Wissenschaft

Antibiotika

Regeneration im Verdauungstrakt

Antibiotika_Darm
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Um die Darmflora zu schützen, sollten Antibiotika – wenn möglich – nicht dauernd eingenommen werden.

Im menschlichen Darm tummeln sich Milliarden nützlicher Bakterien. Eine Therapie mit Antibiotika zerstört die meisten von ihnen. Ob und wie sich die Darmflora anschließend erholt, hat ein Forschungsteam unter Beteiligung des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin (MDC) untersucht.

Der Verdauungstrakt des Menschen beherbergt ein Universum winzigster Lebewesen. Grob geschätzt finden sich im Darm so viele Bakterien, wie es Menschen auf der Erde gibt. Fast immer dienen die Keime dem Wohl ihres Gastgebers. Sie helfen, die Nahrung zu verdauen, produzieren Vitamine und trainieren das Immunsystem. Zudem schützen sie, allein durch ihre Anwesenheit, vor krankheitserregenden Artgenossen.

Doch der Mikrokosmos im Darm, das Mikrobiom, ist ein störanfälliges Gebilde. „Gerät es aus dem Gleichgewicht, drohen Infektionen, Übergewicht und Diabetes sowie entzündliche und neurologische Erkrankungen“, sagt Dr. Sofia Forslund, die die komplizierten Wechselwirkungen zwischen Mensch und Mikrobiom erforscht.

Antibiotika hinterlassen im Darm dauerhafte Spuren

In der in „Nature Microbiology“ veröffentlichten Studie hat Forslund gemeinsam mit Kollegen aus Dänemark, Deutschland und China untersucht, wie sich eine Therapie mit Breitband-Antibiotika auf das Zusammenspiel der Darmbakterien auswirkt. „Wir konnten zeigen, dass sich das Mikrobiom ein halbes Jahr nach der Medikamentengabe fast vollständig erholt hatte“, berichtet die schwedische Forscherin. Aber eben nur fast: „Einige empfindliche Bakterienarten blieben dauerhaft verschwunden“, sagt Forslund.

Für die Untersuchung verabreichte das Team um die MDC-Forscherin und zwei Wissenschaftler der Universität Kopenhagen zwölf gesunden, jungen Männern, die sich zur Teilnahme an der Studie bereit erklärt hatten, über vier Tage hinweg einen Cocktail aus drei Antibiotika: Meropenem, Gentamicin and Vancomycin. Gewöhnlich kommen diese Wirkstoffe vor allem dann zum Einsatz, wenn gängigere Antibiotika nicht mehr wirken, weil die Bakterien gegen sie bereits resistent geworden sind.

Anschließend untersuchten die Forscher das Mikrobiom ihrer Probanden sechs Monate lang. Mittels DNA-Sequenzierung bestimmten sie zum einen, welche Bakterienarten sich im Darm der Männer aufhielten, und zum anderen, welche Gene in den Bakterien vorhanden waren. Besonderes Augenmerk legte das Team dabei auf die Resistenz-Gene, mit denen sich die Keime gegen Medikamente zur Wehr setzen. „Unsere Studie ist vermutlich die erste, die den Einfluss von Antibiotika auf die Gene von Bakterien untersucht hat“, sagt Forslund.
Zunächst einmal habe sich gezeigt, dass der Darm trotz der Verabreichung dreier stark wirksamer Antibiotika nicht vollständig steril geworden sei, berichtet die Forscherin. Unter den verbliebenen Bakterien entdeckte das Team sogar einige bislang unbekannte und noch nicht näher charakterisierte Arten. Andere Keime schrumpften und verwandelten sich zu Sporen – einer Lebensform, in der Bakterien bei schlechten Bedingungen viele Jahre verharren können, ohne ihre ursprünglichen Eigenschaften zu verlieren.

Zuerst tauchten krankmachende Keime auf

Die anschließende Wiederbesiedelung des Darms erfolgte stufenweise. „Ganz ähnlich, wie wenn sich ein Wald nach einem Brand langsam wieder erholt“, sagt Forslund. Zuerst tauchten allerdings vermehrt Bakterien auf, die krankmachende Eigenschaften besitzen, Enterococcus faecalis and Fusobacterium nucleatum beispielsweise. Gleichzeitig konnte das Team in den Mikroorganismen besonders viele Virulenzfaktoren ausmachen – also Strukturen und Stoffwechselprodukte, die dem Menschen eher schaden. „Diese Beobachtung erklärt gut, warum die meisten Antibiotika Magen-Darm-Störungen hervorrufen“, sagt Forslund.

Mit der Zeit normalisierte sich die Darmflora wieder. Die schlechten Keime wurden mehr und mehr durch gute Bakterien wie beispielsweise die Milchsäure produzierenden Bifidobakterien ersetzt, die Krankheitserreger fernhalten. Nach sechs Monaten war das Mikrobiom der Probanden nahezu wieder das alte. Es fehlten jedoch nicht nur ein paar der früher vorhandenen Arten. „Auch die Anzahl der Resistenz-Gene hatte sich in den Bakterien erwartungsgemäß erhöht“, berichtet Forslund. Bakterienarten, die nach der Antibiotikagabe am schnellsten wieder aufgetaucht waren, wiesen aber erstaunlicherweise nicht die meisten Resistenz-Gene auf. „Diese Erbanlagen spielen anscheinend eher langfristige eine Rolle dabei, den Darm wieder zu besiedeln“, so die Forscherin.

Aufgrund des offenbar dauerhaften Verlusts einzelner Arten und der erhöhten Zahl der Resistenz-Gene zeige die Studie einmal mehr, wie wichtig es sei, Antibiotika mit Bedacht zu verabreichen, betont Forslund. Zudem müsse man weiter erforschen, wie es künftig besser gelingen könne, das empfindliche Mikrobiom vor Schäden durch Antibiotika zu schützen.
 


Gut vorbereitet ist halb verdaut

Schon vor dem ersten Bissen werden Verdauungsprozesse unseres Körpers aktiviert. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Stoffwechselforschung in Köln zeigten, wie bereits die Wahrnehmung von Nahrung Neuronen im Gehirn aktiviert, die die Leber für die Verdauung vorbereiten. Um aufgenommene Nahrung effizient zu verarbeiten, beginnt der Körper mit der Verdauung bereits bei der Wahrnehmung der Nahrung. In der Kopfphase wird unter anderem die Produktion der Magensäure angekurbelt, um ankommende Nahrung direkt verdauen zu können. Aber nicht nur der Magen-Darm-Trakt ist für die Verdauung und die Aufnahme der Nährstoffe wichtig. Eine Gruppe Neuronen in der Hypothalamusregion des Gehirns wird alleine durch Riechen und Sehen der Nahrung aktiviert. Diese wiederum signalisieren der Leber, Prozesse der Nahrungsverwertung in Gang zu setzen.