Darmmikrobiom: Antibiotika schwächen Grippeabwehr in der Lunge

Antibiotika können die Lunge anfällig für Grippeviren machen, was zu erheblich schlimmeren Infektionen und Symptomen führt. Dies ergab eine neue Studie an Mäusen, die am Francis Crick Institute in London durchgeführt wurde.

Die in „Cell Reports“ veröffentlichten Forschungsergebnisse ergaben, dass Signale von Darmbakterien dazu beitragen, eine erste Verteidigungslinie in der Lungenschleimhaut aufrechtzuerhalten. Wenn Mäuse mit gesunden Darmbakterien mit dem Influenzavirus infiziert wurden, überlebten etwa 80 Prozent von ihnen. Nur ein Drittel überlebte jedoch, wenn ihnen vor der Infektion Antibiotika verabreicht worden waren.

„Wir haben festgestellt, dass Antibiotika eine frühe Grippe-Resistenz auslöschen können. Dies ist ein weiterer Beweis dafür, dass sie nicht leichtfertig eingesetzt oder verschrieben werden sollten“, erklärt Dr. Andreas Wack, der die Forschung am Francis Crick Institute leitete. „Eine unsachgemäße Verwendung fördert nicht nur die Antibiotikaresistenz und tötet hilfreiche Darmbakterien ab, sondern kann uns auch anfälliger für Viren machen. Dies könnte nicht nur für Menschen, sondern auch für Nutztiere relevant sein, da viele Farmen auf der ganzen Welt Antibiotika prophylaktisch einsetzen. Weitere Forschung in einem solchen Umfeld sind dringend erforderlich, um festzustellen, ob dadurch dort eine größere Anfälligkeit für Virusinfektionen besteht.“

Die Studie ergab, dass die Typ-I-Interferon-Signalübertragung, von der man weiß, dass sie die Immunantwort reguliert, der Schlüssel zur frühen Abwehr ist. Zu den von Interferon aktivierten Genen gehört das Mausgen Mx1, das dem menschlichen MxA-Gen entspricht. Dieses antivirale Gen produziert Proteine, die die Replikation des Influenzavirus stören können. Obwohl sie häufig in Immunzellen untersucht wurden, stellten die Forscher fest, dass durch Mikrobiota gesteuerte Interferonsignale auch antivirale Gene in der Lungenschleimhaut aktiv halten und verhindern, dass das Virus Fuß fasst.

„Wir waren überrascht, dass die Zellen, die die Lunge auskleiden, und nicht die Immunzellen für die durch Mikrobiota ausgelöste frühe Grippe-Resistenz verantwortlich sind“, sagt Wack. „Ältere Studien haben sich auf Immunzellen konzentriert, aber wir fanden heraus, dass die die Lungen auskleidenden Zellen für die entscheidenden frühen Infektionsstadien wichtiger sind. Sie sind der einzige Ort, an dem sich das Virus vermehren kann, und somit das wichtigste Schlachtfeld im Kampf gegen die Grippe. Darmbakterien senden ein Signal, das die Zellen in der Lunge in Bereitschaft hält und die schnelle Vermehrung des Virus verhindert.“

Wack ergänzt: „Es dauert ungefähr zwei Tage, bis Immunzellen eine Reaktion ausgelöst haben. In dieser Zeit vermehrt sich das Virus in der Lungenschleimhaut. Zwei Tage nach der Infektion hatten mit Antibiotika behandelte Mäuse fünfmal mehr Viren in der Lunge. Um dieser stärkeren Bedrohung zu begegnen, fällt die Immunantwort viel stärker aus, was zu schwereren Symptomen und schlechteren Outcomes führt.“

Um zu testen, ob der Schutzeffekt eher mit Darmbakterien als mit lokalen Prozessen in der Lunge zusammenhängt, behandelten die Forscher Mäuse mit Antibiotika und erneuerten dann deren Darmmikrobiom mittels fäkalem Stuhltransfer. Das wiederhergestellte Interferonsignal und die damit verbundene Gripperesistenz legen nahe, dass Darmbakterien eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Abwehr spielen.

„Zusammengenommen zeigen unsere Ergebnisse, dass Darmbakterien dazu beitragen, nicht immunologische Zellen an anderen Stellen des Körpers auf Angriffe vorzubereiten“, sagt Wack. „Sie sind besser vor Grippe geschützt, weil die antiviralen Gene bereits eingeschaltet sind, wenn das Virus eintrifft. Wenn das Virus also einen vorbereiteten Organismus infiziert, hat es also schon fast verloren, bevor der Kampf beginnt. Andersherum kommen ohne Darmbakterien die antiviralen Gene nicht ins Spiel bis die Immunantwort eintritt. Das ist aber manchmal zu spät, da sich das Virus bereits viele Male vervielfacht hat, sodass eine massive, schädliche Immunantwort unvermeidlich ist.“