In der heutigen Welt stellen Infektionskrankheiten weiterhin eine große Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar. Die Global Burden of Disease-Studie schätzt, dass im Jahr 2019 etwa 25 % aller Todesfälle weltweit auf Infektionen zurückzuführen sind. Diese erschütternde Statistik unterstreicht den dringenden Bedarf an neuen Strategien zur Prävention und Behandlung schwerer Infektionen.

Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass der Schlüssel zur Verringerung der Anfälligkeit für Infektionen in den Billionen von Mikroben liegen könnte, die unseren Darm bewohnen - dem Darmmikrobiom. In zwei groß angelegten Bevölkerungsstudien, die kürzlich in der Zeitschrift The Lancet Microbe veröffentlicht wurden, fanden Forscher heraus, dass die Zusammensetzung der Darmbakterien eines Menschen eng mit dem Risiko verbunden ist, wegen einer Infektionskrankheit ins Krankenhaus eingeliefert zu werden.

In den Studien, die von einem Team am Amsterdam UMC in den Niederlanden geleitet wurden, wurden die Darmmikrobiome von über 10 000 Teilnehmern aus zwei unabhängigen Kohorten - eine in den Niederlanden und eine in Finnland - analysiert. Die Forscher verfolgten diese Teilnehmer dann 5-7 Jahre lang und verfolgten, wer in dieser Zeit aufgrund einer Infektionskrankheit ins Krankenhaus eingeliefert wurde oder starb.

Die Ergebnisse waren verblüffend. Teilnehmer mit einer höheren relativen Häufigkeit bestimmter Darmbakterien, insbesondere solcher, die die kurzkettige Fettsäure Butyrat produzieren, hatten ein deutlich geringeres Risiko für schwere Infektionen, die einen Krankenhausaufenthalt erfordern. Dieser schützende Effekt blieb auch dann bestehen, wenn Faktoren wie Alter, ethnische Zugehörigkeit, Lebensstil, Antibiotikagebrauch und zugrunde liegende Gesundheitszustände berücksichtigt wurden.

"Dies ist die bisher größte Studie, die den Zusammenhang zwischen dem Darmmikrobiom und der Anfälligkeit für Infektionen in der Allgemeinbevölkerung untersucht", sagte der korrespondierende Autor Dr. W. Joost Wiersinga vom Amsterdam UMC. "Und die Tatsache, dass wir unsere Ergebnisse in zwei verschiedenen Kohorten aus unterschiedlichen Ländern wiederholen konnten, trägt wirklich zur Stärke und Verallgemeinerbarkeit der Ergebnisse bei."

Die Verbindung zwischen Darm und Infektion

Der Zusammenhang zwischen dem Darmmikrobiom und dem Infektionsrisiko ist nicht völlig überraschend. Forscher beobachten seit langem, dass Patienten, die mit schweren Infektionen ins Krankenhaus eingeliefert werden, oft erhebliche Störungen ihrer mikrobiellen Gemeinschaften im Darm aufweisen, noch bevor sie Antibiotika oder andere Behandlungen erhalten.

"Patienten mit Infektionen zeigen häufig einen Verlust an nützlichen anaeroben Bakterien und ein Überwachsen von potenziell pathogenen Mikroben im Darm", erklärt Dr. Wiersinga. "Die große Frage war jedoch, ob diese Veränderungen des Mikrobioms nur eine Folge der Infektion sind oder ob sie tatsächlich zu einer erhöhten Anfälligkeit beitragen."

Tierstudien haben wichtige Erkenntnisse zu dieser Frage geliefert. Bei Mäusen und anderen Modellen hat sich gezeigt, dass eine Störung des Darmmikrobioms - z. B. durch eine Behandlung mit Antibiotika - die Immunabwehr abstumpft und die Schwere verschiedener viraler, bakterieller und Pilzinfektionen erhöht. Umgekehrt kann die Erhöhung des Gehalts an nützlichen anaeroben Bakterien wie Butyratproduzenten die antimikrobiellen Abwehrkräfte stärken und vor systemischen Infektionen schützen.

Die neuen bevölkerungsbasierten Studien am Menschen deuten darauf hin, dass diese Grundsätze auch in der realen Welt gelten. Bei Teilnehmern, die zu Beginn der Studie mehr Butyrat produzierende Bakterien aufwiesen, war die Wahrscheinlichkeit, in den folgenden Jahren wegen einer Infektionskrankheit ins Krankenhaus eingeliefert zu werden, deutlich geringer.

"Die schützenden Wirkungen der Butyrat-produzierenden Bakterien sind wahrscheinlich auf ihre Fähigkeit zurückzuführen, sowohl die lokale Immunität des Darms als auch systemische Entzündungsreaktionen zu modulieren", sagte Dr. Teemu Niiranen, ein Mitautor von der Universität Turku in Finnland. "Es hat sich gezeigt, dass Butyrat die Produktion von antimikrobiellen Peptiden anregt, die Barrierefunktion des Darms verbessert und übermäßige Entzündungen dämpft, die bei Infektionen zu Gewebeschäden führen können.

Eine mikrobielle Signatur des Infektionsrisikos

Neben der Häufigkeit der Butyratproduzenten zeigten die neuen Studien auch unterschiedliche mikrobielle Signaturen, die mit einer erhöhten Infektionsanfälligkeit in Verbindung gebracht werden. Teilnehmer, die später wegen Infektionen ins Krankenhaus eingeliefert wurden, wiesen höhere relative Mengen bestimmter Bakterien wie Veillonella auf, die als opportunistische Krankheitserreger auftreten können, sowie niedrigere Mengen streng anaerober Gattungen wie Butyrivibrio.

"Die Tatsache, dass wir dieselben mikrobiellen Unterschiede zwischen den Ergebnisgruppen sowohl in der niederländischen als auch in der finnischen Kohorte feststellen konnten, ist wirklich bemerkenswert", so Dr. Niiranen. "Das deutet darauf hin, dass es ein zentrales Darmmikrobiom-Profil gibt, das Menschen unabhängig von ihrer geografischen Lage oder anderen Faktoren für schwere Infektionen prädisponiert."

Interessanterweise waren die Forscher in der Lage, diese mikrobiellen Signaturen zu nutzen, um einen personalisierten Risikoscore für infektionsbedingte Krankenhausaufenthalte zu entwickeln. Bei Anwendung auf die finnische Kohorte hatten Teilnehmer, die aufgrund ihrer Darmbakterien bei Studienbeginn als Hochrisikopatienten eingestuft wurden, eine um 39 % erhöhte Wahrscheinlichkeit, wegen einer Infektion ins Krankenhaus eingeliefert zu werden, verglichen mit Personen mit niedrigem Risiko.

"Dies unterstreicht das Potenzial, das Darmmikrobiom als prädiktiven Biomarker zu nutzen, um Menschen mit erhöhtem Risiko für schwere Infektionen zu identifizieren", sagte Dr. Rob Knight, ein Mikrobiomexperte an der University of California San Diego, der an der Studie beteiligt war. "Bei weiterer Validierung könnte eine mikrobiombasierte Risikobewertung dazu beitragen, Präventionsstrategien auf die Personen auszurichten, die sie am dringendsten benötigen.

Überdenken des Antibiotikaeinsatzes

Die neuen Erkenntnisse werfen auch wichtige Fragen über den weit verbreiteten Einsatz von Antibiotika und seine möglichen Auswirkungen auf die Infektionsanfälligkeit auf. Es ist bekannt, dass Antibiotika das Darmmikrobiom stören, was häufig zu einer Verarmung nützlicher anaerober Bakterien wie Butyratproduzenten führt.

Frühere Forschungsarbeiten des Amsterdamer UMC-Teams und anderer haben gezeigt, dass der Verlust dieser anaeroben Darmmikroben mit einem erhöhten Infektionsrisiko bei Hochrisikopatienten verbunden ist, z. B. bei Patienten, die sich von einem Schlaganfall erholen oder sich einer Stammzellentransplantation unterziehen.

"Jetzt sehen wir, dass sich die schädlichen Auswirkungen einer Störung des Mikrobioms auf das Infektionsrisiko auch auf die Allgemeinbevölkerung ausweiten können", sagte Dr. Wiersinga. "Dies unterstreicht die Notwendigkeit, den Einsatz von Antibiotika, insbesondere von solchen mit starker anaerober Wirkung, neu zu bewerten und die langfristigen Folgen für das Ökosystem des Darms und die Anfälligkeit für schwere Infektionen zu berücksichtigen."

Eine aktuelle Studie unter der Leitung von Dr. Wiersingas Team ergab, dass die Verabreichung von Breitspektrum-Antibiotika an schwerkranke Patienten in der Notaufnahme mit schlechteren klinischen Ergebnissen, einschließlich eines erhöhten Sterberisikos, verbunden war. Diese Ergebnisse ergänzen die wachsende Zahl von Belegen, die die unbeabsichtigten Schäden eines wahllosen Antibiotikaeinsatzes aufzeigen.

Der Weg in die Zukunft

Die neuen Studien liefern zwar überzeugende Beweise für einen Zusammenhang zwischen dem Darmmikrobiom und dem Infektionsrisiko, doch die Forscher weisen darauf hin, dass noch weitere Arbeiten erforderlich sind, um die Kausalität nachzuweisen und diese Erkenntnisse in die klinische Praxis umzusetzen.

"Unsere Beobachtungsdaten zeigen einen eindeutigen Zusammenhang, aber wir können nicht mit Sicherheit sagen, ob die Veränderungen im Mikrobiom wirklich zu einer erhöhten Infektionsanfälligkeit führen oder nur als Marker für eine zugrunde liegende Dysregulation dienen", warnte Dr. Wiersinga. "Interventionsstudien, bei denen das Darmmikrobiom gezielt manipuliert wird, werden entscheidend sein, um festzustellen, ob die Modulation dieser mikrobiellen Gemeinschaften die Belastung durch schwere Infektionen tatsächlich verringern kann.

Mehrere Forschungsgruppen untersuchen bereits potenzielle mikrobiombasierte Therapien, wie die Verabreichung nützlicher Bakterien oder die gezielte Abgabe von Stoffwechselprodukten wie Butyrat. Wenn sich solche Ansätze als wirksam erweisen, könnten sie einen Paradigmenwechsel in der Art und Weise bedeuten, wie wir über Infektionsprävention und -management denken.

"Letztlich ist es unser Ziel, die Kraft des Darmmikrobioms zu nutzen, um die natürlichen Abwehrkräfte des Körpers gegen Krankheitserreger zu stärken", so Dr. Knight. "Wenn wir das komplexe Zusammenspiel zwischen unseren mikrobiellen Bewohnern und dem Immunsystem verstehen, können wir vielleicht innovative Wege entwickeln, um die Widerstandsfähigkeit gegen schwere Infektionen zu erhöhen und die Ergebnisse der öffentlichen Gesundheit zu verbessern."

Angesichts der Tatsache, dass Infektionskrankheiten nach wie vor eine große globale Bedrohung darstellen, geben die Ergebnisse dieser großen Bevölkerungsstudien neue Hoffnung. Das Darmmikrobiom könnte der Schlüssel zu wirksameren Strategien zur Infektionsprävention sein - eine Aussicht, die weitreichende Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit weltweit haben könnte.

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