Wie die gesunde Darmflora Salmonellen abwehrt

Stanford (USA) - Eine der nützlichen Funktionen unserer Darmbakterien besteht darin, die Vermehrung von Infektionserregern im Darm zu erschweren. Das geschieht nicht nur indirekt, indem sie das Immunsystem stimulieren, sondern auch auf eine bisher unbekannte direkte Weise, wie amerikanische Mikrobiologen jetzt entdeckt haben. In Versuchen mit Mäusen fanden sie heraus, dass Darmbakterien der Gattung Bacteroides durch Freisetzung von Propionsäure die Vermehrung von Salmonellen hemmen. Bacteroides-Bakterien sind auch ein Hauptbestandteil der menschlichen Darmflora. Der variable Gehalt an Propionsäure im Darm ist eine mögliche Erklärung dafür, warum Menschen in unterschiedlichem Maß anfällig für Salmonelleninfektionen sind, schreiben die Forscher im Fachblatt „Cell Host and Microbe“. Anstatt gegen Salmonellen Antibiotika einzusetzen, seien daher neue Therapien zu erwägen, die einfach den Propionsäuregehalt im Darm erhöhen.

„Menschen unterscheiden sich in ihrer Reaktion auf bakterielle Infektionen“, sagt Denise Monack von der Stanford University. Dieselben Salmonellen, die bei manchen Menschen eine Durchfallerkrankung auslösen, rufen bei anderen gar keine Krankheitssymptome hervor. Dabei könnten individuelle genetische Merkmale und Unterschiede in der Immunabwehr eine Rolle spielen. Doch wie die neuen Ergebnisse nun zeigen, hängt es auch entscheidend von der Zusammensetzung der Darmflora ab, wie stark sich Salmonellen im Darm vermehren.

Die Forscher untersuchten zwei Stämme von Labormäusen. Bei den einen vermehrten sich nach einer Infektion mit Salmonella Typhimurium die Erreger im Darm stark, bei den anderen nur schwach. Die Biologen behandelten einige infektionsanfällige Mäuse mit Antibiotika und eliminierten damit sämtliche Darmbakterien. Dann übertrugen sie den Tieren den Darminhalt von Mäusen des anderen Stammes. Dadurch erhöhte sich die Widerstandsfähigkeit der Empfängertiere gegen Salmonellen. Offenbar hatte die veränderte Darmflora die Salmonellenabwehr verbessert. Vergleichende Analysen der Darmkeime beider Mäusestämme ergaben, dass ein hoher Anteil an Bakterien der Bacteroides-Gruppe für den hemmenden Effekt verantwortlich ist.

Bacteroides-Bakterien setzen als Endprodukte ihres Stoffwechsels kurzkettige Fettsäuren frei, darunter Essigsäure, Propionsäure und Buttersäure (in der ionisierten Form auch als Acetat, Propionat und Butyrat bezeichnet). Im Darm der widerstandsfähigen Mäuse mit hoher Bacteroides-Keimzahl war der Gehalt an Propionsäure dreimal höher als bei den anderen, während die Salmonellen-Keimzahl nach einer Infektion zehn- bis hundertfach geringer war. Die höhere Konzentration an Propionsäure verstärkte aber nicht die Immunabwehr, sondern ließ den pH-Wert im Zellinneren der Salmonellen absinken. Diese Ansäuerung verlangsamte die Vermehrungsrate der Bakterien, wie Laborexperimente mit Salmonellenkulturen bestätigten. Wurden Mäuse mit Inulin-Propionsäureester gefüttert – einer Substanz, die Propionsäure im Darm freisetzt – hemmte das die Vermehrung von Salmonellen.

Die Forscher wollen nun prüfen, inwieweit sich ihre Ergebnisse auf den Menschen übertragen lassen und ob es weitere von Darmbakterien gebildete Substanzen gibt, die gegen Salmonellen oder andere Erreger von Darminfektionen wirksam sind. Eine Verringerung der Salmonellenzahl im Darm sei wichtig, um die Übertragung der Erreger mit dem ausgeschiedenen Kot einzuschränken, sagt Monack. Die bisher dazu verwendeten Antibiotika haben den Nachteil, auch nützliche Darmkeime abzutöten und zur Entwicklung antibiotikaresistenter Bakterien beizutragen. Eine neue Form der Behandlung auf der Basis von Propionsäurepräparaten hätte diesen Nachteil nicht.