Claudia Waidacher, MSc. & Susanne ROBERT, MSc.

Bakterien – die Superhelden in unserem Darm

Sie haben sicher schon davon gehört, dass der Darm das Zentrum unserer Gesundheit ist. Haben Sie sich aber auch schon mal gefragt woher diese Behauptung kommt? Durch seine enorme Oberfläche – der Darm ist nämlich etwa 7 Meter lang und kann eine Oberfläche von rund 400 m² erreichen (das entspricht etwa der Größe eines Tennisfeldes) – muss der Darm bereit sein, mögliche Eindringline zu bekämpfen und abzuwehren. Diese Abwehrkraft wird durch mehrere Mechanismen gebildet. Zum einen befinden sich rund 80% unserer Immunzellen im Darmgewebe, um eindringende Bakterien oder Viren zu bekämpfen, zum anderen leben in unserem Darm auch eine Vielzahl an Mikroorganismen. Diese Mikroorganismen leisten auch ihren Beitrag dafür, dass sie uns als Lebensraum ausgewählt haben. Unsere Darmbakterien sind nämlich in der Lage, durch verschiedene Mechanismen pathogene Bakterien und Viren zu verdrängen und abzuwehren.

Unser Darmmikrobiom ist sehr vielschichtig aufgebaut. Rund 500 verschiedene Bakterienarten besiedeln die unterschiedlichen Darmabschnitte eines Menschen und bringen für den Wirt auch enorme positive Effekte mit – sofern es sich um ein eubiotisches, also ein gesundes Darmmikrobiom handelt und es sich keine pathogenen Bakterien in uns gemütlich gemacht haben. Das Darmmikrobiom kann durch verschiedene Arten zu einer Stärkung der Gesundheit in unserem Darm und dem Rest unseres Körpers beitragen. Sehr allgemeine positive Effekte sind beispielweise eine Stärkung der Darmbarriere. Manche Darmbakterien sind in der Lage die Schleimproduktion im Darm anzukurbeln. Der Darmschleim bildet eine wichtige Barriere gegen eindringende Mikroorganismen und enthält unter anderem auch antivirale oder antibakterielle Stoffe, wie zum Beispiel das sekretorische Immunglobulin A, einen Antikörper, der sich an schädliche Organismen anheften kann und diese für unser Immunsystem sichtbar macht (man kann sich das wie eine Markierung vorstellen, durch die man Bösewichte erkennen kann). Neben der Erhöhung der Schleimproduktion können sich gute Darmbakterien auch an Rezeptoren unserer Darmwand anlagern und diese besetzen. Dadurch sind diese Stellen nicht mehr frei zugänglich für andere, schädliche Viren oder Bakterien, die dann auch nicht in der Lage sind in den Körper einzudringen und Schaden anzurichten.

Darmbakterien: Welche sind die Guten?

Verschiedene Bakterienarten und vor allem Bakterienstämme sind auch zu noch spezielleren Abwehrmechanismen in der Lage. Durch diese Mechanismen können sie spezifisch z.B. gegen eindringende Viren vorgehen und diese zerstören, beziehungsweise daran hindern in unsere Körperzellen einzudringen. Durch das sogenannte „Trapping“ können Bakterien Viren an ihrer Oberfläche fangen und festhalten. Dies geschieht über längere Zuckerketten, sogenannte Polysaccharidketten, an denen der Virus festgehalten wird. Dadurch ist er nicht mehr in der Lage seinen Weg zu den Darmzellen fortzusetzen und in den Körper einzudringen.  Andere Bakterien sind im Stande spezielle antivirale Substanzen aus ihrem Inneren freizusetzen. Dazu zählen unter anderem sehr kleine Moleküle wie Wasserstoffperoxid (H2O2) oder Milchsäure (Lactat), aber auch größere Aminosäureverbindungen (Peptide), die Bakteriozine genannt werden. Diese Substanzen können die Replikation, also die Vermehrung von Viren in einer Zelle verhindern. So kann sich der Virus nicht vervielfältigen, neue Zellen befallen und sich weiter ausbreiten.  Darüber hinaus haben Bakterien aber noch eine Fähigkeit: Sie können in direkten Kontakt und Informationsaustausch mit unserem Immunsystem treten. Dies kann z.B. über die dendritischen Zellen in unserem Darm erfolgen. Dendritische Zellen sind sternförmige Immunzellen, die in unserem Körper patrouillieren. Mit ihren Ausläufern können sie durch unsere Darmwand hindurchgreifen und die Lage in unserem Darmlumen kontrollieren. Dabei treten sie in Kontakt mit unserem Darmmikrobiom. Je nachdem mit welchen Bakterien sie kommunizieren, erhalten sie unterschiedliche Signale und Informationen, die sie an andere Zellen unseres Immunsystems weitergeben. So kann es zu einer Modulierung des Immunsystems kommen und unsere Immunzellen werden alarmiert, wodurch die Abwehrkraft gesteigert wird.

Probiotika: spezielle Bakterienstämme gegen virale Infekte

In vielen Studien konnten schon so manche positiven Effekte durch die Gabe von Probiotika, beziehungsweise guten Darmbakterien während viralen Infektionen nachgewiesen werden. Bestimmte Bakterienstämme tun sich hier als Spezialisten auf: So konnte für den Bakterienstamm Lactobacillus rhamnosus SP1 gezeigt werden, dass er die Häufigkeit, Dauer und Schwere von Durchfällen bei Rotavirus-Infektionen vermindern kann (Pant et al. 2007). Weiters trägt eine Einnahme über den Magen-Darm-Trakt zur Linderung der Symptome einer Influenza-A-Infektion und zu einer geringeren Viruslast im Lungengewebe bei (Kawase et al. 2010). Aber nicht nur die akute Therapie bei schon bestehenden Infektionen bringt positive Effekte mit sich. Auch die präventive Gabe kann erstaunliche Ergebnisse zu Tage fördern, wie in der Studie von Villena et al. (2012). Hier konnten durch die Gabe von Lactobacillus rhamnosus CRL 1505 reduzierte Läsionen des Lungengewebes und eine Regulierung der Produktion von antiviralen Zytokinen festgestellt werden. Das bedeutet, es kam durch die präventive Einnahme des Bakteriums zu einer geringeren Schädigung des Lungengewebes während einer Virusinfektion.

Auch B. animalis ssp. lactis DSM 15954 ist ein Profi in der viralen Abwehr. Die Verabreichung führte zu einer signifikanten Reduktion von Infektionen der Atemwege bei gesunden Neugeborenen (Taipale et al. 2011). Speziell aufeinander abgestimmte Bakterienteams können auch als Doppelpack zu besonderen Verbesserungen führen. Die kombinierte Gabe von Lactobacillus rhamnosus SP1 und Bifidobacterium animalis ssp. lactis DSM 15954 konnte die Dauer von Infektionen der oberen Atemwege, den Schweregrad sowie die Anzahl versäumter Schultage bei Studenten signifikant verringern (Smith et al. 2013).  Diese Ergebnisse zeigen die erstaunlichen Fähigkeiten, mit denen unsere guten Darmbewohner ausgerüstet sind und die sie für uns und unsere Gesundheit einsetzen. Vielleicht haben Sie sich schon gefragt, ob Darmbakterien überhaupt in der Lage sind außerhalb unseres Darms, auch an anderen Stellen des Körpers, gegen Viren vorgehen zu können. Diese Frage ist berechtigt. Aber wie auch in vielen anderen Gebieten gezeigt werden konnte, ist der Darm über verschiedene Achsen mit dem Rest unseres Körpers verknüpft. Die Darm-Hirn-Achse oder die Darm-Leber-Achse sind gut bekannte Beispiele, die zeigen, dass unser Darmmikrobiom einen großen Einfluss auf unsere Gesundheit hat und diese positiv beeinflussen kann. Eine weitere Achse, die noch wenig Bekanntheit erlangt hat, ist die sogenannte Darm-Lungen-Achse.

Darm-Lungen-Achse: Zusammenarbeit von Darm und Lunge

Studien, wie die oben genannten, belegen eindeutig einen positiven Effekt unserer Darmbakterien auf Infektionen der Lunge und zeigen damit deutlich, dass es einen Austausch zwischen unserem Darm und unserer Lunge gibt. Dieser Austausch findet über unsere Immunzellen statt. Wie angesprochen sind Darmbakterien in der Lage, mit unseren Immunzellen Informationen auszutauschen. Diese Informationen, die an Zellen des Immunsystems weitergeben werden, führen unter anderem zu einem Anstieg der natürlichen Killerzellen und zu einer gesteigerten Makrophagenaktivität in der Lunge. Diese Zellarten sind besonders für die schnelle Vernichtung von Eindringlingen zuständig und verhindern somit, dass sich Viren weit im Lungengewebe ausbreiten und sich vermehren können