DTU-Forscher entdecken einen Zusammenhang zwischen Darmbakterien und einem verringerten Allergie- und Asthmarisiko

Forscher der DTU haben eine Erfindung patentieren lassen, die natürlich produzierte Substanzen aus Darmbakterien vom Typ Bifidobakterien nutzt, um das Risiko von Allergien und Asthma zu reduzieren.

Weltweit sind immer mehr Kinder von Allergien und Asthma betroffen, doch nun hat eine internationale Forschungsgruppe unter der Leitung der DTU einen bisher unbekannten Mechanismus identifiziert, der das Risiko von Allergien und Asthma im späteren Leben verringern kann. Die Studie zeigt, dass Kinder seltener an diesen Krankheiten erkranken, wenn sie als Säuglinge mit bestimmten Bifidobakterien besiedelt sind, die im Darm einen Stoff produzieren – einen sogenannten Metaboliten –, der die Immunantwort auf Allergene dämpft.

Die Studie, „Die frühe Besiedlung durch aromatische Laktat produzierende Bifidobakterien senkt das Risiko einer allergischen Sensibilisierung“, wurde in der renommierten Fachzeitschrift Nature Microbiology veröffentlicht.

Die Ergebnisse könnten einen großen Einfluss auf die Prävention von Allergien und Asthma haben, die zu den häufigsten chronischen Erkrankungen bei Kindern zählen. Die Möglichkeit, sie durch die Stärkung der Darmmikrobiota in den ersten Lebensmonaten zu verhindern, könnte ein Durchbruch für die öffentliche Gesundheit sein.

Der entscheidende Durchbruch besteht darin, dass wir nun einen spezifischen Mechanismus identifiziert haben, der die Entwicklung allergischer Reaktionen im Immunsystem bereits im Säuglingsalter unterdrücken kann. Wenn wir dieses Wissen in eine Präventionsstrategie umsetzen können – zum Beispiel durch probiotische Nahrungsergänzungsmittel oder angereicherte Säuglingsnahrung – wäre das ein großer Fortschritt im Kampf gegen Allergien und Asthma, von denen derzeit Millionen Kinder weltweit betroffen sind.“

Susanne Brix Pedersen, Projektleiterin, Professorin an der DTU Bioengineering

Bakteriensubstanz dämpft allergische Reaktionen

Die Forscher verfolgten 147 Kinder von der Geburt bis zum Alter von fünf Jahren und fanden heraus, dass Säuglinge, die schon früh eine große Population bestimmter Bifidobakterien in ihrem Darm haben, von den von diesen Bakterien produzierten Metaboliten profitieren. Insbesondere die Substanz 4-Hydroxyphenyllactat (4-OH-PLA) scheint die Tendenz des Immunsystems zu Überreaktionen auf Allergene zu unterdrücken.

In Laborversuchen mit menschlichen Immunzellen konnten die Forscher nachweisen, dass 4-OH-PLA die körpereigene Produktion des Antikörpers Immunglobulin E (IgE) hemmt, der bei allergischen Reaktionen eine zentrale Rolle spielt. IgE ist das „Alarmmolekül“ des Körpers bei Allergien. Wenn der Körper auf ein Allergen trifft, produziert er IgE-Antikörper, die Immunzellen aktivieren und allergische Symptome auslösen können. Dies geschieht, weil der IgE-Antikörper an Allergene wie Pollen oder Nahrungsproteine ​​bindet, die Immunantwort des Körpers auslöst und Symptome wie Juckreiz, Ekzeme, Heuschnupfen und in manchen Fällen Asthma verursacht. Je höher der IgE-Wert, desto größer das Allergierisiko.

Labortests zeigten, dass natürliche Konzentrationen von 4-OH-PLA die körpereigene Produktion des IgE-Antikörpers um 60 Prozent reduzieren, ohne die Produktion anderer Arten von Antikörpern zu beeinträchtigen.

Genetische Analyse von Stuhlproben

Die Studie umfasste große Datenmengen von drei großen Geburtskohorten in Schweden, Deutschland und Australien. Die Forscher analysierten Stuhlproben von Säuglingen unter anderem mithilfe genetischer Analysen und Analysen kleiner Moleküle, um sowohl die Bakterienzusammensetzung als auch die Metabolitenspiegel zu kartieren. Gleichzeitig wurden Blutproben zur Messung von IgE-Antikörpern gegen Lebensmittel- und Luftallergene verwendet. Schließlich wurde der Mechanismus in einem Experiment mit menschlichen Immunzellen getestet, bei dem 4-OH-PLA die IgE-Produktion direkt hemmte.

Die Studie zeigt einen konkreten biologischen Zusammenhang zwischen bestimmten Bifidobakterien, den von ihnen produzierten Metaboliten und einer gesunden Entwicklung des Immunsystems bei Kleinkindern.

Neue Strategie zur Vorbeugung von Allergien und Asthma

Die Forscher untersuchten auch Bedingungen, die die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass Säuglinge diese nützlichen Bakterien bekommen.

„Bemerkenswert ist, dass bei vaginal geborenen Kindern die Wahrscheinlichkeit, die Bifidobakterien von ihren Müttern zu bekommen, um das 14-fache höher ist. Darüber hinaus trugen ausschließliches Stillen und der Kontakt mit anderen kleinen Kindern im frühen Leben auch zu einer erhöhten Häufigkeit dieser Bifidobakterien im Darm bei mit ihnen besiedelt“, sagt Rasmus Kaae Dehli, Spezialist für Systemimmunologie an der DTU Bioengineering.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Zugabe von 4-OH-PLA oder probiotischen Bakterien, die die Substanz produzieren können, eine neue Strategie zur Vorbeugung von Allergien und Asthma darstellen könnte. Die Forscher sehen Potenzial in der Entwicklung von Nahrungsergänzungsmitteln für Vollstiller oder Säuglingsnahrung, die mit diesen Bifidobakterien oder ihren Metaboliten angereichert ist. Dies könnte gezielte Anstrengungen im entscheidenden Zeitfenster in den ersten Lebensmonaten ermöglichen, wenn das Immunsystem gebildet wird.

Professorin Susanne Brix Pedersen ist Mitarbeiterin der BEGIN-Studie am Universitätsklinikum Aarhus, die sich mit der Frühprävention von Asthma und Allergien befasst und bei der Säuglingen eines der Bifidobakterien verabreicht wird, von denen die Forscher eine positive Wirkung gezeigt haben.

Wenn die Studien am Universitätsklinikum Aarhus positive Auswirkungen zeigen, könnte laut Susanne Brix Pedersen in wenigen Jahren eine mögliche neue Präventionsstrategie für Kleinkinder fertig sein. Bei der Behandlung von Patienten mit Allergien oder Asthma dauert es länger, bis zu zehn Jahre, da ein Medikament zunächst formuliert und dann in klinischen Studien getestet werden muss, bevor es auf den Markt gebracht werden kann.

DTU hat ein Patent auf die Verwendung des Metaboliten in Arzneimitteln zur Vorbeugung und Behandlung von Allergien und Asthma angemeldet.

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