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Probiotika: Flora et labora
11.06.2016 12:34

 

 

 

Probiotika: Flora et labora

 

Seit Jahren versprechen Marketing-Experten aus der Lebensmittelbranche Darmgesundheit mit probiotischen Joghurt-Kulturen. Eine neue Generation von Probiotika scheint noch viel mehr zu können: Sie verdrängen pathogene Antibiotika-resistente Keime aus dem Verdauungstrakt.

 

Einheimische Bakterien aus dem Darm scheinen wahre Alleskönner zu sein. Neben Verdauungsaufgaben beeinflussen sie das Immunsystem und zahlreiche Stoffwechselprozesse ihres Wirts. Wer aber unerwünschte Eindringlinge in den Verdauungstrakt mit Antibiotika bekämpft, erreicht damit oft genau das Gegenteil des gewünschten Effekts. Nützliche Darmbewohner fallen dem Bakteriengift zum Opfer und pathogene resistente Angreifer haben eine Chance, sich dort breit zu machen. Was also tun? Gibt es möglicherweise eine Alternative zum Einsatz von Antibiotika?
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Next-Generation-Probiotika

 

Mit immer besserer Kenntnis des menschlichen Mikrobioms könnte sich eine solche Alternative auftun. Füllt man die entstandene Lücke nach einer Antibiotika-Behandlung wieder mit der entsprechenden Bakterienflora auf, restauriert man nicht bloß ein gesundes Verdauungsklima, sondern macht es damit auch pathogenen Zuwanderern sehr viel schwerer, sich dort niederzulassen. Mit den früher beworbenen Lebendkulturen aus dem Kühlregal haben diese neu entdeckten potenten Darmbewohner nicht mehr viel zu tun. Die „Next-Generation-Probiotika“ sind sehr viel effektiver und könnten damit auch in der Klinik zur Waffe gegen multiresistente pathogene Keime werden.

So sehr Antibiotika eine entscheidende Rolle in der Abwehr dieser Bakterien spielen, so bergen sie durch ihre Wirkung auf die normale Flora große Risiken. Einer kürzlich veröffentlichten Studie von Brett Finlay und seinen Kollegen aus dem kanadischen Vancouver zufolge erkranken Kinder eher an Asthma, wenn ihre Darmmikroben-Gesellschaft in den ersten 100 Tagen ihres Lebens gestört ist. Ein Angriffsziel vieler Antibiotika sind auch obligat anaerobe Bakterien des Verdauungstrakts, eine Erkenntnis, die schon über fünfzig Jahre alt ist. Vibrio cholerae oder Salmonella typhimurium haben danach leichteres Spiel. Besonders bei Patienten mit einer Knochenmarktransplantation ermöglicht das Antibiotikum auf dieses Weise die Dominanz von VRE (Vancomycin-resistente Enterokokken) im Darm, die wiederum mit einem erhöhten Risiko einer Bakterämie assoziiert ist.

Türsteher verhindern den unbefugten Eintritt

 

Eine Fäkaltransplantation von antibiotika-naiven Mäusen mit gesundem Mikrobiom in Tiere, deren Darm mit VRE und Klebsiella pneumoniae besiedelt war, veränderte die Darmflora entscheidend. Damit konnten die pathogenen Bakteriengesellschaften aus dem Darm vertrieben werden. Wie effektiv diese sogenannte Kolonisationsresistenz ist, hängt derzeit noch stark vom Design der entsprechenden Studie ab. In den letzten zwei Jahren erschienen jedoch mehrere Berichte, dass auch beim Menschen verschiedene Spezies der gesunden Darmflora die Besiedlung von VRE und pathogenen Escherichia coli-Spezies verhindern. Wichtige Stütze dieser Kolonisationsresistenz scheinen Bakterien der Gattung Barnesiella zu sein.

Schon vor 30 Jahren zeigten Wissenschafter, dass ein Cocktail von zehn Arten der gesunden Darmflora, inklusive obligat anaerober Arten, Infektionen mit dem gefürchteten Schädling Clostridium difficile kurieren kann. Zu diesen Türstehern des Darms, die wohl allein durch ihre Anwesenheit für pathogene Keime abschreckend wirken, gehört auch Clostridium scindens. Als einer von wenigen Bakterienarten kann die Mikrobe primäre Gallensalze in sekundäre umwandeln, eine Fähigkeit, die eng mit einem Schutz gegen Clostridium difficile verbunden ist. Ein anderer Mechanismus dieser Kolonisationsresistenz könnte die Verstoffwechslung von Sialinsäuren sein – eine beliebte Energiequelle für Cl. difficile und andere unerwünschte Erreger.

 

[Mechanismus Kolonisationsresistenz]

Antibiotika verdrängen kommensale Bakterienspezies aus dem Darm und schwächen die Abwehr gegen Pathogene © Pamer et al. / Science (2016)

Zusammenarbeit mit dem Immunsystem

Kommensale anaerober Darmbakterien produzieren kurzkettige Säuren wie Essigsäure, Buttersäure oder Propionsäure, die zusammen mit dem Laktat der Milchsäurebakterien ein Milieu schaffen, das es für Eindringlinge noch schwerer macht, dort Fuß zu fassen. Eine weitere Waffe Darm-einheimischer Siedler sind direkte antibakterielle Faktoren wie beispielsweise RegIIIγ. Dieses Lektin tötet gezielt grampositive Bakterien wie VRE. Damit behauptet etwa Bacteroides thetaiotaomicron seinen Stammplatz im Verdauungstrakt. Bacteroides thuringiensis wiederum produziert ein Gift gegen sporenbildende Bakterien wie etwa Clostridium difficile oder Bacilli. Auch indirekte Aktionen führen zum Kolonisationsresistenz-Erfolg: Segmentierte filamentöse Bakterien stehen in engem Kontakt mit dem intestinalen Darmepithel und sorgen dort für für eine Verstärkung der Immunabwehr mittels IgA oder lassen dort antimikrobielle Peptide gegen die mögliche Konkurrenz von außen produzieren.

Insgesamt, so haben Experimente gezeigt, läßt sich die Kolonisation unerwünschter Keime durch den Transfer von Darmkommensalen ziemlich gut verhindern. Die Daten deuten auf eine Reduktion pathogener Spezies um sechs Zehnerpotenzen hin, das entspricht der Wirkung sehr starker Vakzine. Auch wenn die jetzt neu identifizierten Bakterienspezies mit starker Kolonisationsresistenz nur einen relativ kleinen Anteil der gesamten Gesellschaft im Darm ausmachen, scheinen sie doch wesentlich effektiver zu sein als die mit großem Marketingaufwand beworbenen Zusätze zu Molkereiprodukten. Die zunehmende Anzahl aussagekräftiger Studien liefert hier wohl bald noch weiteres Beweismaterial.

Logistische und regulatorische Probleme

Die Herausforderung bei der Regeneration der Antibiotika-unterwanderten Darmgesellschaft liegt aber hier in der Umsetzung der Forschung in die Praxis. Aneraobe Bakterien lassen sich nicht einfach mit Lebensmitteln mischen. Auch die Zucht stellt schon wesentlich höhere Anforderungen. Eine Stuhltransplantation von gesunden Spendern nach jedem Antibiotikaeinsatz scheint auch nicht das geeignete Mittel zu sein. Eingehend studiert ist diese relativ neue Therapieoption im humanen Bereich bisher nur bei Infektionen mit Clostridium difficile. Möglicherweise gelingt es aber auch, die entsprechenden Kulturen so zu verpacken, dass sie oral eingenommen werden können und die Passage durch den Magen und den oberen Verdauungstrakt überstehen.

Völlig ungeklärt ist auch, wie eine solche Darmflora-Regeneration reguliert werden soll. Sind die Darmkommensalen mit den jetzt schon kommerziell recht erfolgreichen Probiotika oder auch mit Nahrungszusatzstoffe zu vergleichen, die bis auf den Wahrheitsgehalt ihrer Versprechungen kaum auf ihre Wirkung überprüft werden? Auch homöopathische Wirkstoffe werden – obwohl als Heilmittel betrachtet – kaum überwacht. Studien werden auch berücksichtigen müssen, ob eine solche Kolonisationsresistenz durch Darmkommensalen aus der Zucht eher präventiv oder therapeutisch beabsichtigt ist. Als „normale Darmbewohner“ sind von diesen Gesellen zunächst einmal nur wenig schwerwiegende Nebenwirkungen zu erwarten. Dennoch sind die Veränderungen der Darmflora auf lange Sicht bisher kaum untersucht.

500 Millionen Dollar gibt die US-Regierung aus, um das menschliche Mikrobiom und die Folgen einer Veränderung seiner Zusammensetzung kennenzulernen. „Wir brauchen die Möglichkeit dysfunktionale Mikrobiome zu verändern,“ so Jo Handelsman, Wissenschaftsdirektorin im Weißen Haus, „und wir wollen sie wieder einsatzfähig machen.“ Ein Werkzeug, dass die stumpfe Waffe viel zu oft eingesetzter Antibiotika ablöst und die Rüstung resistent gewordener pathogener Keime durchdringt, wäre ein knappes Jahrhundert nach der Entdeckung des Penicillins ein großer Schritt nach vorne im Kampf gegen infektiöse Krankheiten.

 

 

Euer Manfred Harlos

 

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