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Nützliche Bakterien des Darms können Immunzellen aktivieren und Überreaktion des Immunsystems auslösen
Multiple Sklerose entsteht durch eine Kombination genetischer Veranlagung und Faktoren aus der Umwelt. Krankheitserreger galten lange als solche äußeren Einflüsse. Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried zufolge sind es jedoch offenbar nicht krankmachende, sondern nützliche Bakterien, die multiple Sklerose auslösen – nämlich die gesunde Darmflora, die jeder Mensch zur Verdauung braucht. Die Forscher haben herausgefunden, dass genetisch veränderte Mäuse eine der menschlichen Erkrankung ähnliche Entzündung im Gehirn entwickeln, wenn sie eine normal ausgeprägte Darmflora besitzen. Die Mikroorganismen aktivieren dabei zunächst die T-Zellen des Immunsystems und in einem weiteren Schritt B-Immunzellen. Die Ergebnisse legen nahe, dass die an sich nützlichen Bakterien der Darmflora bei entsprechender Veranlagung der Ausgangspunkt für multiple Sklerose beim Menschen sind.
Der menschliche Darm ist ein Paradies für Mikroorganismen: Rund 100 Billionen Bakterien aus bis zu 2000 unterschiedlichen Arten leben darin. Die Mikroorganismen des Darms sind nicht nur für die Verdauung, sondern auch für seine Entwicklung sowie für das Immunsystem unverzichtbar. Zusammen umfasst diese vielfältige Lebensgemeinschaft zehn- bis hundertmal mehr Gene als das gesamte menschliche Erbgut. Wissenschaftler bezeichnen sie deshalb auch als „erweitertes Selbst“. Aber die Darmflora kann auch an Erkrankungen beteiligt sein, bei denen sich das Immunsystem gegen den eigenen Körper richtet. So fördern Darmbakterien Autoimmunerkrankungen wie Morbus Crohn oder rheumatoide Arthritis.
Die Empfänglichkeit für multiple Sklerose, bei der Proteine auf der Oberfläche der Myelinschicht im Gehirn das Immunsystem aktivieren, wird einerseits durch die Gene festgelegt. Größeren Einfluss auf die Erkrankung haben jedoch Umweltfaktoren. Dahinter vermuteten Wissenschaftler bislang infektiöse Erreger. Die Max-Planck-Forscher gehen nun jedoch davon aus, dass multiple durch die natürliche Darmflora ausgelöst wird.
Möglich wurde dieser überraschende Befund durch neu entwickelte genetisch veränderte Mäuse. Bei diesen Tieren treten ohne äußeren Einfluss Entzündungsreaktionen im Gehirn auf, die der menschlichen multiplen Sklerose ähneln – allerdings nur, wenn sie eine intakte Darmflora besitzen. Mäuse, die in keimfreier Umgebung ohne Mikroorganismen im Darm gehalten wurden, blieben dagegen gesund. „Impften“ die Wissenschaftler die keimfrei aufgezogenen Tiere nach mehreren Wochen mit normalen Darm-Mikroorganismen, erkrankten auch sie.
Den Martinsrieder Forschern zufolge beeinflusst die Darmflora Immunzellen des Verdauungstraktes. Mäuse ohne Darmflora weisen dort weniger so genannte T-Zellen auf. Außerdem produziert die Milz dieser Tiere weniger Entzündungsstoffe wie Zytokine. Darüber hinaus bilden ihre B-Zellen kaum Antikörper gegen das Myelin. Statteten die Forscher die Mäuse wieder mit einer Darmflora aus, erhöhten T- und B-Zellen wieder ihre Zytokin- bzw. Antikörperproduktion.
„Offenbar wird das Immunsystem in zwei Phasen aktiviert: Zunächst werden T-Zellen in den Lymphgefäßen des Darmtrakts aktiv und vermehren sich. Diese regen dann zusammen mit den Oberflächenproteinen der Myelinschicht B-Zellen zur Bildung krankmachender Antikörper an. Beides löst Entzündungsreaktionen im Gehirn aus, die schubweise die Myelinschicht zerstören – ganz ähnlich, wie auch die multiple Sklerose beim Menschen verläuft“, sagt Gurumoorthy Krishnamoorthy vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie. Es sind also Veränderungen des Immunsystems, die zur Erkrankung führen, und nicht Störungen im Nervensystem. „Diese Frage nach Ursache und Folge beschäftigt die multiple Sklerose-Forschung seit langem. Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass das Immunsystem die treibende Kraft ist“, sagt Hartmut Wekerle, Direktor am Max-Planck-Institut in Martinsried.
Die Wissenschaftler sind sich sicher, dass auch die Darmflora des Menschen bei entsprechender genetischer Veranlagung eine Überreaktion des Immunsystems gegen die Meylinschicht hervorrufen kann. Damit kommt möglicherweise der Ernährung eine zentrale Rolle bei der multiplen Sklerose zu. Denn die Ernährungsweise bestimmt maßgeblich, welche Bakterien den Darm besiedeln. „Veränderte Essgewohnheiten könnten beispielsweise eine Erklärung dafür sein, warum die multiple Sklerose in asiatischen Ländern in den letzten Jahren zugenommen hat“, erklärt Hartmut Wekerle.
Welche Bakterien an der Entstehung von multipler Sklerose beteiligt sind, ist noch unklar. Mögliche Kandidaten sind Clostridien, die in direkten Kontakt mit der Darmwand treten können. Auch sie sind natürlicher Bestandteil einer gesunden Darmflora, könnten aber bei erblich vorbelasteten Menschen die T-Zellen aktivieren. Als nächstes wollen die Wissenschaftler deshalb das gesamte mikrobielle Genom von Patienten mit multipler Sklerose analysieren und so Unterschiede in der Darmflora zwischen gesunden Menschen und Patienten aufspüren.
Originalveröffentlichung:
Kerstin Berer, Marsilius Mues, Michail Koutrolos, Zakeya Al Rasbi, Marina Boziki, Caroline Johner, Hartmut Wekerle & Gurumoorthy Krishnamoorthy
Commensal microbiota and myelin autoantigen cooperate to trigger autoimmune demyelination
Nature, DOI: 10.1038/nature10554
Kontakt:
Dr. Gurumoorthy Krishnamoorthy
Max-Planck-Institut für Neurobiologie
Tel.: +49-89-8578-3561
E-mail: guru@neuro.mpg.de
Prof. Hartmut Wekerle
Max-Planck-Institut für Neurobiologie
Tel.: +49-89-8578-3551
E-mail: boehlke@neuro.mpg.de
Autoaggressive B-Zellen (grün) in einem Lymphknoten nahe des Gehirns. Die Aktivierung der B-Zellen f ...
MPI f. Neurobiologie
None
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