dass Immunglobuline vom Typ A, sogenannte IgA-Antikörper, eine wichtige Rolle spielen. Diese natürlichen Abwehrstoffe sind Teil des Immunsystems und erkennen nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip einen körperfremden Krankheitserreger ganz gezielt.

Eine Forschergruppe um Dr. Tim Rollenske und Prof. Andrew Macpherson vom Department of BioMedical Research (DBMR) der Universität Bern und der Universitätsklinik für Viszeralchirurgie und Medizin am Inselspital konnte dies kürzlich bei einer Maus nachweisen Modell, dass IgA-Antikörper die Fitness gutartiger Bakterien auf mehreren Ebenen gezielt einschränken. Dadurch kann das Immunsystem das mikrobielle Gleichgewicht im Darm feinjustieren. „Uns ist es gelungen zu zeigen, dass das Immunsystem diese Bakterien sehr gezielt erkennt und einschränkt“, erklärt Tim Rollenske, PhD, Erstautor der Studie. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

IgA-Antikörper erstmals in natürlicher Form hergestellt

IgA-Antikörper sind die häufigsten Antikörper im menschlichen Immunsystem und werden von speziellen Zellen in den Schleimhäuten abgesondert. Sie machen zwei Drittel der menschlichen Immunglobuline aus. Überraschenderweise richten sich die meisten vom Körper produzierten IgA-Antikörper gegen gutartige Bakterien in der Darmflora. Ohne diesen Immunschutz könnten sich diese Mikroorganismen auch gesundheitsschädlich auswirken und Darmerkrankungen verursachen. Das Rätsel, wie IgA-Antikörper das konsensuelle Zusammenleben im Darm regulieren, ist jedoch weiterhin ungelöst.

Der Grund dafür: Bisher war es nicht möglich, IgA-Antikörper in ihrer natürlichen Form im Tiermodell zu untersuchen. In ihrem Experiment konnten die Forscher um Tim Rollenske und Andrew Macpherson diese Hürde jedoch überwinden. Es gelang ihnen, eine ausreichende Menge an IgA-Antikörpern zu produzieren, die speziell gegen eine Art von Escherichia coli-Bakterien, einem typischen Darmbakterium, gerichtet sind. Die Antikörper erkannten und banden einen Baustein auf der Membran der Mikroorganismen.

Antikörper beeinträchtigen die Fitness der Bakterien

In ihrem Experiment, an dem die Forscher drei Jahre lang arbeiteten, gelang es ihnen, den In-vitro- und In-vivo-Effekt im Darm keimfreier Mäuse punktgenau zu verfolgen. Es wurde festgestellt, dass die Antikörper die Fitness der Bakterien auf verschiedene Weise beeinflussen. Beispielsweise war die Beweglichkeit von Bakterien eingeschränkt oder sie behinderten die Aufnahme von Zuckerbausteinen für den Stoffwechsel der Bakterien. Der Effekt hing von der konkret erkannten Oberflächenkomponente ab. „Das bedeutet, dass das Immunsystem offenbar durch verschiedene Ansätze gleichzeitig Einfluss auf die gutartigen Darmbakterien nehmen kann“, erklärt Hedda Wardemann vom Deutschen Krebsforschungszentrum, Mitautorin. Die Forscher sprechen daher von IgA-Parallelität.

Die Frage, warum das Immunsystem ein Gleichgewicht mit den gutartigen Bakterien im Darm herstellt und gleichzeitig pathogene Eindringlinge effektiv vernichtet, ist noch nicht abschließend geklärt. „Unser Experiment zeigt jedoch, dass IgA-Antikörper das Gleichgewicht zwischen dem menschlichen Organismus und der Darmflora feinabstimmen können“, erklärt Andrew Macpherson vom DBMR und Inselspital, Co-Autor. Die Erkenntnisse bauen nicht nur auf dem Grundverständnis des Immunsystems im Darm auf, sie können auch zur Entwicklung von [Behandlungen] beitragen. „Wenn wir genau verstehen, wie und wo Antikörper Mikroorganismen im Darm erkennen, können wir auch gezielter Behandlungen gegen Krankheitserreger entwickeln“, fügt Tim Rollenske hinzu.

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