Mit dem Darmmikrobiom Infektionen bekämpfen

Ein internationales Forschungsteam um David Berry vom Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaften der Universität Wien untersuchte, ob mithilfe der natürlichen Darmflora eine Infektion mit Clostridioides difficile nach Antiobiotika-Behandlungen verhindert werden kann.

Erste Erfolge erzielten die Mikrobiologen mit Darmbakterien, die Zucker aus der Darmschleimhaut als Energiequelle nutzen. Diese Bakterien verlangsamen das Wachstum von C. difficile und können so eine Infektion abschwächen.

Nach Antibiotika-Behandlungen kommt es häufig zu Infektionen, da das Darmmikrobiom gestört ist. Eine mögliche Strategie, um diese Infektionen zu verhindern, ist die Verabreichung nützlicher Darmmikroben als Probiotikum. Hier bedarf es jedoch gezielter Forschung, um die zu Grunde liegenden Mechanismen zu verstehen. Nur dadurch ist es möglich, auf die Infektion abgestimmte Probiotika zu entwickeln.

Forscher sind auf der Suche nach kommensalen Mikroorganismen, die ein Anwachsen von C. difficile im Darm von vornherein verhindern. Um zu verstehen, welche kommensalen Darmmikroben hier eine Schlüsselrolle spielen, hat ein Team bestehend aus Forschern des Zentrums für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaften sowie der Fakultät für Chemie an der Universität Wien, der ETH Zürich (Schweiz) und des Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung UFZ in Leipzig unter der Leitung von David Berry kommensale Mikroben identifiziert, die sich von denselben Zuckern in der Darmschleimhaut ernähren, die auch C. difficile als Energiequelle dienen.

Zur Bestimmung der Mikroorganismen verwendeten die Forscher schweres Wasser, das von den Mikroben gemeinsam mit den  untersuchten Zuckern aufgenommen wird. Auf diese Weise markierte Organismen wurden dann mithilfe der Raman-Mikrospektroskopie in Verbindung mit Zellsortierung durch Optofluidik und mit Hilfe hochauflösender Massenspektrometrie aussortiert und untersucht. Das Forschungsteam konnte durch diese Methodik 51 unterschiedliche kommensale Mikroorganismen identifizieren, die dieselben Zucker der Darmschleimhaut verarbeiten wie C. difficile.

Mix aus kommensalen Mikroorganismen kann Infektion durch C. difficile abschwächen

Anschließend untersuchten die Forscher mithilfe von Tests an Mäusen, ob ein Mix aus fünf dieser identifizierten kommensalen Mikroorganismen eine Infektion durch C. difficile verhindern kann. Wie sich heraus stellte, konnte die Zugabe der identifizierten Mikroben eine Infektion mit C. difficile nicht vollkommen verhindern, wohl aber abschwächen.

„C. difficile kann Energie wohl auch aus alternativen Quellen gewinnen und sich so im Darm etablieren. Der Schlüssel, um eine Infektion endgültig zu verhindern, liegt potentiell in einer komplexeren Mischung aus kommensalen Darmmikroben. Eine Mischung, die zusätzliche Organismen enthält, die mit C. difficile dann auch um diese alternativen Energiequellen konkurrieren. Es bedarf weiterer Forschung, um dies zu klären“, so Erstautorin Fatima Pereira vom Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaften.