Forscher finden im Darm von Babys eine Vielzahl unbekannter Viren

Dänische Wissenschaftler haben im Stuhl von Babys mehr als 200 bisher unbekannte Virenfamilien entdeckt. Die Forschenden vermuten, dass diese Viren höchstwahrscheinlich eine wichtige Rolle beim Schutz der Kinder vor chronischen Krankheiten spielen.

Während seit Jahrzehnten bekannt ist, dass Darmbakterien bei Kleinkindern eine wichtige Rolle zum Schutz vor chronischen Krankheiten im späteren Leben spielen, ist das Wissen über Viren, die ebenfalls im Darm vorkommen, minimal.

Dies brachte Prof. Dennis Sandris Nielsen von der Universität Kopenhagen vor einigen Jahren auf die Idee, sich mit dieser Frage näher zu befassen. Daraufhin untersuchte ein Forscherteam, unter anderem von COPSAC (Copenhagen Prospective Studies on Asthma in Childhood) und dem Department of Food Science der UCPH, fünf Jahre lang den Windelinhalt von 647 gesunden einjährigen dänischen Kindern und kartierte ihn.

„Wir fanden eine außergewöhnliche Anzahl unbekannter Viren in den Fäkalien dieser Säuglinge. Es handelte sich nicht nur um Tausende neuer Virusarten, sondern zu unserer Überraschung auch um mehr als 200 bisher noch nicht beschriebene Virusfamilien. Das bedeutet, dass gesunde Kinder schon früh im Leben eine extreme Vielfalt an Darmviren beherbergen, die wahrscheinlich einen großen Einfluss darauf haben, ob sie später im Leben verschiedene Krankheiten entwickeln“, sagte Nielsen vom Department of Food Science, Hauptautor des Forschungsberichts über die Studie, der in „Nature Microbiology“ veröffentlicht wurde.

Die Forscher fanden und kartierten insgesamt 10.000 virale Spezies in den Fäkalien der Kinder – eine Zahl, die zehnmal größer ist als die Anzahl der Bakterienarten bei denselben Kindern. Diese Virusarten verteilen sich auf 248 verschiedene Virusfamilien, von denen nur 16 bisher bekannt waren. Die restlichen 232 unbekannten Virusfamilien benannten die Forscher nach den Kindern, deren Windeln die Studie ermöglichten. Zu den neuen Virusfamilien gehören daher Namen wie Sylvesterviridae, Rigmorviridae und Tristanviridae.

Bakteriophagen als Verbündete

„Dies ist das erste Mal, dass ein solch systematischer Überblick über die Vielfalt der Darmviren erstellt wurde. Sie bietet eine völlig neue Grundlage für die Entdeckung der Bedeutung von Viren für unser Mikrobiom und die Entwicklung des Immunsystems. Unsere Hypothese ist, dass, da das Immunsystem im Alter von einem Jahr noch nicht gelernt hat, die Spreu vom Weizen zu trennen, ein außerordentlich hoher Artenreichtum an Darmviren entsteht, der wahrscheinlich notwendig ist, um sich vor chronischen Krankheiten wie Asthma und Diabetes im späteren Leben zu schützen“, erklärt Shiraz Shah, Erstautor und Senior Researcher.

Neunzig Prozent der von den Forschern gefundenen Viren sind Bakteriophagen. Diese Viren haben Bakterien als Wirte und greifen nicht die Zellen der Kinder an, sodass sie keine Krankheiten verursachen. Die Hypothese der Forscher ist, dass Bakteriophagen in erster Linie als Verbündete dienen: „Wir gehen davon aus, dass Bakteriophagen maßgeblich für die Gestaltung von Bakteriengemeinschaften und deren Funktion in unserem Darmsystem verantwortlich sind. Einige Bakteriophagen können ihr Wirtsbakterium mit Eigenschaften ausstatten, die es konkurrenzfähiger machen, indem sie ihr eigenes Genom in das Genom des Bakteriums integrieren. In diesem Fall kann ein Bakteriophage die Fähigkeit eines Bakteriums erhöhen, z. B. verschiedene Kohlenhydrate zu absorbieren, sodass das Bakterium mehr Dinge verstoffwechseln kann“, erklärt Nielsen und fährt fort: „Bakteriophagen scheinen auch dazu beizutragen, das Mikrobiom des Darms im Gleichgewicht zu halten, indem sie die einzelnen Bakterienpopulationen in Schach halten, wodurch sichergestellt wird, dass es nicht zu viele einer einzigen Bakterienart im Ökosystem gibt. Das ist ein bisschen wie bei Löwen- und Gazellenpopulationen in der Savanne.“

„Bisher konzentrierte sich die Forschung vor allem auf die Rolle der Bakterien im Zusammenhang mit Gesundheit und Krankheit. Aber Viren sind das dritte Bein des Stuhls, und wir müssen mehr über sie lernen. Viren, Bakterien und das Immunsystem interagieren höchstwahrscheinlich und beeinflussen sich gegenseitig in einer Art Gleichgewicht. Jedes Ungleichgewicht in dieser Beziehung erhöht höchstwahrscheinlich das Risiko einer chronischen Erkrankung“, fügte Shah hinzu.

Woher stammen die vielen Viren?

Die restlichen zehn Prozent der bei Kindern gefundenen Viren sind eukaryotisch, nutzen also menschliche Zellen als Wirt. Dabei können sie entweder nützlich oder schädlich sein. „Es macht nachdenklich, dass alle Kinder mit zehn bis 20 dieser Virustypen herumlaufen, die menschliche Zellen infizieren. Es findet also eine ständige virale Infektion statt, die sie offenbar nicht krank macht. Wir wissen nur sehr wenig darüber, was wirklich im Spiel ist. Meine Vermutung ist, dass sie wichtig sind, um unser Immunsystem zu trainieren, damit es später Infektionen erkennen kann. Es könnte aber auch sein, dass sie ein Risikofaktor für Krankheiten sind“, sagte Nielsen.

Woher die vielen Viren stammen, die die Forscher bei den Kindern nachgewiesen haben, ist bislang unklar. Die Wissenschaftler vermuten jedoch, dass sie aus der Umwelt stammen. „Unser Darm ist steril, bis wir geboren werden. Während der Geburt sind wir den Bakterien der Mutter und der Umwelt ausgesetzt. Es ist wahrscheinlich, dass wir einige der ersten Viren mit diesen ersten Bakterien zusammen aufnehmen, während viele andere später über schmutzige Finger, Haustiere, Schmutz, den Kinder in den Mund nehmen, und andere Dinge in der Umwelt zugeführt werden”, sagte Nielsen.

Shah weist darauf hin, dass der gesamte Forschungsbereich auf ein großes globales Gesundheitsproblem hinweist: „Viele Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die meisten chronischen Krankheiten, die wir kennen – von Arthritis bis hin zu Depressionen – eine entzündliche Komponente haben. Das heißt, dass das Immunsystem nicht so funktioniert, wie es sollte – was daran liegen könnte, dass es nicht richtig trainiert wurde. Wenn wir also mehr über die Rolle erfahren, die Bakterien und Viren in einem gut trainierten Immunsystem spielen, können wir hoffentlich viele der chronischen Krankheiten, von denen so viele Menschen heute betroffen sind, vermeiden.“

Die Forschungsgruppen haben damit begonnen, die Rolle von Darmviren im Zusammenhang mit einer Reihe von verschiedenen Kinderkrankheiten wie Asthma und ADHS zu untersuchen.