Mikrobiologie (Dr. Matthias Reiger)

Deutlich mehr Mikroben als eigene Körperzellen

Unsere Sichtweise auf den menschlichen Körpers und auf Erkrankungen hat sich durch das ständig anwachsende Wissen über das menschliche Mikrobiom (auch: Mikroflora) geändert. Es ist bereits länger bekannt, dass der menschliche Körper ein Wirt für unzählige Mikroorganismen ist. Doch erst neue wissenschaftliche Technologien, etwa die einer DNA-Sequenzanalyse, ermöglichen nun einen Einblick in die umfangreiche und komplexe Gemeinschaft von Mikroorganismen, die ihren Wohnsitz in und auf dem menschlichen Körper haben.

Es wurde berechnet, dass bei einem erwachsenen Menschen eine Anzahl von etwa 1012 Bakterien die Haut, 1010 den Mund und 1014 den Magen-Darm-Trakt besiedeln. Mit einer Anzahl von circa 1014 Zellen übertrifft die menschliche Mikroflora, welche aus tausenden unterschiedlichen Bakterien-, Viren- und Pilzarten besteht, die Anzahl unserer eigenen Körperzellen deutlich. Eine gesunde funktionierende Mikroflora ist Grundvoraussetzung für eine individuell normale Entwicklung und lebenslange Gesundheit.

Menschliche Haut mit Immunzellen (Grafik: Matthias Reiger)

Menschliche Haut mit Immunzellen (Grafik: Matthias Reiger)

Mensch-Umwelt-Interaktion als wichtiger Gesundheitsfaktor

Besonders die Interaktion des menschlichen Immunsystems mit Mikroorganismen in der frühen Kindheit prägt den Verlauf von Immunreaktionen zu einem späteren Zeitpunkt. Der Verlauf dieser frühen Interaktion bestimmt später die Anfälligkeit für oder Schutzmöglichkeit vor Allergie- und Autoimmunerkrankungen.

Ein mikrobakterielles Gleichgewicht auf allen Oberflächen (auch im Inneren) des Körpers wird während der gesamten Erwachsenenreife kontrolliert, um ein Ungleichgewicht der mikrobiellen Flora zu Gunsten von Pathogenen zu verhindern.

S. aureus beeinflusst den Verlauf einer Dermatitiserkrankung

Mehrere Hinweise deuten auf eine mikrobielle Beteiligung an der Pathogenese atopischer Dermatitis (AD) hin, einer chronischen wiederkehrenden Erkrankung, welche Kinder und Erwachsene mit Prävalenzraten von weltweit 1‐20 % betrifft.In den letzten drei Jahrzehnten ist die Verbreitungsrate von AD signifikant gestiegen, was die Beteiligung einer Umweltkomponente sehr nahe legt.

Die Untersuchung der bakteriellen Mikrobiota mit einer 16 s rRNA Gensequenzierung, während akuter AD-Schübe betroffener Patienten, bestätigte tatsächlich eine erhöhte relative Häufigkeit von Staphylococcus aureus sowie parallel dazu die Abnahme der bakteriellen Vielfalt in den betroffenen Regionen.

Welche Störungen erleidet die Haut?

Ein Ziel der Mikrobiomerforschung am Institut für Umweltmedizin UNIKA-T, unter der Leitung von Prof. Dr. Claudia Traidl-Hoffmann, ist eine verbesserte Beschreibung der Änderungen der Mikrobiota an den betroffenen Hautstellen während einer akuten AD-Erkrankung.

Dies geschieht im Rahmen einer großen Kohortenstudie von CK-CARE. Wir erwarten neue und genauere Einsichten in den Krankheitsverlauf und For _Mikro_Symbiosis in Skin wollen zudem klären, ob sich beispielsweise klinisch verschiedene Subtypen der AD in ihrem jeweiligen Mikrobiom unterscheiden.

In einem Forschungsteilbereich wird der eigentliche Verlauf einer allergischen Krankheit detailliert betrachtet, um die Entwicklungsstufen einer Neurodermitis besser zu verstehen. Beobachtete Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen den einzelnen Probanden dienen später als Grundlage für daran anschließende Studien.

Diese haben zum Ziel, die Rolle von Störungen der Barrierefunktion zu erforschen und zu ermitteln, ob die Kolonisierung mit S. aureus eine Ursache oder eine Wirkung (oder sogar beides) der Änderungen in der Beziehung zwischen dem Wirt und seiner Haut ist. Da bekannt ist, dass die Reduktion der Besiedlung mit S. aureus an den betroffenen Hautstellen eine Linderung der Symptome bewirkt, sind wir auf der Suche nach neuen Wegen, um die individuell normale Diversität der entsprechenden Mikroflora wiederherzustellen.

Mikrobielle Symbiose im Immunsystem der Haut (Grafik: Matthias Reiger)

Mikrobielle Symbiose im Immunsystem der Haut (Grafik: Matthias Reiger)

Bakterien und Hautzellen interagieren

Im Fokus unserer Forschung liegt des Weiteren die Untersuchung der Interaktion zwischen dem Immunsystem der Haut und denjenigen Mikroorganismen, die in der jeweiligen Umgebung leben.

Kommensale Bakterien der Haut modulieren das lokale Immunsystem und induzieren eine umfassende Immunität gegen Krankheitserreger. Die Identifizierung von Bakterien, welche vom Immunsystem der Haut erkannt werden, kann uns einerseits helfen, nützliche und pathogene Bakterien bezüglich einer besseren Charakterisierung ihrer Vielfalt voneinander zu unterscheiden. Andererseits führen in-vitro Experimente, die gezielt die Wirkung einzelner Bakterien oder -gruppen auf menschliche Hautzellen untersuchen, zu einem tieferen Verständnis der entsprechenden Interaktionsmechanismen. Beobachtbare Änderungen im Mikrobiom von HIV-Patienten während der Wiederherstellung ihres Immunsystems liefern vielversprechende Daten für die Untersuchung obigen Zusammenspiels.

In unserem Fokus liegen das Darm- und Hautmikrobiom, da durch die Stimulierung bzw. Ausprägung von Immunzellpopulationen möglicherweise eine Verbindung zwischen dem Darm- und Hautmikrobiota entsteht.

Ziel ist die Reduktion des AD-Risikos

Es gibt deutliche Anzeichen für eine grundlegende Bedeutung des Magen-Darmmikrobiota in der Wechselbeziehung zwischen Mikrobiota und Immunsystem. Eine geringe Vielfalt des Darmmikrobiota im frühen Kindesalter wurde der Entwicklung von Neurodermitis im späteren Leben als förderlich zugeordnet. Daher beziehen wir Säuglinge und Kinder in unsere Studien mit ein, um Wege zu finden, ihr Risiko einer AD-Erkrankung zu reduzieren.

Bestehende Kooperationen

  • CK-CARE
  • Tom Clavel, PhD, Juniorgroup leader
  • Peter Bauer, Prof. Dr. med.