Die Darmmikrobiota kann den Schweregrad lebensbedrohlicher Sepsis-Infektionen bestimmen

Warum erholen sich manche Menschen problemlos von bakteriellen Infektionen, während andere schnell in eine lebensbedrohliche Sepsis verfallen? Laut einer neuen Studie könnte die Antwort nicht nur im eindringenden Krankheitserreger selbst liegen, sondern auch in den Mikroorganismen, die bereits im Darm leben.

Sepsis ist eine schwere Erkrankung, bei der das körpereigene Immunsystem auf eine Infektion überreagiert und weitreichende Entzündungen und Organschäden verursacht. In vielen Fällen wird die überschießende Immunantwort selbst gefährlicher als die Bakterien, die die Infektion verursachen.

Jüngste Studien deuten darauf hin, dass die Darmmikrobiota eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Grundimmunstatus spielt und die Anfälligkeit für Infektionskrankheiten beeinflussen kann. Allerdings blieben die genauen mikrobiellen Faktoren, die bestimmen, warum manche Menschen eine schwere hyperinflammatorische Sepsis entwickeln, unklar.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Dr.

Die Forscher beobachteten, dass selbst genetisch identische Mäuse abhängig von der Zusammensetzung ihrer Darmmikrobiota auffallend unterschiedliche Infektionsausgänge zeigten. Bei Kontakt mit der gleichen Menge an pathogenen Bakterien überlebten einige Mäuse mit relativ milden Symptomen, während sich bei anderen die Krankheit rasch verschlechterte und aufgrund der überwältigenden Immunaktivierung deutlich geringere Überlebensraten aufwiesen.

Weitere Analysen ergaben, dass ein Schlüsselfaktor im Zusammenhang mit schweren Erkrankungen die Anreicherung einer Darmbakterienfamilie namens Muribaculaceae war. Unter diesen Mikroben wurde festgestellt, dass ein Bakterium namens Sangeribacter muris KT1-3 Metaboliten produziert, die Immunzellen in einen übermäßig überempfindlichen Zustand versetzen.

Als Folge davon reagierte das Immunsystem beim Eindringen von Krankheitserregern weitaus aggressiver als nötig, was zu unkontrollierten Entzündungen und einer tödlichen Sepsis führte.

Um zu bestätigen, dass die Darmmikrobiota selbst für diese Effekte verantwortlich ist, führte das Team auch Transplantationsexperimente mit fäkalen Mikrobiota durch. Als Darmmikroben, die mit einer schweren Infektion einhergingen, auf ansonsten resistente Mäuse übertragen wurden, sanken die Überlebensraten stark. Umgekehrt verbesserte die Übertragung gesünderer mikrobieller Gemeinschaften die Überlebensergebnisse.

Die Studie zeigte außerdem, dass winzige Metaboliten, die von bestimmten Darmmikroben produziert werden, Immunzellen über ihre normale Aktivierungsschwelle hinaus ankurbeln können. Diese überhöhte Immunsensibilität führte dazu, dass bereits relativ kleine äußere Reize explosionsartige Entzündungsreaktionen auslösten, die schließlich zu einer lebensbedrohlichen Sepsis führten.

Diese Ergebnisse legen nahe, dass der Schweregrad der Sepsis nicht nur von der Virulenz der eindringenden Krankheitserreger abhängt, sondern auch von der Zusammensetzung der mikrobiellen Umgebung im Darm.

Die Forscher glauben, dass die Arbeit neue Möglichkeiten für mikrobiombasierte Infektionsmanagementstrategien eröffnet, einschließlich der Vorhersage der Anfälligkeit für schwere Sepsis und der Reduzierung des Infektionsrisikos durch Modulation der Darmmikrobiota. Der Ansatz könnte auch Auswirkungen auf schwer behandelbare Erkrankungen wie Infektionen haben, die durch antibiotikaresistente Bakterien verursacht werden.

Diese Studie zeigt, dass die Darmmikrobiota die Intensität der Immunantworten grundlegend verändern und dadurch den Ausgang einer Infektion bestimmen kann. Wir gehen davon aus, dass diese Erkenntnisse zur zukünftigen Entwicklung mikrobiombasierter Technologien zur Infektionsvorhersage und Immunregulation beitragen werden.“

Dr. Hwi-Won Seo, leitender Forscher der Studie

Das Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB) ist ein führendes nationales Forschungsinstitut in Südkorea, das sich der Spitzenforschung in den Bereichen Biotechnologie und Biowissenschaften widmet. KRIBB wurde 1985 gegründet und konzentriert sich auf die Weiterentwicklung wissenschaftlicher Erkenntnisse in Bereichen wie Molekularbiologie, Genomik, Bioinformatik, synthetische Biologie und altersbezogene Studien. Als staatlich finanziertes Institut spielt KRIBB eine zentrale Rolle bei der Förderung von Innovationen, der Unterstützung nationaler F&E-Strategien und der Zusammenarbeit mit akademischen und industriellen Partnern im In- und Ausland.
Diese Forschung wurde vom Bio- und Medizintechnik-Entwicklungsprogramm des Ministeriums für Wissenschaft und IKT und von den Hauptforschungsprogrammen des Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB) unterstützt.

Die Studie wurde am 30. April in Nature Communications (Impact Factor: 15,7), einer führenden internationalen Zeitschrift für multidisziplinäre Wissenschaft, veröffentlicht.

Der Artikel trägt den Titel „Eine mit Muribaculaceae angereicherte Mikrobiota verschlimmert die durch TLR4 abhängige Acinetobacter baumannii-induzierte hyperinflammatorische Sepsis.“

Die entsprechenden Autoren sind Dr. Hwi-Won Seo und Dr. Choong-Min Ryu von KRIBB und Prof. Doo-Jin Kim von der Chungbuk National University.

Quellen: