Infektionsforschung: Darmschleimhaut weist Schutzwirkung gegen Salmonellen auf

Für ihre Arbeit infizierten die Forscher genetisch identische Mauslinien, die sich nur in der Zusammensetzung der Mikrobiota unterschieden, mit Salmonellen. Im Verlauf der Infektion wurden die Gewichtsverluste sowie die Überlebensrate der Mäuse dokumentiert, so dass am Ende des Versuches sowohl die empfindlichste Mauslinie als auch die resistenteste Mauslinie gefunden werden konnte.

Mit Hochdurchsatz-Sequenziermethoden untersuchten die Forscher zudem die genauen Unterschiede in den mikrobiellen Gemeinschaften der Mauslinien. Vor allem die Anzahl bestimmter Bakterienfamilien (Prevotallaceae und Verrucomicrobiaceae) war in der resistenten Mauslinie deutlich höher als in der empfindlichen Mauslinie. Basierend auf dieser Erkenntnis transplantierten die Forscher einige dieser Bakterienstämme in empfindliche Mäuse. Die Mäuse zeigten daraufhin einen deutlich erhöhten Schutz gegenüber Salmonellen. Der Versuch bestätige, dass die bakterielle Zusammensetzung der Darmmikrobiota eine wichtige Rolle beim Schutz gegenüber Salmonelleninfektionen spiele, so Dr. Till Strowig, Leiter der Nachwuchsgruppe "Mikrobielle Immunregulation" am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig. Zugleich konnten die Wissenschaftler die schützenden Bakterienfamilien identifizieren.

Protein spielt eine kritische Rolle bei der Initiierung von Immunantworten

Außerdem konnte die Arbeitsgruppe den Schutzmechanismus durch die Bakterien aufklären: Bereits durch vorangegangene Studien anderer Wissenschaftler war bekannt, dass bei der Immunantwort gegen Salmonellen antimikrobielle Wirkstoffe und Zytokine in einer frühen Phase der Immunantwort gebildet werden. Mit den schützenden Bakterienfamilien versetzt, produzierten die Mäuse vermehrt das Zytokin Interferon-Gamma (IFNγ). Dieses Protein spielt eine kritische Rolle bei der Initiierung von Immunantworten gegen bakterielle Erreger.

Bereits vor der Salmonelleninfektion bemerkten die Wissenschaftler eine starke Steigerung des Potentials zur IFNγ-Produktion durch Zellen des angeborenen Immunsystems – den angeborenen Lymphozyten – und des erworbenen Immunsystems, den sogenannten T-Zellen. Diese Zellen produzierten auch nach der Infektion erhöhte Mengen an IFNγ. „Um auszuschließen, dass nicht andere Faktoren für die erhöhte Resistenz gegen Salmonellen verantwortlich sind, unterdrückten wir in einem weiteren Versuch die IFNγ-Produktion durch die Verwendung von Tierlinien, die das Interferon nicht produzieren können. Auch bei Zugabe des schützenden Bakteriencocktails konnte bei diesem Versuch kein erhöhter Schutz erzeugt werden“, sagt Strowig.

Anders als die Forscher erwarteten, werden die Salmonellen nicht nur im Darminnenraum bekämpft. Im untersuchten Fall wehrt der Körper die Erreger auch im Gewebe der Darmschleimhaut ab, in welches Salmonellen zur Infektion eindringen müssen. Die größte Überraschung an den Ergebnissen sei nicht gewesen, dass ein Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung der Darmmikrobiota und dem Krankheitsverlauf bestehe, sondern der Mechanismus dahinter, so Strowig.

Quelle: Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig