Eine unvorstellbar hohe Zahl von Mikroorganismen besiedelt den Darm. Zu diesem Mikrobiom zählen neben den Bakterien auch die Archaeen. Diese winzigen Einzeller, die sich grundlegend von Bakterien unterscheiden, spielen eine überraschend wichtige Rolle im Darm, wie eine von der Medizinischen Universität Graz geleitete Studie gezeigt hat. Aus ihr geht hervor, dass Archaeen nicht nur stille „Mitbewohner“ sind, sondern aktiv an Gesundheit und Krankheit beteiligt sein können.
In der von einem internationalen Konsortium durchgeführten und in „Nature Communications“ publizierten Studie analysierten die Forschenden das gesamte Erbgut aller Mikroorganismen aus 3.000 klinischen Proben aus 19 klinischen Studien weltweit. Dabei rückten sie die Archaeen ins Rampenlicht und entdeckten, dass die einzelligen Mikroorganismen, die früher auch „Urbakterien“ genannt wurden, bei Patienten mit Dickdarm-Karzinom häufiger vorkommen. Hier fiel insbesondere die Art Methanobrevibacter smithii auf.
Methanobrevibacter smithii nutzt Abfallstoffe anderer Darmbakterien, wie Wasserstoff und Kohlendioxid, um Methan zu produzieren. Dieser Prozess stabilisiert das Gleichgewicht im Darm. „Diese Art der metabolischen Kooperation ist ein natürlicher Bestandteil des Darm-Ökosystems“ erklärte Co-Autor Alexander Mahnert vom Diagnostik- und Forschungsinstitut für Hygiene, Mikrobiologie und Umweltmedizin der Med Uni Graz.
Doch in der Studie fand man auch heraus, dass die Zusammenarbeit im Darm auch Schattenseiten haben kann: Archaeen fördern das Wachstum bestimmter Bakterien, die mit Krankheiten in Verbindung gebracht werden: „Unsere Experimente zeigen, dass Archaeen das Wachstum bestimmter mit Krebs assoziierten Bakterien beeinflussen können – ohne selbst krankmachend zu sein“, wie Mahnert zugleich hervorhob. Vonseiten der Med Uni Graz wurde am Montag auch betont, dass die Studie keine Hinweise liefere, dass die Archaeen den Krebs verursachen. Vielmehr scheine es so zu sein, dass sich im Verlauf der Erkrankung das mikrobielle Netzwerk im Darm verändert – und die Archaeen ein Teil dieser Anpassung sind.
Das Konsortium betrachtete die Mikroorganismen nicht nur isoliert, sondern im Netzwerk mit dem gesamten Mikrobiom. So entdeckte das Team um den Strukturbiologen und Biochemiker Tobias Madl vom Otto Loewi Forschungszentrum der Med Uni Graz zahlreiche Stoffwechselprodukte, die in den Gemeinschaften von Archaeen und Bakterien entstehen: Einige dieser Substanzen dürften Tumorprozesse fördern. Andere wiederum werden als schützend erachtet. Einige konnten wiederum direkt den Archaeen zugeordnet werden. Das mache deutlich, „dass Archaeen nicht nur indirekt über andere Mikroorganismen wirken, sondern selbst auch aktiv zur chemischen Vielfalt im Darm beitragen“, erläuterte Erst-Autorin Rokshareh Mohammadzadeh von der Med Uni Graz.
Dynamisches System verstehen
Jedenfalls dürften die Archaeen mehr Aufmerksamkeit verdienen, wie Christine Moissl-Eichinger darlegte: „Archaeen gelten seit langem als harmlose Mitbewohner des Darms. Unsere Ergebnisse zeigen nun, dass sie funktionell deutlich stärker auch in negative mikrobielle Prozesse eingebunden sind, als bisher angenommen“, wie sie in der Mitteilung festhielt. Moissl-Eichinger leitet an der Med Uni Graz den Forschungsschwerpunkt Mikrobiom und hat sich auf die Funktion von Archaeen im gastrointestinalen Mikrobiom spezialisiert.
Aus Sicht der Forschenden eröffnen sich insbesondere für die Prävention und Behandlung von Darmkrebs neue Forschungsansätze, die das Zusammenspiel der mikrobiellen Gemeinschaften stärker berücksichtigen. „Unser Ziel ist es, das Mikrobiom als dynamisches System zu verstehen“, wie Moissl-Eichinger betonte.
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(APA/red.)
