Milliarden Helfer für das Immunsystem

Forschung

10.7.2015

Der Körper jedes Menschen beherbergt eine einzigartige Kombination von Milliarden unterschiedlichster symbiotischer Bakterien. Diese so genannte Mikrobiota ist an vielen Prozessen beteiligt, wie etwa der Verdauung, der Herstellung von Vitaminen und der Abwehr von Krankheitserregern. Ein Verlust dieser bakteriellen Symbionten begünstigt erwiesenermaßen die Entstehung von Allergien. Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) konnten dieses Phänomen in Zusammenarbeit mit Kollegen des Helmholtz Zentrums München und des Institut Pasteur in Paris aufklären und zeigen, wie die Mikrobiota auf das Gleichgewicht des Immunsystems wirkt: Die Anwesenheit der Mikroben blockiert spezifisch jene Immunzellen, die für das Auslösen von Allergien verantwortlich sind. Die Ergebnisse wurden jetzt im Fachjournal <i>Science</i> veröffentlicht.

Die Mikrobiota im Darm (hier eine histologische Färbung eines Darmquerschnitts) beeinflusst maßgeblich das Immunsystem des Wirts. (Bild: Caspar Ohnmacht / ZAUM)

Der sogenannten Hygienehypothese zufolge besteht ein Zusammenhang zwischen der Abnahme von Infektionskrankheiten und der Zunahme von Allergien in industrialisierten Ländern. Verbesserte Hygiene-Standards führen demnach zwangsläufig zu weniger Kontakt mit Mikroben, was mit einem erhöhten Auftreten von allergischen Erkrankungen und Autoimmunkrankheiten wie Typ-1-Diabetes einhergeht.

Epidemiologische Studien haben diese Hypothese unterstrichen: Kinder entwickeln während ihres Lebens weniger Allergien, wenn sie in Kontakt mit Bauernhof-Tieren stehen – und dadurch auch mehr Kontakt mit Mikroben haben. Zudem zeigten experimentelle Studien mit Mäusen, dass der Einsatz von Antibiotika in den ersten Lebenstagen zum Verlust einer intakten Mikrobiota und daraufhin zu einem vermehrten Auftreten von Allergien führt. Allerdings waren die Mechanismen, die diesem Phänomen zugrunde liegen, bisher noch nicht geklärt.

Darmflora entscheidend für die Verhinderung von Allergien

In der jetzt in Science publizierten Studie zeigt das Team um Dr. Caspar Ohnmacht vom Zentrum Allergie und Umwelt (ZAUM) der Technischen Universität München und des Helmholtz Zentrums München und um Gérard Eberl, Leiter der Microenvironment and Immunity Unit am Institut Pasteur, dass symbiotische Darmbakterien das Immunsystem beeinflussen und dadurch allergische Reaktionen blockieren.

Um den Organismus zu verteidigen, können verschiedene Immunantworten hervorgerufen werden. Die Anwesenheit von Bakterien oder Pilzen verursacht eine Antwort von sogenannten Typ-3-Zellen des Immunsystems. Diese Immunzellen koordinieren dann die Phagozytose und das Abtöten der Mikroben.

Ist ein Erreger aber zu groß, um von den Typ-3-Zellen bekämpft zu werden – wie zum Beispiel parasitische Würmer und bestimmte allergieauslösende Stoffe – ist eine andere Gruppe von Zellen für die Beseitigung verantwortlich: die Typ-2-Zellen. Diese speziellen Immunzellen sind aber auch für allergische Reaktionen verantwortlich.

In der Studie zeigten die Wissenschaftler, dass Typ-3-Zellen, die bei einem mikrobiellen Kontakt aktiviert werden, direkt auf Typ-2-Zellen einwirken und ihre Aktivität blockieren. Somit sind die Typ-2-Zellen nicht mehr in der Lage, allergische Immunantworten auszulösen. Durch ihren Einfluss auf die Typ-3-Zellen blockiert die Mikrobiota also indirekt die Typ-2-Immunantwort, so die Forscher.

Die Ergebnisse erklären, wie ein Ungleichgewicht in der Mikrobiota eine überschießende Typ-2- Immunantwort auslöst, die normalerweise für die Abwehr großer Parasiten eingesetzt wird – aber eben auch zu allergischen Antworten führen kann. „Die Studie stellt einen wichtigen Meilenstein dar, um das Gleichgewicht unserer unterschiedlichen Abwehrmechanismen besser zu verstehen“ ordnet Erstautor Caspar Ohnmacht die Ergebnisse ein. „Ein bisher noch unerforschter therapeutischer Ansatz für die Behandlung von Allergien und anderen Typ-2 assoziierten Erkrankungen könnte darin bestehen, ein mikrobielles Antigen nachzuahmen, um dadurch Typ-3-Zellen zu aktivieren und so auch die allergieauslösenden Typ-2-Zellen zu blockieren.“

Die Studie wurde gefördert von: L'Agence Nationale de la Recherche (French National Agency for Research), French Medical Research Foundation, Simone und Cino Del Duca Foundation, Europäische Kommission und „Integrative Biology of Emerging Infectious diseases“ Laboratory of Excellence. Dr. Ohnmacht wurde während der Studie durch ein EMBO longterm fellowship gefördert.
Weitere Informationen

Originalpublikation
C. Ohnmacht, J.-H. Park, S. Cording, J. B. Wing, K. Atarashi, Y. Obata, V. Gaboriau-Routhiau, R. Marques, S. Dulauroy, M. Fedoseeva, M. Busslinger, N. Cerf-Bensussan, I. G. Boneca, D. Voehringer, K. Hase, K. Honda, S. Sakaguchi, G. Eberl, The microbiota regulates type 2 immunity through RORγt⁺ T cells, Science, 2015.
DOI: 10.1126/science.aac4263

Kontakt
Dr. Caspar Ohnmacht
Zentrum Allergie und Umwelt (ZAUM)
Technische Universität München und Helmholtz Zentrum München
Phone: +49 (0)89 3187- 2556
Email: caspar.ohnmachtspam prevention@tum.de
www.zaum-online.de/research/lab-ohnmacht/overview.html