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Mütterliches Mikrobiom wirkt auf Immunsystem des Fötus

Der Fötus besitzt keine eigene Mikrobiota, seine Besiedlung beginnt im Normalfall erst während der Geburt. In den letzten Jahren hatte es Hinweise auf ein fötales Mikrobiom gegeben, inzwischen sind sie jedoch widerlegt.
Allerdings ist der Fötus keinesfalls immunologisch naiv, denn die Entwicklung seines Immunsystems startet bereits im Mutterleib. Verantwortlich dafür sind vor allem Antikörper der Mutter und Stoffwechselprodukte der mütterlichen Mikrobiota, die die Mutter an ihr Kind weitergibt. Das bedeutet: Das mütterliche Mikrobiom spielt bereits während der Schwangerschaft eine größere Rolle für die Entwicklung des Fötus als bisher angenommen.


Während der Schwangerschaft verschiebt sich der Stoffwechsel der Mutter und die Zusammensetzung der Mikrobiota verändert sich.1

Das Darmepithel wird durchlässiger und erleichtert so die Interaktionen zwischen den mütterlichen Mikroben und dem Darm-assoziierten Immunsystem. Verschiedene Untersuchungen haben gezeigt, wie vielschichtig die mütterliche Mikrobiota auf das Immunsystem des Kindes wirkt:

  • Die Bakterien der Mutter beeinflussen die Aktivität immunbezogener Gene des Kindes.
  • Bakterielle Stoffwechselprodukte wie kurzkettige Fettsäuren steuern die Entwicklung des fötalen Immunsystems, beispielsweise über die Reifung regulatorischer T-Zellen.
  • Mütterliche Bakterien sorgen für die Produktion von Antikörpern, die die Mutter an ihre Nachkommen weitergibt.

Wissenschaftler haben die Grundlagenstudien mit trächtigen Mäusen und deren Nachkommen durchgeführt. Das hat ethische, aber auch praktische Gründe: Mäuse pflanzen sich schnell fort und können keimfrei gehalten werden. Bei Untersuchungen am Mikrobiom gibt es gute Übereinstimmungen zwischen Mäusen und Menschen.


Mehr Immun-Aktivität, weniger Entzündung

Die mütterliche Mikrobiota wirkt auf die fötale Entwicklung von Immunzellen, wie die Studien an Mäusen nahelegen:
In einer Studie verglichen Wissenschaftler das Immunsystem von Nachkommen keimfreier Mäuse mit Nachkommen, deren Mütter während der Schwangerschaft zumindest vorübergehend mit einem speziellen E.-coli-Stamm besiedelt waren.2, 3 Der verwendete E.-coli-Stamm starb nach einer Weile von selbst wieder ab.
Das Ergebnis: Die Nachkommen der vorübergehend besiedelten Mäusemütter besaßen mehr Immunzellen als die Nachkommen, die vollkommen keimfrei herangewachsenen waren. Deren Immunsystem war deutlich unterentwickelt.

Die Nachkommen der beiden Gruppen unterschieden sich aber nicht nur in Bezug auf das angeborene Immunsystem, sondern auch bei der Aktivität von mehr als 2000 Genen. Die Gene waren zum Teil direkt immunologisch relevant und zum Teil betrafen sie die Produktion antibakterieller Peptide und mukosaler Antikörper, die die Beziehung zwischen Mensch und Mikroben beeinflussen.
So antworten keimfreie Nachkommen keimfreier Mütter mit einer starken Entzündung, wenn sie mit mikrobiellen Molekülen in Kontakt kommen oder intestinale Mikroben ins Epithel eindringen. Die Nachkommen vorübergehend kolonisierter Mütter konnten die entzündlichen Antworten dagegen besser herunterregeln.


Kurzkettige Fettsäuren als Botenstoff

Die Stoffwechselprodukte der mütterlichen Mikrobiota können über die Plazenta zum Fötus gelangen, genau wie die Produkte des mütterlichen Stoffwechsels selbst. Besonders gut untersucht ist, wie die kurzkettigen Fettsäuren - kurz SCFA - dabei wirken.

Kurzkettige Fettsäuren entstehen, wenn Darmbakterien Ballaststoffe fermentieren. Art und Menge der kurzkettigen Fettsäuren hängen von der Zusammensetzung der mütterlichen Mikrobiota ab, die wiederum durch die Ernährung geprägt ist. Akkermansia muciniphila und Faecalibacterium prausnitzii sind zum Beispiel wichtige Produzenten kurzkettiger Fettsäuren.

Ernährt sich die Schwangere ballaststoffreich, vermehren sich die bakteriellen Produzenten kurzkettiger Fettsäuren. Die Mutter kann damit mehr kurzkettige Fettsäuren an den Fötus weitergeben.4

Kurzkettige Fettsäuren fördern Treg-Zellen

Wie Wissenschaftler feststellten, können kurzkettige Fettsäuren die Reifung des Immunsystems beeinflussen  - besonders die Reifung der regulatorischen T-Zellen (Treg-Zellen).4 Die regulatorischen T-Zellen schützen vor Autoimmunerkrankungen, Allergien und Asthma; sie vermitteln Toleranz gegenüber Nahrungsbestandteilen und Bakterien der natürlichen Mikrobiota.

Bekamen trächtige Mäuse eine ballaststoffreiche Diät, hatten sie erhöhte Essigsäure-, Buttersäure- und Propionsäure-Werte im Kot und erhöhte Buttersäure- und Propionsäure-Werte im Blut. Ihre Nachkommen hatten:

  • bereits an Tag 1 erhöhte Essigsäure- und Propionsäure-Werte im Blut, die nicht von der eigenen Mikrobiota stammen konnten.
  • an Tag 3, 5 und 11 mehr regulatorische T-Zellen im Thymus und
  • an Tag 5 und 11 mehr regulatorische T-Zellen in der Milz.

Verglichen wurden die Werten mit denen von Mäusekindern, deren Mütter eine ballaststoffarme Diät erhalten hatten.4


Mütterliche Antikörper: Schutz und Steuerung

Mütterliche Antikörper können ebenfalls die Plazenta passieren, um den Fötus vor Infektionen zu schützen. Das funktioniert im Mutterleib und auch noch danach. Der Nestschutz - eine passive Immunisierung – ist schon lange bekannt. Per Stillen nimmt das Kind Antikörper der Mutter auf und verlängert so den Schutz.

Die Antikörper – IgG und IgA - können aber noch mehr: Sie sind auch daran beteiligt, die Reifung des fötalen Immunsystems zu steuern und beispielsweise die Toleranz gegenüber der eigenen Mikrobiota zu entwickeln.

IgG gegen Mikrobiom fördert Immuntoleranz

Und hier kommt die mütterliche Mikrobiota ins Spiel, denn kommensale Bakterien können – genau wie pathogene Mikroben – die Entwicklung von Antikörpern auslösen.
Eine Studie an Mäusen brachte dazu ein überraschendes Ergebnis5: Die Mütter besaßen spezielle IgG-Antikörper, die auf die eigene Mikrobiota reagierten. Die Antikörper waren T-Zell-unabhängig, aber Toll-like-Rezeptor-abhängig. Erhielten die Nachkommen die besonderen Antikörper ihrer Mütter, dämpften sie die Immunreaktionen auf die eigene Mikrobiota - vermittelten also eine Toleranz gegenüber kommensalen Bakterien.

sIgA: Schutz-Antikörper kann mehr

Ein weiterer wichtiger Antikörper ist das sekretorische Immunglobulin A (sIgA) - der Schutz-Antikörper für die Schleimhaut, den das Kind aus mütterlichem IgA bildet. Das sekretorische Immunglobulin A schützt, ohne Entzündungen auszulösen.6 Der Antikörper bindet an Bakterien und hindert sie so, die epitheliale Barriere zu durchdringen. Das betrifft nicht nur Krankheitserreger, denn im Blutstrom und Gewebe wirken auch viele Bakterien pathogen, die im Darm zu den nützlichen Kommensalen zählen. Damit besitzt das Kind einen weiteren effektiven Schutz, während sich seine eigene Darm-Mikrobiota etabliert.

Gleichzeitig hilft auch das sIgA dem Neugeborenen, eine immunologische Toleranz gegenüber der entstehenden eigenen Mikrobiota zu entwickeln.5 Denn die Bindung der Bakterien mittels sIgA verhindert eine unangemessene Aktivierung des adaptiven Immunsystems.

sIgA schützt vor nekrotisierender Enterocolitis

Frühgeborene schützt das per Stillen aufgenommene IgA vor der gefürchteten nekrotisierenden Enterokolitis (NEC). Denn das Risiko für eine nekrotisierende Enterocolitis ist stark erhöht, wenn Bakterien im Darm dominieren, die nicht an sIgA gebunden sind  - vornehmlich aus der Gruppe der Enterobacteriaceae.7

Termingerecht Geborene leiden deutlich seltener an einer nekrotisierenden Enterocolitis. Hier schützt wahrscheinlich die intrauterine Übertragung der mütterlichen IgA-Antikörper.


Auf Immunabwehr und -toleranz vorbereitet

Die vorgestellten Studien zeigen, wie vielschichtig eine Schwangere den Fötus auf die kommenden Aufgaben der Immunabwehr und Immuntoleranz vorbereitet - und welchen großen Anteil die mütterliche Mikrobiota dabei übernimmt.

Das entspricht der enormen Bedeutung, die der Immunerziehung während der Schwangerschaft und in den ersten Lebensjahren zukommt: Bereits hier entscheidet sich, ob das Kind und später der Erwachsene anfälliger für Infektionen, Allergien und Autoimmunerkrankungen sein werden.


Wichtige Diagnostik-Parameter

KyberBiom

die intelligente Mikrobiom-Diagnostik mit Resilienz-Index, funktionellen Gruppen und FODMAP-Typ

VaginalStatus

Bei einer bakteriellen Vaginose ist das natürliche Gleichgewicht der Vaginalflora gestört.

KyberPlus

Biochemische Parameter wie kurzkettige Fettsäuren bestimmen