15. Mai 2021

Margit Koudelka

Die Waffen der Darmbakterien gegen Viren

Unsere Darmflora ist eine zentrale Säule des Immunsystems und rund 80 % der Abwehrreaktionen laufen im Darm ab. Die vielfältigen Eigenschaften unserer Darmbakterien umfassen auch jene zur Bekämpfung von Viren: Unterschiedliche Bakterien stellen sich den unerwünschten Eindringlingen mit verschiedenen ausgeklügelten Mechanismen entgegen. Für die optimale Schlagkraft der Darmflora und eine möglichst effiziente Virenabwehr ist es daher notwendig, eine Truppe mannigfaltiger abwehrstarker Bakterien im Darm zu beherbergen.

War die medizinische Forschung des 20. Jahrhunderts noch auf die Bekämpfung pathogener Bakterien und die Entwicklung immer neuer antibiotischer Substanzen fokussiert, so verschob sich das wissenschaftliche Interesse im 21. Jahrhundert deutlich in Richtung viraler Infektionen, welche immer häufiger globale Ausmaße annehmen.

Schleimhäute als Eintrittspforte für Viren

Die Waffen der Darmbakterien gegen Viren

Viren dringen vorwiegend über die Schleimhäute in Nase und Rachen, aber auch über die Darmschleimhaut in den Körper ein. Dabei docken sie an bestimmte Rezeptoren an den Zellen der Darmschleimhaut an, und wie ein Schlüssel ein Schloss öffnet, wird auch dem Virus der Zugang zum Körper ermöglicht.

Aufgrund ihrer enormen Oberfläche ist die Schleimhaut im Verdauungstrakt eine bevorzugte Eintrittspforte.

Generell sind die Schleimhäute – wie der Name schon sagt – von einer schützenden Schleimschicht bedeckt, um für pathogene Keime unüberwindbar zu sein, doch wenn diese Schutzschicht aus dem sogenannten Mukus fehlt, haben Viren ein leichtes Spiel.

Die Schleimhäute in Nase und Rachen leiden insbesondere unter trockener Luft, welche im Winter durch Heizen oder im Sommer durch Klimaanlagen entsteht. Das erklärt auch, warum Erkältungen in diesen Zeiten häufiger auftreten.

Der Darm als mehrstufige Schutzbarriere

In der Immunzentrale Darm spielt die dreistufige Darmbarriere eine wesentliche Rolle bei der Abwehr von schädlichen Mikroorganismen. Die erste Stufe bildet die Darmflora: Je vielfältiger die Zusammensetzung der Mikrobiota im Darm ist, desto besser funktioniert die Abwehr von Viren und anderen Eindringlingen.

Als Stufe zwei der Darmbarriere fungiert die Darmschleimhaut. Die Zellen der Darmwand stehen dicht an dicht und halten Krankheitserreger und Schadstoffe wie eine Mauer von dem Körperinneren fern.

Überzogen sind die Darmwandzellen mit dem bereits erwähnten Mukus, also einer Schleimschicht. Diese erschwert Keimen, zur Darmwand zu gelangen, und ist gleichzeitig der Lebensraum nützlicher Darmbakterien. Unmittelbar unter den Zellen der Darmwand befinden sich 80 % aller Zellen unseres Immunsystems – das sind dreimal mehr Immunzellen, als das Knochenmark, die Lymphknoten und die Milz zusammen enthalten.

Somit macht der Darm den größten und wichtigsten Teil der Abwehrkraft unseres Körpers aus. Bei der Bekämpfung von Infekten spielt der Darm bzw. spielen seine bakteriellen Bewohner außerdem wegen seiner bzw. ihrer immunologischen Funktionen eine Schlüsselrolle.

Viren dringen vorwiegend über die Schleimhäute in Nase und Rachen, aber auch über die Darmschleimhaut in den Körper ein.

Die Immunantwort des Körpers wird maßgeblich durch das Darmmikrobiom mitbestimmt, welches pro- und antientzündliche Prozesse ausbalanciert und auf diese Weise die Abwehr schädlicher Mikroorganismen steuert. Das Mikrobiom ist daher essenziell für eine adäquate Immunantwort, die weder überschießend noch zu gering ausfallen darf.

Neben der Anregung der Mukusproduktion zum Schutz der Darmwand zählen zu den immunologischen Eigenschaften des Mikrobioms auch die Inaktivierung durch den direkten Bakterien-Virus-Kontakt, die Ausschüttung von antiviralen Stoffen sowie die Blockierung bestimmter Rezeptoren (mehr dazu später).

Die Darm-Lungen-Achse

Besonders bei Atemwegsinfekten ist es entscheidend, dass das Darmmikrobiom seinen immunologischen Aufgaben uneingeschränkt nachkommen kann, denn der Darm steht im bidirektionalen Austausch mit der Lunge. Über das Blut werden von der Darmflora gebildete Metaboliten (Zwischenprodukte des Stoffwechsels), aber auch Endotoxine (Giftstoffe, die von lebenden Bakterien abgesondert werden) in die Lunge transportiert und vice versa.

Tatsächlich wird die Immunfunktion der Lunge durch Reaktionen des Darmmikrobioms beeinflusst – umgekehrt beobachtet man bei Infektionen der Lunge Veränderungen der Bakterienbesiedlung des Darms.

Antivirale Wirkungen probiotischer Bakterien

Viele probiotische Bakterien sind in der Lage, eine Reihe von effizienten Mechanismen – man könnte fast sagen: „Waffen“ – gegen Viren einzusetzen und diese durch ihren Einsatz zu inaktivieren. Dabei machen sich unsere Helfer im Darm verschiedene ihrer vielfältigen Eigenschaften zu Nutze und können Viren unter anderem auf folgende wissenschaftlich nachgewiesene Arten bekämpfen:

1) Inaktivierung mittels „Trapping“

Das „Trapping“ ist der häufigste Mechanismus, mit dem Bakterien tagtäglich Viren inaktivieren. Der Begriff bedeutet übersetzt „fangen“, und genau das geschieht auch auf sämtlichen Schleimhäuten des Körpers – im Rachen, in der Lunge und im Darm. Viren werden dabei von bestimmten Bakterienstämmen an deren Zelloberfläche gebunden, festgehalten und dadurch neutralisiert.

Mechanismen der probiotischen Infektabwehr

2) Freisetzung antimikrobieller bzw. antiviraler Substanzen

Probiotische Bakterien setzen eine große Anzahl antimikrobieller und antiviraler Substanzen frei, die pathogene Mikroorganismen direkt angreifen.

Ein Beispiel hierfür ist Wasserstoffperoxid, welches von Laktobazillen produziert wird und die Vermehrung von Viren hemmt.

Laktat, das Hauptprodukt des Stoffwechsels von Laktobazillen und Bifidobakterien, senkt darüber hinaus den pH-Wert im Verdauungstrakt, wodurch ein für pathogene Mikroorganismen und Viren ungünstiges Milieu entsteht.

Außerdem werden Bakteriozine von speziellen Bakterienstämmen aktiv ausgeschüttet. Diese treten in Wechselwirkung mit den Rezeptoren an Zelloberflächen (z. B. an der Oberfläche von Zellen der Darmschleimhaut) und stören die Interaktion zwischen dem Virus und der Zielzelle.

Das hemmt die Schädigung der Körperzelle und zugleich die Reproduktion des Virus.

3) Blockade von Rezeptoren

Ein besonders raffinierter Mechanismus probiotischer Bakterien ist die Blockade von Rezeptoren an der Oberfläche von Körperzellen. Üblicherweise docken Viren an diese Rezeptoren an und gelangen so direkt in die Zellen hinein, um sich dort zu vermehren. Das Besondere an solchen Rezeptoren ist aber, dass sie ganz spezifische Bindungsstellen haben. Nicht jedes Virus kann an jeden Rezeptor binden, sondern beide Komponenten müssen zusammenpassen – wie ein Schlüssel zu einem Schloss.

Ein gesundes  – also in seiner Zusammensetzung möglichst vielfältiges – Mikrobiom ist für die natürliche Bekämpfung von Krankheitserregern, etwa von Viren, entscheidend.

Bestimmte probiotische Bakterien haften im Darm fest an der Oberfläche von Epithelzellen. Dadurch werden jene potenziellen Bindungsstellen besetzt, über welche Viren versuchen, sich in die Wirtszellen einzuschleusen. Durch diese Rezeptorblockade wird ein Eindringen des Virus in die Körperzelle verhindert.

4) Schleimschicht als Schutzbarriere

Die Wichtigkeit des Mukus, also jener dichten Schleimschicht, welche die Zellen der Darmwand bedeckt, wurde bereits beschrieben. An seiner Produktion sind ebenfalls spezielle Darmbakterien beteiligt, denn sie regen die sogenannten Becherzellen dazu an, den Mukus abzusondern.

Der von Becherzellen produzierte Mukus erschwert Viren das Anhaften an den Darmwandzellen und verhindert somit ihr Eindringen in den Körper. Zusätzlich enthält dieser Mukus aber auch Bestandteile, die mit Mikroorganismen interagieren können. Dazu zählen antimikrobielle Substanzen und Immunglobuline, welche pathogene Keime neutralisieren können.

5) Modulation des Immunsystems

Die antivirale Wirkung von probiotischen Bakterien kann auch indirekt über die Stimulierung des Immunsystems erfolgen, wenn diese die Abwehrreaktion von Zellen der Darmschleimhaut beeinflussen. Jener Prozess läuft im Rahmen einer komplexen Kaskade ab.

Der Erreger wird von den Abwehrzellen (den dendritischen Zellen, den Granulozyten, aber auch den Makrophagen) „aufgefressen“ – fachsprachlich: phagozytiert –, abgebaut und danach den Zellen des spezifischen Immunsystems übergeben.

Fresszellen absorbieren schädliche Substanzen

In weiterer Folge werden über die Aktivierung von B-Zellen spezifische Antikörper gebildet. Diese kehren dann zum Ursprungsort des Infektionsgeschehens an der Darmschleimhaut zurück, um den auf diese Weise erkannten Erreger direkt zu bekämpfen.

6) Aktivierung von „Fresszellen“

Auch die Aktivierung von sogenannten Fresszellen (Makrophagen) wird von probiotischen Bakterien gesteuert. Die Aufgabe dieser Zellen ist es, den Körper von Fremdkörpern und Krankheitserregern zu befreien.

Sie absorbieren – „verschlucken“ – Viren regelrecht, inaktivieren diese mithilfe bestimmter Enzyme in ihrem Zellinneren und bauen sie schließlich ab.

Probiotika für das Immunsystem

Ein gesundes – also in seiner Zusammensetzung möglichst vielfältigesMikrobiom ist für die natürliche Bekämpfung von Krankheitserregern, etwa von Viren, entscheidend.

Die vielfältigen antiviralen Mechanismen spezifischer Bakterien legen nahe, dass ihre gezielte Kombination in einem Probiotikum und dessen Anwendung dazu beitragen können, die Abwehrkraft gegenüber Viren zu stärken – insbesondere in Zeiten, in denen das Immunsystem und die natürlichen Schutzbarrieren des Körpers besonders gefordert sind.

 
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