Gesundheit

Bakterien stärken unser Immunsystem

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In einem Londoner Spital äusserte eine Mutter einen seltsamen Wunsch. Sie wolle, dass ihr frisch per Kaiserschnitt geborenes Kind mit ihrem Vaginalsekret benetzt werde. Doch die behandelnden Ärzte weigerten sich. Nicht weil sie generell gegen diese Behandlung gewesen wären, sondern weil die Frau mit genitalen Herpesviren infiziert war. Für Neugeborene kann eine solche Infektion lebensbedrohlich sein.

So verrückt es klingen mag, die gewünschte Behandlung soll einem Kaiserschnitt-Baby eine möglichst natürliche Besiedlung mit Bakterien ermöglichen und ist als «vaginal seeding» bekannt. Ihr Nutzen ist noch wenig erforscht. Die Idee beruht aber auf Studien, die zeigen, dass der erste Kontakt mit Bakterien entscheidend fürs ganze Leben sein könnte.

Tsunami von Bakterien schlägt auf Neugeborene

Kommt ein Baby aus dem sterilen Mutterleib auf die Welt, wird es unmittelbar von Milliarden Bakterien besiedelt. Bald wird der ganze Körper aussen wie innen, von der Mundhöhle bis zum Darm, mit einem komplexen Ökosystem aus verschiedenen Bakterienarten bedeckt. Diese sogenannten Kommensalen begleiten den Menschen ein Leben lang. Sie helfen bei der Verdauung, stellen lebenswichtige Vitamine her und verhindern, dass sich krank machende Bakterien (Pathogene) dauerhaft auf ihm breitmachen. Ausserdem trainieren sie das Immunsystem.

Doch seit einigen Jahren mehren sich die Hinweise, dass dieses bakterielle Ökosystem gestört ist und dadurch gesundheitliche Probleme entstehen könnten. Denn die Artenvielfalt der auf uns lebenden Bakteriengemeinschaft (Mikrobiota) sinkt bei Menschen in den Industrienationen: Je westlicher die Lebensweise ist, desto weniger verschiedene Arten sind vorzufinden. Dies hängt mit vielen Faktoren zusammen, die Ernährung spielt eine wichtige Rolle, aber auch hygienische und medizinische Entwicklungen wie sauberes Trinkwasser, die Abwasserentsorgung und die Erfindung der Antibiotika – Errungenschaften, die Millionen Menschen vor Krankheit und Tod gerettet haben. Doch womöglich kommen moderne Stadtmenschen heute zu wenig in Kontakt mit Bakterien.

So zeigen etwa Studien mit Bauernhofkindern, dass diese weniger an Allergien und Autoimmunerkrankungen leiden, besonders jene Kinder, die sich häufig im Stall aufhalten und Rohmilch trinken. Je mehr bakterielle Bestandteile sich in ihren Betten befinden, desto besser sind sie vor diesen Krankheiten geschützt. Auf welche Mikroorganismen oder Stoffe es dabei ankomme, sei noch unklar, sagt die Allergologin Erika von Mutius von der Dr. von Haunerschen Kinderklinik in München. Aber es seien wahrscheinlich nicht Pathogene, sondern eher die Kommensalen, die bei der Entwicklung des frühkindlichen Immunsystems eine Rolle spielten.

 

Prägung mit Langzeitwirkung

Dabei scheint es eine kritische Phase im frühen Leben der Kinder zu geben, in der die Bakterien das Immunsystem entscheidend prägen und damit beeinflussen, wie es auf Krankheitserreger oder harmlose Fremdstoffe wie Pollen oder Hausstaub reagiert. Experten sprechen von einem kritischen Zeitfenster in der Immun-Entwicklung, auf Englisch «neonatal window». Es sei ein neues Konzept, mit dem man erklären könne, warum Immunsystem-bezogene Erkrankungen wie etwa Allergien, Asthma oder Typ-1-Diabetes seit einigen Jahrzehnten konstant zunähmen, sagt Mathias Hornef von der Universitätsklinik der RWTH Aachen.

Die Theorie beruht auf Untersuchungen der Mikrobiota, auf epidemiologischen Studien zur Häufigkeit dieser Krankheiten und auf Tierstudien, in denen Forscher versuchten, die Zeitspanne des Fensters zu bestimmen.

So weiss man, dass die Bakteriengemeinschaft im Darm in den ersten zwei Lebensjahren besonders anfällig für äussere Einflüsse ist. Mehrere Hundert verschiedene Arten leben dort. An ihrer Zusammensetzung kann man erkennen, ob ein Baby mit Muttermilch oder Ersatzmilch ernährt wird, ob es vor kurzem mit Antibiotika behandelt wurde oder per Kaiserschnitt auf die Welt kam. Bei Kaiserschnittkindern findet man vor allem Bakterienarten, die auf der Haut vorkommen, und weniger vaginale Bakterien wie zum Beispiel Milchsäurebakterien oder Bifidobakterien – und die Artenvielfalt ist geringer. Epidemiologische Studien zeigen zudem, dass die Kinder ein leicht erhöhtes Risiko haben, an Allergien, Asthma und Typ-1-Diabetes zu erkranken sowie übergewichtig zu werden.

 

Ähnlich verhält es sich mit Kindern, die in den ersten zwei Lebensjahren mit Antibiotika behandelt wurden. Das Medikament tötet nicht nur pathogene Bakterien, gegen die es verschrieben wird, sondern auch Kommensale im Darm. Zwar erhole sich das System nach einmaliger Behandlung innerhalb weniger Stunden wieder, sagt Hornef. Aber nach mehrmaliger Behandlung bleibe die Diversität über längere Zeit reduziert, einzelne Arten kämen gar nicht mehr zurück.

Im späteren Leben kann man die Unterschiede zwar kaum noch nachweisen. Zumindest sind sie nicht so gross, dass man bei sechsjährigen Kindern immer noch sagen könnte, wie sie zur Welt gekommen sind. Doch womöglich ist es dann schon zu spät, weil die entscheidende Phase bereits vorbei ist.

Bakterien besänftigen die Immunzellen

Eine der ersten Studien, die konkrete Hinweise auf ein kritisches Fenster im frühen Leben lieferten, stammt aus den USA. Forscher unter der Leitung von Richard Blumberg von der Harvard Medical School in Boston zeigten vor vier Jahren, dass das Immunsystem von Mäusen, die unter völlig keimfreien Bedingungen aufwuchsen und daher keinerlei Bakterien in sich trugen, dazu tendiert, unangemessen auf Fremdstoffe zu reagieren. In der Lunge und im Dickdarm der keimfreien Mäuse fand sich eine erhöhte Anzahl von sogenannten natürlichen Killerzellen. Das sind Abwehrzellen, die Pathogene bekämpfen. Das Immunsystem der Mäuse stand damit ständig in erhöhter Alarmbereitschaft. Damit verbunden, waren die Tiere anfälliger für chronisch entzündliche Darmerkrankungen und Asthma.

 

Kam eine Maus aber, noch bevor sie von ihrer Mutter abgestillt wurde, in Kontakt mit kommensalen Bakterien, normalisierte sich die Anzahl der Immunzellen in ihrer Lunge und im Dickdarm ebenso wie die erhöhte Krankheitsanfälligkeit. Die Bakterien verhinderten demnach, dass die Körperabwehr überreagierte. Wurden die jungen Mäuse allerdings erst nach der Entwöhnung mit Bakterien besiedelt, konnte das Immunsystem nicht mehr besänftigt werden. Die Prägung war offenbar schon abgeschlossen.

Auf die Artenvielfalt kommt es an

Ein Jahr später kam Kathy McCoy, damals an der Universität Bern, auf ähnliche Ergebnisse. In ihrer Studie zeigte sie, dass bestimmte Antikörper (IgE), die bei Allergien eine Rolle spielen und bei keimfreien Mäusen in erhöhten Mengen zirkulieren, ebenfalls von den Kommensalen reguliert werden. In diesem Fall mussten die Mäuse nicht nur früh genug, sondern auch mit einer gewissen Vielfalt an Bakterien in Kontakt kommen, damit die Produktion von IgE-Antikörpern gebremst und das Immunsystem besänftigt werden konnte.

Experten glauben, dass es sich beim Menschen ähnlich verhalten könnte. Zumindest würde dies die steigende Häufigkeit von Allergien, Asthma und Autoimmunerkrankungen in den westlichen Ländern gut erklären. Unklar ist allerdings, wie lange die prägende Phase beim Menschen dauert und ob es auch später im Leben weitere Fenster gibt. Wahrscheinlich sei es ein Kontinuum, bei dem die ersten achtzehn Monate wohl die kritischsten seien, sagt Andrew Macpherson von der Universität Bern.

Die Prägung beginnt im Mutterleib

Die erste Prägung des Immunsystems beginnt aber schon im Mutterleib. So erhalten Babys über das Blut der Mutter Antikörper, mit denen sie nach der Geburt Pathogene erkennen und bekämpfen können. Aber nicht nur das. Wie eine Studie mit Mäusen im letzten Jahr zeigte, gelangen mit den mütterlichen Antikörpern auch Stoffwechselprodukte von kommensalen Bakterien in die Babys. Diese bereiten es auf den nachgeburtlichen Ansturm der Bakterien vor, damit die Immunzellen angesichts dieser vielen fremden Zellen, die ja gewünscht sind, nicht Amok laufen.

Die kommensalen Bakterien üben ihre besänftigende Rolle auch weiterhin aus und bewirken damit, dass die Immunzellen zwar auf pathogene Bakterien angemessen reagieren, aber harmlose und nützliche Fremdstoffe wie sie selbst oder etwa Pollen, Hausstaub oder Bestandteile in der Nahrung in Ruhe lassen. Bei Allergikern reagieren die Immunzellen auf allergene Stoffe dagegen so, als wären es Pathogene. Offenbar braucht es die richtige Mischung aus Bakterien, um die Immunzellen entsprechend zu schulen.

Das Ruder herumreissen

Die Errungenschaften des 19. und des 20. Jahrhunderts bezüglich Hygiene und Medizin waren extrem erfolgreich darin, die Infektionskrankheiten zu überwinden, an denen früher – und in Entwicklungsländern heute noch – Millionen Kinder und Erwachsene gestorben sind. Doch womöglich habe man über das Ziel hinausgeschossen, sagt Hornef. Jetzt müsse man nach Wegen suchen, dies zu korrigieren. Dabei seien die Entwicklung hin zu immer mehr geplanten Kaiserschnitten und der in vielen Ländern sorglose Umgang mit Antibiotika wenig hilfreich. Wenn eine medizinische Notwendigkeit bestehe, gebe es dagegen keinen Zweifel, dann müsse man Babys weiterhin per Kaiserschnitt holen oder sie mit Antibiotika behandeln.

Alternativ laufen dazu auch erste Versuche mit Probiotika oder dem «vaginal seeding», um die Zusammensetzung der Bakterien positiv zu beeinflussen. In dem Londoner Spital wiesen die leitenden Ärzte das Personal nach dem erwähnten Vorfall jedoch an, solche Behandlungen (ausserhalb von Studien) künftig zu unterlassen. In Anbetracht fehlender Richtlinien und eines nicht klaren Nutzens sei die Behandlung nicht gerechtfertigt, auch wenn das Infektionsrisiko gering sei, schrieb Aubrey Cunnington vom Imperial College London in einem Artikel. Wenn Eltern sich dazu entschlössen, sich auf eigene Faust ans Werk zu machen, könne man sie davon nicht abhalten, doch solle man sie über die Risiken aufklären.

 

Quellennachweise:

  • https://www.nzz.ch/wissenschaft/entwicklung-des-immunsystems-milliarden-bakterien-besiedeln-babys-ld.1290452

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