Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Helmholtz Munich und mit Beteiligung der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU), der Aix-Marseille-Universität und Inserm hat einen bislang unbekannten Mechanismus der Interaktion zwischen Darmmikrobiom und menschlichen Zellen aufgedeckt. Die Ergebnisse geben neue Einblicke, wie bestimmte Darmbakterien direkt Immunreaktionen steuern können – mit möglichen Folgen für das Verständnis und die Behandlung entzündlicher Erkrankungen wie Morbus Crohn.
Im Fokus der Studie steht die Entdeckung, dass selbst harmlose Darmbakterien über sogenannte Typ-III-Sekretionssysteme verfügen. Diese spritzenähnlichen Strukturen ermöglichen es den Mikroorganismen, Proteine gezielt in menschliche Zellen einzuschleusen. Bislang galten solche Systeme als typisch für krankheitserregende Bakterien. Die neue Erkenntnis rückt jedoch auch kommensale Bakterien ins Zentrum der immunologischen Forschung. Die nicht-pathogenen Bakterien sind anscheinend nicht nur passive Bewohner, sondern beeinflussen aktiv menschliche Zellen, indem sie ihre Proteine in sie einschleusen.
Die Wissenschaftler:innen, darunter Prof. Pascal Falter-Braun, Direktor des Instituts für Netzwerkbiologie bei Helmholtz Munich und korrespondierender Autor der Studie, sowie Veronika Young, Erstautorin der Studie gemeinsam mit Bushra Dohai, kartierten über tausend Protein-Interaktionen zwischen Bakterien und menschlichen Zellen. Dabei zeigte sich, dass bakterielle Proteine bevorzugt Signalwege des Immunsystems sowie des Stoffwechsels beeinflussen – darunter auch zentrale Wege wie NF-κB oder Zytokinantworten. Diese Prozesse spielen eine Schlüsselrolle bei der Immunregulation und könnten erklären, wie das Mikrobiom zur Entstehung chronischer Entzündungen beiträgt.
Zytokine sind Signalmoleküle, die das Immunsystem koordinieren und übermäßige Reaktionen verhindern, die zu Autoimmunerkrankungen führen können. So ist beispielsweise die Hemmung des Zytokins Tumornekrosefaktor (TNF) eine weit verbreitete Therapie bei Morbus Crohn, einer Autoimmunerkrankung des Darms.
Zudem fand das Team heraus, dass Gene für diese Effektorproteine im Darmmikrobiom von Patient:innen mit Morbus Crohn vermehrt vorkommen. Dies deutet auf einen möglichen ursächlichen Zusammenhang zwischen bakteriellen Injektionen und chronischen Darmentzündungen hin.
Die Studie erweitert das Verständnis der molekularen Kommunikation zwischen Mikrobiom und Wirt und liefert neue Ansätze für künftige therapeutische Strategien. Insbesondere rückt sie die Rolle nicht-pathogener Bakterien als aktive Immunmodulatoren in den Fokus der Forschung.