Wissenschaftler untersuchen, wie sich eine Breitband-Antibiotikatherapie auf die Interaktion von Darmbakterien auswirkt

Der menschliche Darm wimmelt von Milliarden nützlicher Bakterien. Therapien, die Antibiotika verwenden, zerstören oft die meisten von ihnen. Ob und wie sich die Darmflora anschließend erholt, hat ein Forschungsteam unter Beteiligung von Wissenschaftlern des MDC untersucht. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift veröffentlicht Naturmikrobiologie .

Der menschliche Verdauungstrakt beherbergt ein Universum winziger Organismen. Es gibt ungefähr so ​​viele Bakterien im Darm, wie es Menschen auf der Erde gibt. Diese Mikroorganismen dienen fast immer dem Wohlbefinden ihres Wirtes. Sie helfen bei der Verdauung von Nahrung, Vitamine produzieren, und trainiert das Immunsystem. Zusätzlich, Ihre bloße Anwesenheit hilft, die Ausbreitung von Krankheitserregern einzudämmen.

Aber der Darmmikrokosmos, auch als Mikrobiom bekannt, reagiert empfindlich auf Störungen. „Wenn man aus dem Gleichgewicht gerät, es besteht Ansteckungsgefahr, Übergewicht, und Diabetes, sowie entzündliche und neurologische Erkrankungen, " sagt Dr. Sofia Forslund, der im Mai dieses Jahres vom European Molecular Biology Lab (EMBL) in Heidelberg zum Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) in Berlin gewechselt ist, um die komplexen Wechselwirkungen zwischen Mensch und Mikrobiom zu untersuchen.

Antibiotika hinterlassen dauerhafte Spuren im Darm

In einer kürzlich veröffentlichten Studie in Naturmikrobiologie , Forslund, zusammen mit Kollegen aus Dänemark, Deutschland, und China, untersuchten, wie sich eine Breitbandantibiotikumtherapie auf das Zusammenspiel von Darmbakterien auswirkt. „Wir konnten zeigen, dass sich das Mikrobiom sechs Monate nach der Medikamentengabe fast vollständig erholt hat. “ sagt der schwedische Forscher. Aber nur „fast“:„Einige empfindliche Bakterienarten sind komplett verschwunden, “ sagt Forslund.

In der viertägigen Studie Das Team um MDC-Forscher und zwei Wissenschaftler der Universität Kopenhagen verabreichte einen Cocktail aus drei Antibiotika (Meropenem, Gentamicin, und Vancomycin) an zwölf gesunde junge Männer, die sich zur Teilnahme bereit erklärt hatten. Diese Medikamente werden hauptsächlich verwendet, wenn häufigere Antibiotika nicht mehr wirken, weil die Bakterien bereits gegen sie resistent geworden sind.

Einige Bakterienarten haben die Medikamentengabe überlebt

Die Forscher untersuchten dann sechs Monate lang das Mikrobiom ihrer Probanden. Mittels DNA-Sequenzierung - einer Methode zur Bestimmung der Struktur des Erbguts - stellten sie fest, welche Bakterienarten im Darm der Männer vorhanden waren, und welche Gene in den Bakterien vorhanden waren. Besonderes Augenmerk legte das Team auch auf Resistenzgene, mit denen sich die Mikroben gegen Medikamente wehren. „Unsere Studie ist wahrscheinlich die erste, die den Einfluss von Antibiotika auf die bakterielle Genaktivität untersucht. “ sagt Forslund.

Es zeigte sich zunächst, dass der Darm trotz der Gabe von drei potenten Antibiotika nicht völlig steril geworden war. berichtet der Forscher. Unter den verbleibenden Bakterien das Team entdeckte sogar einige bisher unbekannte Arten, die noch nicht charakterisiert wurden. Andere Mikroben schrumpften und verwandelten sich in Sporen – eine Lebensform, in der Bakterien unter prekären Bedingungen viele Jahre überleben können, ohne ihre ursprünglichen Eigenschaften zu verlieren.

Immer mehr Krankheitserreger tauchten zunächst auf

Die anschließende Wiederbesiedlung des Darms erfolgte allmählich. "Ähnlich wie wenn sich ein Wald nach einem Brand langsam erholt, " sagt Forslund. Aber nach Angaben des Forschers, Bakterien mit krankheitserregenden Eigenschaften, wie Enterococcus faecalis und Fusobacterium nucleatum, traten zunächst häufiger auf. Zur selben Zeit, In den Mikroorganismen konnte das Team viele Virulenzfaktoren identifizieren – Strukturen und Stoffwechselprodukte, die für den Menschen schädlicher sind. „Diese Beobachtung erklärt, warum die meisten Antibiotika Magen-Darm-Störungen verursachen, “ sagt Forslund.

Im Laufe der Zeit, jedoch, die Darmflora normalisierte sich wieder. Schlechte Mikroben wurden zunehmend durch gute Bakterien wie die Milchsäure produzierenden Bifidobakterien ersetzt, die dazu beitragen, Krankheitserreger fernzuhalten. Nach sechs Monaten, das Mikrobiom der Probanden war fast das gleiche wie zuvor. Jedoch, mehr als einige der früheren Bakterienarten fehlten. "Wie erwartet, auch die Zahl der Resistenzgene in den Bakterien nahm zu, " berichtet Forslund. Überraschenderweise es war nicht so, dass die Bakterienart, die nach Antibiotikagabe am schnellsten wieder auftauchte, auch die meisten Resistenzgene aufwies. „Dieses genetische Material scheint eher eine langfristige Rolle bei der Wiederbesiedlung des Darms zu spielen. “, sagt der Forscher.

Auch das Lungenmikrobiom wird weiter untersucht

„Angesichts des scheinbar dauerhaften Verlustes einzelner Arten und der erhöhten Zahl von Resistenzgenen, die Studie zeigt einmal mehr, wie wichtig eine sorgfältige Antibiotikagabe ist, "Forslund betont, und fügt hinzu:"Es muss auch weiter erforscht werden, wie die Erfolgsraten beim Schutz des empfindlichen Mikrobioms vor Schäden durch Antibiotika in Zukunft gesteigert werden können."

Der Wissenschaftler will zu dieser Forschung beitragen. Zum Beispiel, Das MDC führt derzeit eine Beobachtungsstudie durch, mit der Forslund herausfinden will, wie sich längerfristige Antibiotika-Behandlungen auf die Darmbiodiversität auswirken – und ob eine stärkere Artenschwund das Risiko für Fettleibigkeit und Stoffwechselerkrankungen erhöht. Außerdem möchte sie untersuchen, wie oft Darmbakterien während der Antibiotikagabe ihre Resistenzgene austauschen. Eine Studie zum Einfluss dieser Medikamente auf das Lungenmikrobiom ist bereits in Planung.

• Eine Art von Chlamydien-Protein manipuliert menschliche Zellen auf zwei verschiedene Arten
• Eine Ernährungseinschränkung könnte dazu beitragen, den altersbedingten Rückgang der Integrität des menschlichen Darms zu verhindern