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Lungenflora: Bakterien in den Atemwegen

Der Mikrobiologe Professor Michael Schloter vom Helmholtz-Zentrum München erforscht die Bakte­rienvielfalt in der Lunge. Er erklärt, warum die Keime für unsere Gesundheit wichtig sind

von Dr. Achim G. Schneider, 10.04.2019
Tief Atmen

Tief einatmen: Das Mikrobiom der Lunge bietet einen gewissen Schutz vor Krankheitserregern und Schadstoffen


Professor Michael Schloter leitet die Abteilung für vergleichende Mikrobiomanalysen am Helmholtz-Zentrum München. Dort erforscht er das Mikrobiom der Lunge und die Möglichkeiten, es zu beeinflussen. Wir haben ihn interviewt:

Herr Professor Schloter, von Bakterien im Darm hat jeder schon gehört oder gelesen, von der Lungenflora aber kaum jemand. Woran liegt das?

Bis vor Kurzem dachte man, die Lunge ist bei gesunden Menschen steril. Man ging davon aus, dass nur bei Infektionen der unteren Atemwege die Erreger und ihre Begleitflora dort nachweisbar sind. Durch die Anwendung moderner molekularer Verfahren ist es in den letzten Jahren gelungen, auch ein Lungenmikrobiom von Gesunden zu beschreiben. Das war ex­trem schwierig. Denn die Anzahl an Mikroorganismen in der Lunge ist deutlich geringer als im Darm. Und viele Bakterien wachsen sehr langsam, wenn wir sie kultivieren.

Michael Schloter, Professor für Biologie an der TU München

Welche Mikroorganismen siedeln in einer gesunden Lunge?

Zum Beispiel Bakterien der Gattung Prevotella. Diese finden sich auch im Darm und einige Arten haben dort wahrscheinlich probiotische Eigenschaften. Sie können andere Bakte­rien im Zaum halten, die eine Glucose-Intoleranz fördern. Was Prevotella in der Lunge tut, wissen wir aber noch nicht.

Welche generellen Aufgaben hat das Lungenmikrobiom?

Vermutlich sind es drei Kernfunktionen. Erstens schützt es vor Infektionen. Denn Krankheitserreger haben es schwerer, sich in einem bereits besiedelten Lebensraum zu etablieren. Zweitens wechselwirken auch die Mikroorganismen der Lunge mit unserem Immunsystem. Es lernt, dass es sich um harmlose Organismen handelt, die nicht bekämpft werden müssen. Und drittens baut das Mikrobiom wohl Schadstoffe ab, die beim Einatmen in die Lunge gelangen. Wir konnten Bakterien identifizieren, die poten­ziell in der Lage sind, komplexe organische Verbindungen abzubauen.

Weiß man schon etwas darüber, was dem Lungenmikrobiom schadet?

Eine Reihe äußerer Faktoren hat einen negativen Effekt. Dazu zählt in erster Linie das Rauchen, aber auch eingeatmete Nanopartikel können starke Schäden verursachen.

Störungen der Darmflora werden für alle möglichen Krankheiten mitverantwortlich gemacht – von Verdauungsbeschwerden bis zu Morbus Parkinson. Welche negativen Auswirkungen hat ein nicht intaktes Lungenmikrobiom?

Eine gesunde Lungenflora zeichnet sich durch eine große Vielfalt verschiedener Bakterien aus. Diese ist zum Beispiel bei Asthma deutlich reduziert. Das konnten wir an Mäusen zeigen. Doch wie bei fast allen Krank­­heiten, die mit dem Mikrobiom zusammenhängen, stellt sich die Frage nach der Henne und dem Ei. Im konkreten Beispiel heißt das: Ändert sich zuerst das Mikrobiom, und deshalb erkrankt ein Mensch an Asthma? Oder führen verengte Atemwege, Luftnot und ständiges Husten dazu, dass sich das Mikrobiom wandelt? Die Antwort darauf kennen wir noch nicht.

Nützliche Bakterien, sogenannte Probiotika, sollen das Mikrobiom des Darms günstig beeinflussen. Liegt es nahe, etwas Ähnliches auch für die Lunge auszuprobieren?

Das ist eines unserer Hauptarbeitsfelder. Doch letztendlich weiß man bei Probiotika nie, wie stabil sie sich im Darm etablieren. Wir glauben, es ist nachhaltiger, in das bakterielle Kommunikationsnetz einzugreifen. Gemeinsam mit Kollegen des Leibniz-Forschungszentrums in Borstel haben wir bereits eine Reihe von Substanzen identifiziert, mit denen wir auf diese Weise das Darmmikrobiom verändern, zum Beispiel D-Aminosäuren.

Was hat das mit der Lunge zu tun?

Die Darmbakterien stellen Stoffwechselprodukte her, die über das Blut in die Lunge gelangen und dort offensichtlich auch das Lungenmikrobiom verändern. Zumindest konnten wir durch das Zufüttern einer D-Aminosäure in sehr geringen Mengen die Vielfalt des Darmmikrobioms bei asthmatischen Mäusen erhöhen. Das reduzierte die Asthmasymptome und erhöhte auch die Vielfalt des Lungenmikrobioms. Wir überprüfen gerade, ob beim Menschen ähnliche Effekte zu beobachten sind.

Ihr Fazit aus den neuen Erkenntnissen?

Auch die Lunge hat ein Mikrobiom. Es erfüllt verschiedene Aufgaben, und wir können es über die Darm-Lungen-Achse beeinflussen. Daraus ergeben sich neue therapeutische und vorbeugende Ansätze für eine Vielzahl von Krankheiten der unteren Atemwege.