Der menschliche Darm beherbergt eine faszinierende Gemeinschaft von Mikroorganismen, die für unsere Gesundheit unerlässlich sind. Diese Bakterien sind entscheidend für die Verdauung unserer Nahrung, doch unter ihnen befinden sich auch potenzielle Krankheitserreger. Während einige harmlose Bewohner sind, können andere unter bestimmten Umständen, wie einem geschwächten Immunsystem oder geschädigter Darmwand, gefährlich werden und schwere Erkrankungen wie Durchfall, Blutvergiftungen oder lebensbedrohliche Organentzündungen verursachen. Angesichts der zunehmenden Antibiotikaresistenzen gewinnen alternative Ansätze zur Bekämpfung dieser schädlichen Bakterien immer mehr an Bedeutung. [Hausmittel gegen Verstopfung]
Wissenschaftler weltweit forschen intensiv an Impfstoffen, die gezielt gegen krankheitserregende Darmbakterien wirken, insbesondere gegen solche, bei denen Antibiotika an Wirksamkeit verloren haben. Eine besondere Herausforderung stellt dabei das einzigartige Immunsystem des Darms dar, das sich von dem des restlichen Körpers unterscheidet und dessen Komplexität noch nicht vollständig entschlüsselt ist.
Eine wirksame Kombinationstherapie
Professorin Emma Slack von der ETH Zürich und der Universität Oxford, zusammen mit Professor Médéric Diard vom Biozentrum der Universität Basel und einem internationalen Forschungsteam, hat einen wegweisenden Fortschritt erzielt. Ihre Forschungsergebnisse, veröffentlicht in der renommierten Fachzeitschrift Science, zeigen, wie hochwirksame Schluckimpfungen gegen Darminfektionen formuliert werden können. Der Schlüssel liegt in der Kombination eines Impfstoffs mit gutartigen Bakterien. Diese nützlichen Mikroorganismen konkurrieren mit den krankmachenden Bakterien um Nährstoffe und entziehen ihnen so die Lebensgrundlage. In Studien mit Mäusen konnte diese kombinierte Strategie beeindruckende Erfolge verzeichnen.
Die Forschenden demonstrierten, dass dieser innovative Ansatz sowohl die Ansiedlung von Salmonellen verhindern als auch bereits etablierte E. coli-Bakterien effektiv bekämpfen kann. Einzeln zeigten sowohl der Impfstoff als auch die gutartigen Bakterien eine deutlich geringere Wirksamkeit. Damit die konkurrierenden Bakterienstämme erfolgreich gegen schädliche Mikroben vorgehen können, müssen sie unter identischen Bedingungen im Darm gedeihen – das bedeutet, im gleichen Darmabschnitt leben, mit ähnlichen Säuregraden und Sauerstoffkonzentrationen zurechtkommen und die gleichen Nährstoffe verwerten.
Um dies zu erreichen, wählten die Forschenden sorgfältig geeignete Konkurrenzstämme aus oder entwickelten diese. Im Labor gelang es den Wissenschaftlern durch Gentechnik, einen hochwirksamen Salmonellen-Konkurrenzstamm zu kreieren. Aber auch ohne Gentechnik lassen sich Erfolge erzielen, indem natürlich vorkommende Stämme geschickt ausgewählt und kombiniert werden. Ein Beispiel hierfür ist die erfolgreiche Anwendung einer Mischung aus drei natürlich vorkommenden E. coli-Stämmen.
Ein Gärtnerischer Ansatz für den Darm
«Ein Impfstoff allein kann krankheitserregende Bakterien zwar reduzieren, aber für nachhaltigen Erfolg benötigen wir gutartige Mikroorganismen, die die entstandenen Lücken im Darmökosystem füllen», erklärt Emma Slack. «Man kann sich das wie im Garten vorstellen: Wenn man Unkraut entfernen möchte, muss man die freie Fläche anschließend mit nützlichen Pflanzen besiedeln. Lässt man den Boden jedoch leer, wächst das Unkraut umgehend wieder nach.» [Darmflora aufbauen]
Frühere Studien haben gezeigt, dass manche Menschen von Natur aus über bakterielle Stämme in ihrer Darmflora verfügen, die mit Krankheitserregern konkurrieren und diese in Schach halten. Bei diesen Personen waren Impfungen gegen Darminfektionen bereits erfolgreich. Durch die Verabreichung von Konkurrenzstämmen zusammen mit dem Impfstoff könnte auch bei Menschen, denen diese natürlichen Konkurrenten fehlen, ein wirksamer Schutz erreicht werden. [Darm reinigen Hausmittel]
Reduzierung des Antibiotikaverbrauchs
Ein erheblicher Vorteil dieses neuartigen Ansatzes ist die Verdrängung krankheitserregender Bakterien ohne den Einsatz von Antibiotika. Dies ist besonders relevant im Kampf gegen antibiotikaresistente Keime, die eine wachsende Bedrohung für die globale Gesundheit darstellen. [Durchfall essen]
Dieser innovative Ansatz könnte dazu dienen, krankheitserregende oder gar antibiotikaresistente Bakterien Im Darm von Patienten vor chirurgischen Eingriffen zu eliminieren. Dies ist insbesondere bei Transplantationen von Bedeutung, da die Patienten in dieser Phase immunsuppressive Medikamente einnehmen müssen. Die Forschenden betonen, dass dies zu einer signifikanten Reduzierung des Antibiotikaverbrauchs führen könnte. [Blutgruppe AB positiv Krankheiten]
Auch vor Reisen in Regionen mit zirkulierenden Bakterienstämmen, auf die das Immunsystem möglicherweise nicht vorbereitet ist, könnte dieser Ansatz Schutz bieten. «Generell gilt: Je besser es uns gelingt, gefährliche und antibiotikaresistente Stämme in der Bevölkerung einzudämmen, desto besser ist dies für die Gesundheit aller Menschen», so Slack.
Zukünftig könnten Menschen beispielsweise eine Kapsel einnehmen, die sowohl den Impfstoff als auch die konkurrierenden Bakterien enthält. Bis zur Anwendung am Menschen sind jedoch weitere intensive Forschungen erforderlich. Die aktuelle Studie hat gezeigt, dass es möglich ist, Modell-Krankheitserreger aus dem Darm zu verdrängen. Nun beginnt die umfassende Arbeit der Forschenden, diese Erkenntnisse auf klinisch relevante Bakterienstämme und den Menschen zu übertragen.
Diese Forschung wurde durch finanzielle Unterstützung des Basel Research Center for Child Health, des Nationalen Forschungsschwerpunkts «Microbioms» des Schweizerischen Nationalfonds und durch ein Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrats ERC an Emma Slack ermöglicht.