"Langzeitauswirkungen auf den Wirt"

Lebende Mikroorganismen, die man zu sich nimmt, um seine Gesundheit zu verbessern, sind längst über Hippie-Image und obskure Joghurtsorten hinausgekommen. Die Wirksamkeit dieser so genannten Probiotika wird inzwischen verstärkt wissenschaftlich untersucht – und ersten Ergebnissen zufolge helfen sie nicht nur den Millionen Mikroorganismen, die bereits in unserem Darm leben, sondern auch dem menschlichen Organismus an sich. Im Dezember trat eine Konferenz der US-Nationalinstitute für Gesundheit zusammen, um den Stand der Dinge in diesem Forschungsfeld zu ermitteln. An dem Treffen nahmen Immunologen, Mikrobiologen, Ernährungsexperten, Kliniker und sogar Beamte des US-Verteidigungsministeriums teil.

Studien an in einer sterilen Umwelt gezüchteten Tieren haben gezeigt, welch wichtige Rolle Mikroorganismen in der Entwicklung des Immunsystems und der Verdauung spielen. Der Mensch versucht bereits seit Hunderten von Jahren, diese Gemeinschaft, die vor allem im Darm lebt, durch die Aufnahme fermentierter Nahrungsmittel wie Joghurt zu beeinflussen, in denen ebenfalls Bakterien stecken. Doch die Probiotika werden erst seit Kurzem wirklich genau untersucht – insbesondere, wie sie im Zusammenhang mit Krankheiten wie Allergien, Durchfall oder chronischen Darmentzündungen einzuschätzen sind. Die Ergebnisse waren bislang allerdings durchwachsen – die Größe entsprechender Studien war eher klein und auch die verwendeten Zusammensetzungen sehr unterschiedlich. Sowohl Ärzte als auch Wissenschaftler hoffen nun, dass ein besseres Verständnis der Mikroorganismen in unserem Körper diesen Forschungsbereich genauer macht und damit eine neue Ära der Medizin einleitet.

Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Untersuchung von Probiotika liegt darin, dass sich die meisten im Darm befindlichen Mikroorganismen noch nicht im Labor züchten lassen. Die so genannte Metagenomik, bei der die Lebewesen im Darm über eine DNA-Analyse direkt untersucht werden, könnte hier Abhilfe schaffen. In den letzten zwei Jahren gab es immer mehr solche Studien – und sie zeigen, wie groß die Biodiversität in unserem Körper tatsächlich ist. Menschen tragen zwischen 100 und 1000 verschiedene Bakterienarten in ihrem Darm – und zusätzliche Varianten werden praktisch mit jeder neu untersuchten Person entdeckt. Derzeit laufen erste Projekte, die nun untersuchen, wie Krankheiten und probiotische Behandlungen diese Gemeinschaften verändern.

Jeff Gordon, Mikrobiologe an der Washington University im amerikanischen St. Louis und Organisator der jüngsten Probiotika-Konferenz, gehört zu den führenden Wissenschaftlern im Bereich der Metagenomik des menschlichen Darms. Im Interview mit Technology Review spricht er über die ersten Ergebnisse.

Technology Review: Herr Gordon, stehen wir vor einer Revolution bei den Probiotika?

Jeff Gordon: Ich würde es als eine schnelle Evolution bezeichnen. Das Thema existiert ja schon seit Jahren, und die Fragen, die wie uns stellen – etwa was diese Gemeinschaften der Mikroorganismen formt – sind sehr alte Fragen, die seit dem Beginn der Mikrobiologie in unseren Köpfen sind. Verändert haben sich die Werkzeuge und experimentellen Systemen, die wir heute haben, um das Thema zu untersuchen. Es existieren neue Sequenzierungstechnologien und die Metagenomik, Versuchstiere, die mikroorganismenfrei gehalten wurden, transgene Mäuse und fortschrittliche Methoden der Stoffwechseluntersuchung.

TR: Wie werden diese neuen Technologie unser Bild der Probiotika verändern?

Gordon: Wenn wir versuchen wollen, die Gemeinschaft, die wir in unserem Darm tragen, bewusst zu verändern, müssen wir sie erst einmal besser verstehen.

Ich denke, das Zusammenkommen der Metagenomik mit anderen Faktoren erlaubt es uns nun, zu untersuchen, welche Mechanismen da ablaufen und wie generell die Auswirkungen sind. Was passiert mit dem Ökosystem im Darm und beim Wirt, dem Menschen? Sorgen Unterschiede von Mensch zu Mensch dafür, dass Probiotika unterschiedlich wirken?

Wir beschreiben am Anfang zunächst, welche Mikroorganismen präsent sind – sowohl von organischer wie genetischer Seite aus. Dann schauen wir auf die Funktion dieser Gemeinschaften. Das gibt uns dann eine bisher nie da gewesene Möglichkeit, die Umstände festzulegen, unter denen ein Mensch solche lebenden Mikroorganismen einnehmen sollte.

TR: Wie wird dies die Entwicklung von Probiotika als Produkt verändern? Bei den meisten aktuellen Studien (und den meisten entsprechenden Lebensmitteln) geht es immer nur um ein, zwei Bakterienstämme.

Gordon: Wir müssen Mikroorganismen immer als Teil einer Gemeinschaft verstehen, deren Eigenschaften aus der Gemeinschaft kommen. Das, was sie produziert, kann vom Wirt beeinflusst sein. Dementsprechend könnte es Produkte geben, die nur dann interessant sind, wenn man die gesamte Gemeinschaft untersucht.

TR: Verschiedene Studien haben die probiotische Behandlung bei schwangeren Frauen und Neugeborenen untersucht. Laut vorläufiger Ergebnisse könnte das Langzeitauswirkungen haben, etwa bei der Reduktion von Allergien.

Gordon: Es ist möglich, dass es eine kritische Phase in der Entwicklung gibt, bei der das individuelle Mikroorganismen-Profil einer Person bestimmt wird. Wir müssen darüber nachdenken, welche Kraft die Zusammensetzung dieser Gemeinschaft formt. Es könnte etwa ein dynamisches Zusammenspiel zwischen Mikroorganismen und Nahrung geben, das Langzeitauswirkungen auf den Wirt hat.

TR: Ihr Labor hat bereits gezeigt, dass fettleibige und dünne Menschen unterschiedliche Populationen beherbergen, die wiederum einen Einfluss darauf haben, wie effizient Nahrung verdaut wird. An was arbeiten Sie zurzeit?

Gordon: Mein Labor versucht, die Mikroorganismen im menschliche Darm in einen evolutionären Kontext zu stellen. Wie hat die Evolution die Gemeinschaft geformt? Verändert sie sich mit unserer sich schnell verändernden Lebensweise weiter? Wir schließen dazu gerade eine große globale Untersuchung des Darms von Säugern ab, darunter Affen, Fleischfresser, Pflanzenfresser und Allesfresser. (bsc)